CN110469767A - 基于智能检测与控制的cng加气机计量超差控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，其包括：分别首先检测系统工作参数工况状态、其次质量流量计零点漂移工况状态、电磁阀有无泄漏工况状态、安全单元压力变送器响应压力变化输出模拟量规范工况状态、流体压变增量工况状态，若工况状态均正常，则分别输出其逻辑特征输出状态值为1，否则为0；系统自动将上述中的所有工况状态逻辑特征输出值进行逻辑与运算，若逻辑与输出结果为1，则指令启动电磁阀控制加气进程；若逻辑与输出结果为0，则启动故障管理，导航故障目标所在，请求维护排障认证，认证通过，解除禁止使用加气功能的故障代码状态，允许使能指令启动电磁阀加气进程控制，达到计量超差控制的目的。

Description

基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法

技术领域

本发明属于的流体计量测控的技术领域，具体涉及一种基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法。

背景技术

压缩天然气加气机即CNG加气机，是用来给天然气汽车(简称“NGV“)精准限压充装、贸易结算的计量器具。贸易结算准确度，重复性和使用安全性等必须符合国家标准关于该设备的规范要求和质监部门周期性强制检定的计量、安全技术性能指标的要求，才能合法使用，否则违规禁用。CNG加气机的核心计量器具包括基于科里奥利力学原理的质量流量计。该流量计的显著优越性是：依据科氏流体力学原理，以其精密设计结构，构件包括流量管、电磁驱动单元和智能变送器单元，无可动部件，不干扰流体、压损小、量程比大、确真意义上的直接测量质量的流量计，而非传统意义上的气态方程转换、修正效果的质量测量，因此，其测量准确度、重复性等在规范使用条件下与流体的温度、压力、粘度、导电性无关，只与其流量管几何工艺特征及其材质属性和过程流体速度及电磁驱动的复合速度有关，同时可实现多相紊流参数测量，是现代高压流体计量领域中技术引领，不可或缺替代的高性价比精准可靠流量计，广泛适用于高压流体领域的精准计量和贸易结算。因此，在高压流体CNG加气机计量器具行业中必是首选无二的流量计，也是目前在此领域暂无可替代的高性价比流量计。随着国内外始于上世纪70年代末调整能源结构、综合利用油气资源、以气代油，推广普及节能环保、社会经济效益显著的NGV汽车至今，该流量计除广泛地应用于国内外传统石油、化工、医药等行业外，更是以其量级倍增地应用于国内外推广普及蓬勃发展持续至今的CNG产业的终端销售设备CNG加气机的计量贸易结算中。

尽管该CNG加气机计量器具中质量流量计集技术性能、高性价比、引领技术先进于一体，但在现实使用中仍集中反应和表现出了四方面的问题：

第一、流量计零点漂移超差；

第二、流量计电气单元可靠性弱化导致计量失效超差；

第三、二次测控系统单元电器性能弱化或失效，直接导致计量失效；

第四、测量过程介子净化度及外部安装工况动噪干扰和自动阀件泄漏等因素超差。

这四方面问题的分合存在，都将直接或间接地导致CNG加气机计量超差或贸易结算商业纠纷等，虽然其导致的朔源因素各异但结果唯一：计量超差。分析其主要原因：源于流量计基于实现原理设计结构，工艺制造及流量管材质品质性能使用的多重局限性；及组成CNG加气机的电气检测变换处理单元和配置安装处理实现工程方法、自动控制阀件的异常或耐用性等综合局限，弱化了系统长期有效可靠性保障。因此，也就没有一蹴而就绝对可靠不超差的CNG加气机。因此使用质量流量计的CNG加气机，在全天候全时段使用工况中必然伴随使用而产生计量超差问题。前三方面的问题可归属为设计工艺改进完善、材质疲劳、电器元件性能老化等内在不确定性因素造成；第四方面的问题，则是外在确定性的流体介质污染、安装动噪和自动控制阀件机械磨损或电气异常导致泄漏干扰所致。但综合分析划类归一，确诊为零点漂移特征和计量失效特征两类，是导致CNG加气机计量超差的问题根本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，以解决或改善上述的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，其包括：

