CN108844692B - 一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法，所述方法基于压力差法检测膜式燃气表内泄漏装置实现，所述装置包括阀座和阀盖；所述阀盖设置在阀座的顶部；所述阀座的顶部分别对称设置有进气孔和出气孔，且进气孔通过阀盖的来进行密封；所述进气孔和出气孔的内部分别固定连接有第一压力传感器和第二压力传感器；所述阀座内部设置有后室和前室，且后室和前室均通过皮膜隔分，本发明涉及燃气表泄露检测技术领域，该压力差法检测膜式燃气表内泄漏装置及运算方法，在燃气表进气孔和出气孔安装第一压力传感器和第二压力传感器，在气表停止工作期间，利用压力传感器对燃气表进气孔和出气孔的压力平衡过程进行检测，通过对燃气表故障与计量误差判断与分析，实现对膜式燃气表计量性能的在线检测。

Description

一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法

技术领域

本发明涉及燃气表泄露检测技术领域，具体为一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法。

背景技术

计量燃气的装置称燃气表(皮膜表)或燃气流量计，用以累计通过管道的燃气体积或质量，燃气表的外面只能看到小玻璃窗里有个带数码的滚轮，滚轮上也有八位数字，小数点前五位黑色，后三位红色。人们日常做饭用的燃料已经从木柴、煤等资源浪费严重，污染严重的常规能源转变为使用天然气和煤气，甚至是电等清洁能源了。在这里燃气表就要发挥其作用了，有了它的自动累计功能，使得那些使用天然气或管道煤气的人家，可以方便地知道用了多少气，以便能按照每月消耗燃气的立方米数缴费。

当前，用于户用燃气计量的仪表，多采用膜式燃气表或以膜式燃气表为基表的智能燃气表。这两种类型的表都不具备对自身计量性能下降判断、内部腔体串气泄漏监测等功能。而随着燃气表使用时间的增长，表芯的皮膜和滑阀都会因老化和摩擦损耗带来诸如皮膜运动行程变大、皮膜穿孔、滑阀与阀座密封不严、腔内串气等问题。因此，天然气行业里有个说法：膜式燃气表会越跑越慢。如何及时发现表具故障，如何实时监测膜式燃气表的计量性能，一直以来都是行业所关注的技术难点。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法，解决了燃气表如何及时发现表具故障，如何实时监测膜式燃气表的计量性能的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：所述方法基于压力差法检测膜式燃气表内泄漏装置实现，所述装置包括阀座和阀盖；所述阀盖设置在阀座的顶部；所述阀座的顶部分别对称设置有进气孔和出气孔，且进气孔通过阀盖的来进行密封；所述进气孔和出气孔的内部分别固定连接有第一压力传感器和第二压力传感器；所述阀座内部设置有后室和前室，且后室和前室均通过皮膜隔分，形成第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述第一压力传感器和第二压力传感器分别用于测量气表停止工作时进气孔和出气孔的压力值。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述阀盖为旋转式阀盖或平动式阀盖。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室大小一致。

作为本发明的另一技术方案，一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法，具体包括如下步骤：由于阀盖旋转运动，四个腔室连接进气孔和出气孔后，设定由皮膜隔离形成的后腔和前腔分别为A腔和B腔，通过数学模型分析得：

设B腔起始压力为P，体积为V，皮膜运动后，B腔气体的压力和体积都发生变化(Δp、Δv)，忽略温度的影响，由理想气体方程可得：

B腔的体积变化因皮膜运动产生，皮膜受力与加速度关系：

皮膜运动的力由外部给皮膜的压力差产生：

其中，s表示皮膜的截面积，Δθ表示皮膜运动速度，Δθ*Δt表示皮膜运动距离，Δt表示皮膜的运动时间。

由式(2)、(3)得：

由式(1)、(4)整理得：

其中，m表示皮膜质量，s表示皮膜截面积，P表示B腔初始压力，V表示B腔初始体积。设

由于m、S为固定参数，当转动位置固定时，V也为固定参数，所以K为固定参数，因各表的机械结构及组装差异，所以各表的K值需标定。

则得：

定性判断：

因为P、Δp、Δt之间的关系满足式(5)，所以，如果测得P、Δp、Δt的值满足式(5)，则说明燃气表前后腔没有发生泄漏或其他故障，反之，则说明燃气表前后腔泄漏或其他故障发生。

