CN113405585A - 燃气表用温压传感器检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气表用温压传感器检测系统，包括为测试环境提供测试温度的高低温箱和为测试环境提供测试气压的气源，高低温箱内放置有测试装置，测试装置中安装有内置被测温压传感器的压力桶，测试装置通过穿过高低温箱的气体管路与气源连通，测试装置还通过穿过高低温箱的排气管路与外界连通；所述测试装置的信号输入端连接控制面板，测试装置的信号输出端连接用于测试数据分析与显示的上位机。本发明能够在保证高度检测准确性的基础上，提高检测效率。

Description

燃气表用温压传感器检测系统

技术领域

本发明涉及燃气表生产技术领域，特别是一种用于对燃气表使用的温压传感器进行检测的系统。

背景技术

目前，国内天然气结算方式大多为体积测量结算，燃气表生产制造技术到目前为止已经积累了足够的经验和技术，工况下的用气体积测量准确度已经很高。

为保证公平公正测量用户使用的燃气，需要将工况条件下测量到的体积换算为标况再进行体积结算；这个换算用到了两个关联物理量，分别是管道压力和管道气体温度。这两个物理量一般是通过选择燃气表精度允许的一体传感器——温压传感器测量获得。燃气表生产企业将温压传感器放置到燃气表壳体内部，直接跟天然气接触，实时采集数据，并换算出标况体积，从而保证计量的公平公正。鉴于上述原因，一个合格的温压传感器对于公平结算的贸易行为来讲是十分必要的，因此燃气表生产企业必须在燃气表的生产过程中，必须保证温压传感器的质量、数据的稳定，并能满足燃气表使用寿命，才能保证燃气表计量的客观公正性。

传统采用的温压传感器检测方式均是采用燃气表积算器将接口进行引出，制作成检测用工装，但是这种工装效率低下，且引线较长，高低温测试时会因为测试环境的恶劣带来不确定数据；另外既要对温压传感器进行一一检测，同时又必须保证检测效率、提高产能，对于燃气表生产企业来说，是一项非常艰巨的任务。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种燃气表用温压传感器检测系统，在能够保证高度检测准确性的基础上，提高检测效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

燃气表用温压传感器检测系统，包括为测试环境提供测试温度的高低温箱和为测试环境提供测试气压的气源，高低温箱内放置有测试装置，测试装置中安装有内置被测温压传感器的压力桶，测试装置通过穿过高低温箱的气体管路与气源连通，测试装置还通过穿过高低温箱的排气管路与外界连通；所述测试装置的信号输入端连接控制面板，测试装置的信号输出端连接用于测试数据分析与显示的上位机。

上述燃气表用温压传感器检测系统，所述气源包括正压气源和负压气源，气体管路包括连通测试装置与正压气源的进气管路和连通测试装置与负压气源的抽气管路，位于高低温箱外部的进气管路上串接有正压进气阀，位于高低温箱内部的进气管路上串接有正压供气阀；位于高低温箱外部的抽气管路上串接有负压抽气阀，位于高低温箱内部的抽气管路上串接有负压供气阀；位于高低温箱内部的进气管路还通过设置负压排气阀的排气管路与外界连通，位于高低温箱内部的抽气管路还通过设置正压排气阀的排气管路与外界连通。

上述燃气表用温压传感器检测系统，所述控制面板上设置有单片机、阀门驱动电路、电源按键、确认按键、正压按键以及负压按键，电源按键串接在电源与测试装置之间的导线上，正压按键、确认按键和负压按键的输出端分别与单片机的输入端连接，单片机的输出端分别通过阀门驱动电路与正压进气阀、正压供气阀、正压排气阀、负压抽气阀、负压排气阀、负压供气阀的受控端连接。

上述燃气表用温压传感器检测系统，高低温箱内位于正压供气阀和测试装置之间的进气管路上连接有对进气管路内的气体进行温度控制的热交换器，热交换器的受控端连接高低温箱的温度控制信号输出端。

上述燃气表用温压传感器检测系统，所述上位机内置有数据采集与分析软件，上位机的显示界面上显示测试装置中各个测试单元的检测数据，并通过测试单元背景色变换来表达被测温压传感器的合格状态。

上述燃气表用温压传感器检测系统，所述测试装置包括托盘，托盘的顶端面固定设置有若干定位桶，定位桶中配装压力桶；所述压力桶的顶部配装有桶盖，位于压力桶内的桶盖底端面上通过固定支架安装有数据采集板，所述被测温压传感器插接在数据采集板上。