S1、检测系统工作参数工况状态，若工况状态正常，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S2、检测质量流量计零点漂移工况状态，若工况状态正常，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S3、检测电磁阀有无泄漏工况状态，若无泄漏，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S4、检测安全单元压力变送器响应压力变化输出模拟量规范工况状态，若工况状态正常，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S5、检测流体压变增量工况状态，若工况状态正常，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S6、将步骤S1至步骤S5中的所有工况状态逻辑特征输出值进行逻辑与运算，若逻辑与输出结果为1，则指令启动电磁阀控制加气进程，若逻辑与输出结果为0，则启动故障管理；

S7、导航故障目标所在，请求维护排障管理认证，认证通过，解除警示状态及禁止使用加气功能的故障代码状态，允许使能指令启动电磁阀加气进程控制。

优选地，步骤S1～S5中逻辑与输出结果为1，则指令启动电磁阀控制加气进程：计量计价，显示存储及使能I/O口输出。

优选地，步骤S1～S5中逻辑与输出结果为0，则启动故障管理：包括触发蜂鸣器和LED警示故障、显示故障代码，并禁止使能加气指令和中断已指令启动电磁阀的加气进程。

优选地，步骤S7中仅当请求的警示代码所指的故障被排除，并施以逻辑判断，经步骤S1至步骤S6在线检测认证通过正常才能再次启用加气机准确计量功能。

一种基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制系统，包括：

测控系统主控板，用于执行系统工作参数工况上电及过程的智能检测与控制；

质量流量计，与测控系统主控板的前向通道连接，使能计量与变送功能，是确保计量准确和实现各工况控制需求的基本共享数据信息源；

IC卡LCD键盘显示器总成，与测控系统主控板的前向通道连接，主使人机交互管理：用于预置、修正参数及特殊功能选项和过程响应指令控制及其管理需求的警示代码显示、文本操作、故障导航及多模式查询打印功能管理；

安全单元压力变送器，与测控系统主控板的前向通道连接，用于在充装过程传感压力变化响应与变送；

LCD抗紫外线宽温显示器，与测控系统主控板的显示驱动I/O口连接，用于实时显示当前交易数据信息和特殊信息；

防爆电源继电控制器，与测控系统主控板指令输出I/O口连接，用于实现本安指令的安全驱动；

防爆电磁阀，与防爆电源继电控制器的输出I/O口连接，用于实现指令控制电磁阀加气进程。

本发明提供的基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，具有以下有益效果：

本发明解决现有CNG加气机计量超差的问题，达到了确保CNG加气机过程始终去计量超差，实现CNG加气机计量稳定、可靠、准确达标运行的效果。并确保了商业营运中CNG加气机计量贸易结算准确长效可靠，规避商业纠纷，具有极大的实用性和推广性。

附图说明

图1为基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法的主程序流程图。

图2为基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制系统的电气原理框图。

图3为基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制系统的配置结构图。

其中，1、加气管接口；2、耐震压力表；3、LCD抗紫外线宽温显示器；4、上游截止球阀；5、防爆电源继电控制器；6、防爆电磁阀；7、分路球阀；8、安全单元压力变送器；9、安全阀；10、IC卡LCD键盘显示器总成；11、质量流量计；12、单向阀；13、过滤器；14、下游截止球阀；15、CNG管汇。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，包括：

S1、检测系统工作参数工况状态，若工况状态正常，则系统工作参数工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S2、检测质量流量计11零点漂移工况状态，若工况状态正常，则流量计零点漂移工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S3、检测电磁阀6有无泄漏工况状态，若无泄漏，则电磁阀6有无泄漏工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S4、检测安全单元压力变送器8响应压力变化输出模拟量规范工况状态，若工况状态正常，则安全单元压力变送器8响应压力变化输出模拟量规范工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S5、检测流体压变增量工况状态，若工况状态正常，则流体压变增量工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S6、将步骤S1至步骤S5中的所有工况状态逻辑特征输出值进行逻辑与运算，若逻辑与输出结果为1，则直接指令启动电磁阀控制加气进程，计量计价，显示存储及使能I/O口输出；若逻辑与输出结果为0，则启动故障管理：触发蜂鸣器和LED警示故障、显示故障代码，并禁止使能加气指令和中断已指令启动电磁阀的加气进程；