定量判断：

由式(1)：

可得：

PΔv＝VΔp-ΔpΔv (6)

其中Δp*Δv数值极小可忽略掉，则式(6)可简化为：

PΔv＝VΔp (7)

即：

在燃气表前后腔发生泄漏或其他问题后，设测得P、Δp、Δt的值为P1、Δp1、Δt1，其中P1与Δp1不会因为泄漏而发生变化，因此这两个值是正确的，Δt1因为泄漏而变小，由(8)可求得正常的体积变化系数：

发生泄漏后的体积变化系数为：

K为出厂时已标定的系数。

由式(9)、(10)可得：

燃气表发生泄漏后，(a-1)*100％即为燃气表计量误差。

(三)有益效果

本发明提供了一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏装置的方法。具备以下有益效果：

该压力差法检测膜式燃气表内泄漏装置及方法，在燃气表进气孔和出气孔安装第一压力传感器和第二压力传感器，在气表停止工作期间，利用压力传感器对燃气表进气孔和出气孔的压力平衡过程进行检测，通过建立数学模型，获得出气孔压力波动与时间的关系式。通过对公式的进一步演算，得出对燃气表内部前后腔体的密封性进行定性与定量判断。通过对燃气表故障与计量误差判断与分析，实现对膜式燃气表计量性能的在线检测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的后室中皮膜向左凸起的结构示意图；

图3为本发明的前室中皮膜向右凸起的结构示意图；

图4为本发明的后室中皮膜向右凸起的结构示意图；

图5为本发明的前室中皮膜向左凸起的结构示意图

图中，1-阀座、2-阀盖、3-进气孔、4-出气孔、5-第一压力传感器、6-第二压力传感器、7-第一腔室、8-第二腔室、9-第三腔室、10-第四腔室、11-后室、12-前室。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例提供一种技术方案：一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的装置，包括阀座1和阀盖2；所述阀盖2设置在阀座1的顶部；所述阀座1的顶部分别对称设置有进气孔3和出气孔4，且进气孔3通过阀盖2的来进行密封；所述进气孔3和出气孔4的内部分别固定连接有第一压力传感器5和第二压力传感器6；所述阀座1内部设置有后室11和前室12，且后室11和前室12均通过皮膜隔分，形成第一腔室7、第二腔室8、第三腔室9和第四腔室10，所述第一腔室7、第二腔室8、第三腔室9和第四腔室10大小一致。

进一步，所述第一压力传感器5和第二压力传感器6分别用于测量气表停止工作时进气孔3和出气孔4的压力值。

进一步，所述阀盖2为旋转式阀盖或平动式阀盖。

在燃气表进气端和出气端安装两个压力传感器，在气表停止工作期间，利用压力传感器对燃气表进出气端的压力平衡过程进行检测，通过建立数学模型，获得出气端压力波动与时间的关系式。通过对公式的进一步演算，得出对燃气表内部前后腔体的密封性进行定性与定量判断。通过对燃气表故障与计量误差判断与分析，实现对膜式燃气表计量性能的在线检测。

一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法，具体包括如下步骤：由于阀盖旋转运动，四个腔室连接进气孔3和出气孔4后，设定由皮膜隔离形成的后腔和前腔分别为A腔和B腔，通过数学模型分析得：

设B腔起始压力为P，体积为V，皮膜运动后，B腔气体的压力和体积都发生变化(Δp、Δv)，忽略温度的影响，由理想气体方程可得：

B腔的体积变化因皮膜运动产生，皮膜受力与加速度关系：

皮膜运动的力由外部给皮膜的压力差产生：

其中，s表示皮膜的截面积，Δθ表示皮膜运动速度，Δθ*Δt表示皮膜运动距离，Δt表示皮膜的运动时间。

由式(2)、(3)得：

由式(1)、(4)整理得：

其中，m表示皮膜质量，s表示皮膜截面积，P表示B腔初始压力，V表示B腔初始体积。设

由于m、S为固定参数，当转动位置固定时，V也为固定参数，所以K为固定参数，因各表的机械结构及组装差异，所以各表的K值需标定。

则得：

定性判断：

因为P、Δp、Δt之间的关系满足式(5)，所以，如果测得P、Δp、Δt的值满足式(5)，则说明燃气表前后腔没有发生泄漏或其他故障，反之，则说明燃气表前后腔泄漏或其他故障发生。