上述燃气表用温压传感器检测系统，所述桶盖包括盖体，盖体的两端对称设置有与压力桶配装的安装耳，盖体的中部匀布开设有三个管件安装孔、三个安装固定支架的定位孔以及一个安装排气阀的排气孔；三个管件安装孔中分别安装有进气支管、出气支管和数据线管，第一个压力桶的进气支管与进气管路末端连接，最后一个压力桶的出气支管与抽气管路首端连接，第一个压力桶与最后一个压力桶之间的相邻压力桶间通过气体管道串联连接出气支管和进气支管。

上述燃气表用温压传感器检测系统，所述数据采集板的数据线穿过数据线管后通过高低温箱穿线通孔伸出与上位机连接。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过独立设置测试装置，并将其放入到高低温箱内进行不同环境温度、不同压力点的性能检测，能够真实模拟温压传感器所在燃气表的使用环境，大大提高了检测精度；并且测试装置采用单元式测试方式，可以对被测器件进行批量检测，大大提高了检测效率。

附图说明

图1为本发明所述测试装置的结构示意图；

图2为本发明所述底盘总装的结构示意图；

图3为本发明所述上盘总装的结构示意图；

图4为本发明所述桶盖的结构示意图；

图5为本发明所述固定支架的结构示意图；

图6为本发明检测过程中的气体循环路径简图；

图7为本发明所述装置的阀门动作逻辑图；

图8为本发明所述上位机数据配置与采集的流程图。

其中：1.底盘总装，11.底托盘，12.底部支腿，2.上盘总装，21.上托盘，22.上支腿，3.定位桶，4.压力桶，5.桶盖，51.盖体，52.安装耳，53.管件安装孔，54.定位孔，55.排气孔，6.固定支架，61.支架安装孔，62.数据采集板安装孔；

V1.正压进气阀，V2.负压抽气阀，V3.正压供气阀，V4.负压排气阀，V5.负压供气阀，V6.正压排气阀，E.热交换器，EP.高低温箱，G1-G30.压力桶编号。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

一种燃气表用温压传感器检测系统，包括高低温箱EP、气源、测试装置、控制面板以及上位机，测试装置设置在高低温箱EP内，测试装置与气源通过气体管路连通，测试装置还通过穿过高低温箱的排气管路与外界连通；测试装置的信号输入端连接控制面板，测试装置与上位机之间进行检测数据的传输。

气源用于为测试装置提供测试气压，包括正压气源和负压气源，气体管路和排气管路上设置有六个电动阀门V1-V6。气体管路包括进气管路和抽气管路，测试装置与正压气源通过进气管路连通，测试装置与负压气源通过抽气管路连通，位于高低温箱外部的进气管路上串接有正压进气阀V1，位于高低温箱内部的进气管路上串接有正压供气阀V3；位于高低温箱外部的抽气管路上串接有负压抽气阀V2，位于高低温箱内部的抽气管路上串接有负压供气阀V5；位于高低温箱内部的进气管路还通过设置负压排气阀V4的排气管路与外界连通，位于高低温箱内部的抽气管路还通过设置正压排气阀V6的排气管路与外界连通。

控制面板用于在不同工作模式下，控制测试装置对被测温压传感器进行检测。本发明中，控制面板上设置有单片机、阀门驱动电路、电源按键、确认按键、正压按键以及负压按键，电源按键串接在电源与测试装置之间的导线上，正压按键、确认按键和负压按键的输出端分别与单片机的输入端连接，单片机的输出端分别通过阀门驱动电路与正压进气阀V1、正压供气阀V3、正压排气阀V6、负压抽气阀V2、负压排气阀V4、负压供气阀V5的受控端连接。单片机根据输入指令通过阀门驱动电路驱动相应的电控阀门动作。

高低温箱EP为测试环境提供测试温度，当测试装置放置在高低温箱内的时候，根据温度检测要求，对测试装置所处环境进行温度调整，保证测试装置处于恒定的温度范围内，保证测量精度。高低温箱EP开设有四个通孔，分别用于穿过进气管路、抽气管路、排气管路和数据线管路，各管路与高低温箱之间都通过密封圈安装，保证高低温箱内部环境与外界隔绝。

由于连接测试装置的气体管路独立设置，与高低温箱内空气为独立的两部分，因此为保证气体管路中的测试气体与高低温箱内的气体温度以及测试温度一致，在高低温箱内设置了热交换器E，热交换器位于正压供气阀V3和测试装置之间的进气管路上，对进气管路内的气体进行温度控制，热交换器的受控端连接高低温箱的温度控制信号输出端。

测试装置用于安装被测温压传感器，并对被测温压传感器进行检测。测试装置主要包括托盘，托盘上设置了若干定位桶，定位桶中配装压力桶4；压力桶的顶部配装有桶盖5，位于压力桶内的桶盖底端面上通过固定支架6安装有数据采集板，被测温压传感器插接在数据采集板上。测试装置采用定位桶和压力桶配装的结构，方便取放压力桶，对压力桶内的被测温压传感器进行更换，也能够保证测试装置的安全性，提高使用寿命。

