CN109630899A - 一种应变电阻传感器式管道气体流向指示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤层气管道集输及电力学领域，目的是对煤层气管道中的气体流向进行监测，进而提供了一种可实时显示管道气体流向，且可显示流速相对大小的应变电阻传感器式管道气体流向指示装置，包括电路系统元件、应变电阻传感器元件和输气管道；输气管道主体为六分钢管，六分钢管的两端连接有法兰盘，应变电阻传感器元件沿六分钢管径向插入安装于六分钢管的中段，电路系统元件插入安装于应变电阻传感器元件上；应变电阻传感器元件感应流压方向和大小，然后显示于电路系统元件上。利用惠斯通电桥原理，应变电阻传感器元件受到气体流压时，其内的一组应变片，一边拉伸，一边压缩，产生电位差，从而显示管道内的气体流向。

Description

一种应变电阻传感器式管道气体流向指示装置

技术领域

本发明涉及煤层气管道集输及电力学领域，具体涉及一种应变电阻传感器式管道气体流向指示装置，用于显示管道内气体的流动方向与大小。

背景技术

在煤层气管道集输过程中，随着钻井数量的增加，铺设在现场的管道错综复杂，每条管道在初期铺设时都有预定的气体流向，随着煤矿开采、管道老化、地形变化等情况，会发生倒吸、气体泄漏等情况，这时管道内就会发生与预定方向相反的气体流动，造成煤气资源的浪费。但在地表上，由于流量计无法显示气体流向，具体哪条管道出现异常，很难辨识。为此，研发了应变电阻传感器式管道气体流向指示装置。

发明内容

本发明的目的是对煤层气管道中的气体流向进行监测，进而提供了一种可实时显示管道气体流向，且可显示流速相对大小的应变电阻传感器式管道气体流向指示装置。

本发明采用如下技术方案：

一种应变电阻传感器式管道气体流向指示装置，包括电路系统元件、应变电阻传感器元件和输气管道；输气管道主体为六分钢管，六分钢管的两端连接有法兰盘，应变电阻传感器元件沿六分钢管径向插入安装于六分钢管的中段，电路系统元件插入安装于应变电阻传感器元件上；应变电阻传感器元件感应流压方向和大小，然后显示于电路系统元件上。

所述应变电阻传感器元件包括塑料壳体，塑料壳体下段间隔镶嵌设有用于接触感应流压的左应变片和右应变片，塑料壳体下段插入安装于六分钢管内并通过螺栓固定，塑料壳体内嵌入安装有与左应变片和右应变片连接的铜导线并在塑料壳体顶部设有相应的铜导线接头。

所述电路系统元件包括直流双显数字电压电流表、控制开关、电阻R1、电阻R2、纽扣电池和四个铜制连接插头；纽扣电池和控制开关，串联，电阻R1和电阻R2串联后的两端分别连接于纽扣电池和控制开关的两端，左应变片和右应变片的铜导线接头分别接于纽扣电池和控制开关的两端；

直流双显数字电压电流表设有四个接头，接头A和接头B为负载端、接头C和接头D为电源端，接头C和接头D分别连接于纽扣电池和控制开关两端，接头A连接于左应变片和右应变片之间的连接回路中，接头B连接于电阻R1和电阻R2之间的连接回路中。

本发明具有如下有益效果：通过该装置解决了煤层气管道气体流向辨识遇到的四个问题：1、随时监控气体流向；2、及时发现倒吸现象；3、主管道阀门调整时，观测井间串气情况；4、可以判断流速的相对大小。

附图说明

图1为本发明的组装示意图；

图2为输气管道的结构示意图；

图3为应变电阻传感器的结构主视图；

图4为电路系统元件的原理图；

图中：1-电路系统元件、2-母扣螺丝、3-应变电阻传感器元件、4-输气管道、5-法兰盘、6-六分钢管、7-左应变片、8-右应变片、9-纽扣电池、10-控制开关、11-电阻R1、12-电阻R2、13-直流双显数字电压电流表。

具体实施方式

结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示的应变电阻传感器式管道气体流向指示装置，包括电路系统元件1、应变电阻传感器元件3和输气管道4；输气管道4主体为六分钢管6，六分钢管6的两端连接有法兰盘5，应变电阻传感器元件3沿六分钢管6径向插入安装于六分钢管6的中段，电路系统元件1插入安装于应变电阻传感器元件3上；应变电阻传感器元件3感应流压方向和大小，然后显示于电路系统元件1上。