定量判断：

由式(1)：

可得：

PΔv＝VΔp-ΔpΔv (6)

其中Δp*Δv数值极小可忽略掉，则式(6)可简化为：

PΔv＝VΔp (7)

即：

在燃气表前后腔发生泄漏或其他问题后，设测得P、Δp、Δt的值为P1、Δp1、Δt1，其中P1与Δp1不会因为泄漏而发生变化，因此这两个值是正确的，Δt1因为泄漏而变小，由(8)可求得正常的体积变化系数：

发生泄漏后的体积变化系数为：

K为出厂时已标定的系数。

由式(9)、(10)可得：

燃气表发生泄漏后，(a-1)*100％即为燃气表计量误差。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法，其特征在于，所述方法基于压力差法检测膜式燃气表内泄漏装置实现，所述装置包括阀座(1)和阀盖(2)；所述阀盖(2)设置在阀座(1)的顶部；所述阀座(1)的顶部分别对称设置有进气孔(3)和出气孔(4)，且进气孔(3)通过阀盖(2)的来进行密封；所述进气孔(3)和出气孔(4)的内部分别固定连接有第一压力传感器(5)和第二压力传感器(6)；所述阀座(1)内部设置有后室(11)和前室(12)，且后室(11)和前室(12)均通过皮膜隔分，形成第一腔室(7)、第二腔室(8)、第三腔室(9)和第四腔室(10)；

具体包括如下步骤：由于阀盖旋转运动，四个腔室连接进气孔(3)和出气孔(4)后，设定由皮膜隔离形成的后腔和前腔分别为A腔和B腔，通过数学模型分析得：

设B腔起始压力为P，体积为V，皮膜运动后，B腔气体的压力和体积都发生变化Δp、Δv，忽略温度的影响，由理想气体方程可得：

B腔的体积变化因皮膜运动产生，皮膜受力与加速度关系：

皮膜运动的力由外部给皮膜的压力差产生：

其中，s表示皮膜的截面积，Δθ表示皮膜运动速度，Δθ*Δt表示皮膜运动距离，Δt表示皮膜的运动时间，

由式(2)、(3)得：

由式(1)、(4)整理得：

其中，m表示皮膜质量，s表示皮膜截面积，P表示B腔初始压力，V表示B腔初始体积，设

由于m、S为固定参数，当转动位置固定时，V也为固定参数，所以K为固定参数，因各表的机械结构及组装差异，所以各表的K值需标定，

则得：

定性判断：

因为P、Δp、Δt之间的关系满足式(5)，所以，如果测得P、Δp、Δt的值满足式(5)，则说明燃气表前后腔没有发生泄漏或其他故障，反之，则说明燃气表前后腔泄漏或其他故障发生，

定量判断：

由式(1)：

可得：

PΔv＝VΔp-ΔpΔv (6)

其中Δp*Δv数值极小可忽略掉，则式(6)可简化为：

PΔv＝VΔp (7)

即：

在燃气表前后腔发生泄漏或其他问题后，设测得P、Δp、Δt的值为P1、Δp1、Δt1，其中P1与Δp1不会因为泄漏而发生变化，因此这两个值是正确的，Δt1因为泄漏而变小，由(8)可求得正常的体积变化系数：

发生泄漏后的体积变化系数为：

K为出厂时已标定的系数，

由式(9)、(10)可得：

燃气表发生泄漏后，(a-1)*100％为燃气表计量误差。

2.根据权利要求1所述的一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法，其特征在于，所述第一压力传感器(5)和第二压力传感器(6)分别用于测量气表停止工作时进气孔(3)和出气孔(4)的压力值。

3.根据权利要求1所述的一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法，其特征在于，所述阀盖(2)为旋转式阀盖或平动式阀盖。

4.根据权利要求1所述的一种压力差法检测膜式燃气表内泄漏的方法，其特征在于，所述第一腔室(7)、第二腔室(8)、第三腔室(9)和第四腔室(10)大小一致。

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