S7、导航故障目标所在，请求维护排障管理认证，认证通过，解除禁止使用加气功能的故障代码状态，允许使能指令启动电磁阀加气进程控制，其具体步骤包括：

导航故障排除认证管理：操作导航文本菜单，明确故障目标所在，便捷高效维护排障管理，请求维护排障认证，认证通过，解除禁止使用加气功能的故障代码状态，允许使能指令启动电磁阀加气进程控制。

否则，未解除故障警示存在的代码，加气机将仍然继续禁止加气功能的使用。其目的就是要禁止警示故障代码所指的计量器具已发生的结构性、电气性导致的零点漂移和计量失效超差的输出，及时排障使能正常，仅当其请求的警示代码所指的故障被排除，并施以逻辑判断，经在线检测正常方可确保再次启用加气机准确计量功能。

至于确定性的外部动噪及流体介质净化干扰导致的超差，本发明仍将以不同的警示代码，显示在LCD中，并导航故障所在，可通过施以规范安装结构工艺调整、流程巡查，精密过滤净化流体介质的对应方法，实现抑制消除干扰计量的超差。最终确保CNG加气机过程工作全工况S1～S5状态的实时监控，高效导航明确系统维护清障目标，提高系统在线应用可靠性，确保过程计量的主动预期防止计量超差的叠加，以达到精准计量、稳定可靠工作的目的。

根据本申请的一个实施例，参考图2，本方案的基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制系统，包括：

嵌入式架构的测控系统主板3.0为控制核心，其内置使能扩展实现检测采集功能的数模/模数转换与多模式功用的I/O接口。

测控系统主板3.0的前向输入通道联结质量流量计11、安全单元压力变送器8、IC卡LCD键盘显示器总成10；测控系统主板的后向输出通道联级LCD抗紫外线宽温显示器3.1、防爆电源继电控制器5、防爆电磁阀6及可视化、交互数据的远程通讯终端接口3.2和3.3。

本发明系统结构规范、合理、协调、紧凑。单元模块化，高度集成，利于导航分区操作，确保运行维护便捷、高效、经济、可靠，以下分别对上述各个系统进行详细描述。

测控系统主板，主要使能首先执行系统工作参数工况上电及过程的智能检测，确保测控系统核心主控板正常工作是保障整个CNG加气机进行正常使能和计量超差控制的充要条件；在此条件确保下，实现对流量计工况、电磁阀工况、安全单元和流体压变增量工况的检测及其使能。

质量流量计11，使能计量与变送功能，是确保计量准确和实现各工况控制需求的基本共享数据信息源。

IC卡LCD键盘显示总成，主使人机交互管理:用于预置、修正参数及特殊功能选项和过程响应指令控制及其管理需求的警示代码显示、文本操作、故障导航及多模式查询打印功能管理。

安全单元压力变送器8，主使充装过程传感压力变化响应与变送，结合结构化冗余安全阀9，确保实现CNG加气机系统静态安全和动态充装限压安全达标及其流体压变增量特殊控制的需求，即可用于检测流体压变增量工况状态。

LCD抗紫外线宽温显示器3.1，与测控系统主板显示驱动I/O口连接，用于实时显示当前交易数据信息和特殊信息。

防爆电源继电控制器5，与测控系统主板指令输出I/O口连接，用于实现指令驱动的安全有效。

防爆电磁阀6，是通过隔离安全保护与防爆电源继电控制器5的输出I/O口连接，用于实现指令控制电磁阀加气进程。

后向通道其余的可视化及数据交互终端接口，提供备份可扩展的后台客户端或服务器端管理需求。

根据本申请的一个实施例，参考图3，包括CNG加气机本体，CNG加气机本体内底部的CNG进气口处，安装下游截止球阀14，用于实现天然气输送、截止、特殊调节等功能。

下游截止球阀14的上端管道上设置过滤器13，实现流体介质的输入过滤控制；过滤器13的两侧管道上对称设置分路球阀7，分路球阀7连结于过滤器与防爆电磁阀之间，满足排障维护隔离流体介质需求；CNG管汇15上设置安全阀9和单向阀12，实现介质流向通道的可控性；安全阀9用于控制加气管道内的系统压力不超过规定值的保护；防爆电磁阀6是通过隔离安全保护与防爆电源继电控制器5的输出I/O口连接，用于安全实现指令控制电磁阀加气进程。防爆电源继电控制器5与测控系统主板指令输出I/O口连接，用于实现指令驱动的安全有效。