输气管道的结构如图2和3所示，其主体为焊接有一带公扣的六分钢管、二个法兰盘的输气管道，将应变电阻传感器元件从六分钢管处插入输气管道，再用母扣螺丝将其密封固定，最后将电路系统元件插到应变电阻传感器元件上。

应变电阻传感器元件设置在管道内部，传感器元件收到气体流压，其内部两个应变片发生应变的方向不同，一个受到压缩，一个受到拉伸，导致电阻发生相反变化，引起电位差，可以显示受到的流压方向和大小。应变电阻传感器元件结构如图4所示，是由镶嵌有左右两个应变片的塑料立方体组成、两个应变片间隔7mm，元件受到流压后，两个应变片受到相反方向的变形。所有铜导线、应变片均镶嵌在可变形塑料壳中，密闭性良好。应变电阻传感器元件与电路系统原件为插入式，应变电阻传感器元件与输气管道为活口螺丝连接，方便使用中更换受损部件。

电路系统原件由直流双显数字电压电流表、控制开关、恒定电阻2个、铜导线、铜质连接插头3个、纽扣电池3个、塑料外壳等组成。所述的直流双显数字电压电流表，是一种数字测量装置，可以显示电路中两点间的电压和电流（可正可负），共有四个接头（ABCD）,AB两个接头用于连接负载，CD两个接头用于连接供电电源。其原理如图4所示，根据惠斯通电桥原理，初始情况下电阻R1=R2,左应变片电阻=右应变片电阻，通电后AB两点电位相同，电压电流表显示为零。当应变电阻元件受到左侧方向流压时，左应变片受到拉伸、电阻增大；右应变片受到压缩，电阻减小；导致A点电位低于B点电位，电压电流表显示负值。反之当应变电阻元件受到右侧方向流压时，电压电流表显示正值。

本发明装置的安装使用步骤如下：第一步，将应变电阻传感器元件从六分钢管处插入输气管道，再用母扣螺丝将其密封固定，最后将电路系统原件插到应变电阻传感器元件上。第二步，将组装好的装置通过法兰按正确方向连接到现场管道中，装置的直流双显数字电压电流表可正确显示管道内的气体流向与流速的相对大小。

本发明装置主要用于煤层气管道集输时，由于倒吸等情况无法判定气体流向时，利用惠斯通电桥原理，应变电阻传感器元件受到气体流压时，其内的一组应变片，一边拉伸，一边压缩，产生电位差，从而显示管道内的气体流向。

Claims (4)

1.一种应变电阻传感器式管道气体流向指示装置，其特征在于，包括电路系统元件（1）、应变电阻传感器元件（3）和输气管道（4）；输气管道（4）主体为六分钢管（6），六分钢管（6）的两端连接有法兰盘（5），应变电阻传感器元件（3）沿六分钢管（6）径向插入安装于六分钢管（6）的中段，电路系统元件（1）插入安装于应变电阻传感器元件（3）上；应变电阻传感器元件（3）感应流压方向和大小，然后显示于电路系统元件（1）上。

2.根据权利要求1所述的应变电阻传感器式管道气体流向指示装置，其特征在于，所述应变电阻传感器元件（3）包括塑料壳体，塑料壳体下段间隔镶嵌设有用于接触感应流压的左应变片（7）和右应变片（8），塑料壳体下段插入安装于六分钢管（6）内并通过螺栓固定，塑料壳体内嵌入安装有与左应变片（7）和右应变片（8）连接的铜导线并在塑料壳体顶部设有相应的铜导线接头。

3.根据权利要求2所述的应变电阻传感器式管道气体流向指示装置，其特征在于，所述电路系统元件（1）包括直流双显数字电压电流表（13）、控制开关（10）、电阻R1（11）、电阻R2（12）、纽扣电池（9）和四个铜制连接插头；纽扣电池（9）和控制开关（10），串联，电阻R1（11）和电阻R2（12）串联后的两端分别连接于纽扣电池（9）和控制开关（10）的两端，左应变片（7）和右应变片（8）的铜导线接头分别接于纽扣电池（9）和控制开关（10）的两端；

直流双显数字电压电流表（13）设有四个接头，接头A和接头B为负载端、接头C和接头D为电源端，接头C和接头D分别连接于纽扣电池（9）和控制开关（10）两端，接头A连接于左应变片（7）和右应变片（8）之间的连接回路中，接头B连接于电阻R1（11）和电阻R2（12）之间的连接回路中。

4.根据权利要求3所述的应变电阻传感器式管道气体流向指示装置，其特征在于，所述左应变片（7）和右应变片（8）的间隔距离为7mm。