质量流量计11的上部管道上安装上游截止球阀4，配合下游截止球阀14用于实现管汇介质CNG输送、截止及特殊调节等功能需求；上游截止球阀4的管道上设置耐震压力表2和安全单元压力变送器8，实现实时在线压力显示与变送。

其中，安全单元压力变送器8，主使充装过程传感压力变化响应与变送，结合安全阀9，确保实现CNG加气机系统静态安全和动态充装限压安全达标及其流体压变增量特殊控制的需求。

位于CNG加气机本体的两侧安装有对称设置的IC卡LCD键盘显示总成10。高效便捷实现人机交互管理的操作。

LCD抗紫外线宽温显示器3，其内集成有测控系统主板3.0，测控系统主板其内置使能扩展实数模I/O接口和远程通讯接口3.1及3.2。是实现系统计量超差检测与控制的核心保障。

测控系统主板的前向输入通道联结质量流量计11、安全单元压力变送器8、IC卡LCD键盘显示器总成10；测控系统主板的后向输出通道联级LCD抗紫外线宽温显示器3、防爆电源继电控制器5、防爆电磁阀6和可视化、交互数据的远程通讯终端等接口3.3和内置扩展数模I/O接口3.2，结构硬件级联构成充分实现全局功能保障。

虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，其特征在于，包括：

S1、检测系统工作参数工况状态，若工况状态正常，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S2、检测质量流量计零点漂移工况状态，若工况状态正常，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S3、检测电磁阀有无泄漏工况状态，若无泄漏，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S4、检测安全单元压力变送器响应压力变化输出模拟量规范工况状态，若工况状态正常，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S5、检测流体压变增量工况状态，若工况状态正常，则其工况状态逻辑特征输出值为1，否则为0；

S6、将步骤S1至步骤S5中的所有工况状态逻辑特征输出值进行逻辑与运算，若逻辑与输出结果为1，则指令启动电磁阀控制加气进程，若逻辑与输出结果为0，则启动故障管理；

S7、导航故障目标所在，请求维护排障管理认证，认证通过，解除警示状态及禁止使用加气功能的故障代码状态，允许使能指令启动电磁阀加气进程控制。

2.根据权利要求1所述的基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，其特征在于，所述步骤S1～S5中逻辑与输出结果为1，则指令启动电磁阀控制加气进程：计量计价，显示存储及使能I/O口输出。

3.根据权利要求1所述的基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，其特征在于，所述步骤S1～S5中逻辑与输出结果为0，则启动故障管理：包括触发蜂鸣器和LED警示故障、显示故障代码，并禁止使能加气指令和中断已指令启动电磁阀的加气进程。

4.根据权利要求1所述的基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制方法，其特征在于，所述步骤S7中仅当请求的警示代码所指的故障被排除，并施以逻辑判断，经步骤S1至步骤S6在线检测认证通过正常才能再次启用加气机准确计量功能。

5.一种根据权利要求1-4任一所述的基于智能检测与控制的CNG加气机计量超差控制系统，其特征在于，包括：

测控系统主控板，用于执行系统工作参数工况上电及过程的智能检测与控制；

质量流量计，与测控系统主控板的前向通道连接，使能计量与变送功能，是确保计量准确和实现各工况控制需求的基本共享数据信息源；

IC卡LCD键盘显示器总成，与测控系统主控板的前向通道连接，主使人机交互管理：用于预置、修正参数及特殊功能选项和过程响应指令控制及其管理需求的警示代码显示、文本操作、故障导航及多模式查询打印功能管理；

安全单元压力变送器，与测控系统主控板的前向通道连接，用于在充装过程传感压力变化响应与变送；

LCD抗紫外线宽温显示器，与测控系统主控板的显示驱动I/O口连接，用于实时显示当前交易数据信息和特殊信息；

防爆电源继电控制器，与测控系统主控板指令输出I/O口连接，用于实现本安指令的安全驱动；

防爆电磁阀，与防爆电源继电控制器的输出I/O口连接，用于实现指令控制电磁阀加气进程。