本实施例中，测试装置的结构如图1所示，包括上下并列设置的上盘总装2和底盘总装1，上盘总装2和底盘总装1上分别设置了15个定位桶，每个定位桶分别装有一个压力桶4，每个压力桶密封配装一个桶盖5。

底盘总装1的结构如图2所示，包括底托盘11，底托盘的底部设置五个底部支腿12，其中四个底部支腿位于底托盘的四个边角处，一个底部支腿位于底托盘的中心。底部支腿采用方盒子结构设置，各端面板之间通过螺栓连接。底托盘采用铝合金面板制作，底托盘上开设了若干安装孔，通过螺栓安装底部支腿和定位桶，以保证放置压力桶的定位桶不会从底托盘上脱落，便于存取。

上盘总装2的结构如图3所示，包括上托盘21，上托盘的底部设置四个上支腿22，四个上支腿位于上托盘的四个边角处。上支腿采用方盒子结构设置，各端面板之间通过螺栓连接。上托盘采用铝合金面板制作，上托盘上开设了若干安装孔，通过螺栓安装上支腿和定位桶，以保证放置压力桶的定位桶不会从上托盘上脱落，便于存取。

本实施例中，上支腿的高度大于压力桶的1.5倍高度，一是为了方便取放压力桶，二是可方便叉车将上托盘插起放下，节省人力，方便操作。

压力桶承载着温度和压力测试的密封空间任务，也承载着温压传感器放置、数据采集板的固定支撑作用。本实施例中，压力桶为1L压力桶，压力桶内径102mm，内深125mm，桶身厚3mm，桶盖厚12mm，可承受压力7bar，每个压力桶可容纳20只温压传感器。压力桶与桶盖配装后，形成一个独立的密封空间，保证桶内温度和压力的均匀一致性，可以将测量点全覆盖，规避误判。

用于密封压力桶的桶盖5结构如图4所示，包括盖体51，盖体的两端对称设置有与压力桶配装的安装耳52，盖体的中部匀布开设有三个管件安装孔53、三个安装固定支架6的定位孔54以及一个安装排气阀的排气孔5。三个管件安装孔中分别安装有进气支管、出气支管和数据线管，进气支管的底端伸入到压力桶底部，出气支管的底端与桶盖底端面平齐。

本发明中，第一个压力桶的进气支管与进气管路末端连接，最后一个压力桶的出气支管与抽气管路首端连接，第一个压力桶与最后一个压力桶之间的相邻压力桶间，通过气体管道串联连接出气支管和进气支管，30个压力桶与正压气源和负压气源之间形成串联的气体通路，具体如图6所示。

固定支架用于将数据采集板安装在桶盖上，方便取放。固定支架的结构如图5所示，包括L型支架，L型支架的横板上开设有安装孔，安装孔与桶盖的定位孔之间通过螺栓固定连接；L型支架的竖板上也开设有安装孔，用于通过螺栓安装数据采集板。需要更换被测温压传感器时，只需打开桶盖取出便可更换，非常便捷。

数据采集板上安装有被测温压传感器，数据采集板的数据线穿过桶盖的数据线管后，再通过高低温箱穿线通孔伸出，伸出高低温箱的数据线与上位机连接，进行数据传输。本发明中每个压力桶中均设置一个数据采集板，各数据采集板连接的数据线采用并联方式输出，每个数据采集板与每个压力桶一一对应，与压力桶编号G1-G30作为通信地址，数据采集板上的被测温压传感器也有各自编号，数据传输互不影响。

上位机用于测试数据的分析与显示。上位机内置有数据采集与分析软件，上位机的显示界面上显示测试装置各个测试单元的检测数据，并通过测试单元背景色变换来表达被测温压传感器的合格状态。

本发明用于检测温压传感器时，具体流程如下所述。

第一步，建立检测环境：将待测温压传感器安装到压力桶桶盖的数据采集板上，采用密封螺母通过安装耳与压力桶拧紧，做好密封；然后将测量装置放置在高低温箱中，将气体管路和数据线分别对应连接，形成气体通路，建立数据传输链路。

第二步，启动上位机：上位机上电后，等待Windows系统稳定，并自动运行数据采集与分析软件，数据采集与分析软件的操作流程如图8所示，作业人员可以选择不同的操作方式进行针对性测试，例如在初始化完成后，需要读取数据，则下发广播指令，等待数据上传。

第三步，排空测试装置：通过操作面板，按下电源按键，开始操作，并选择相应按键，各按键与操作面板之间的对应动作逻辑如图7所示。

当需要进行正压测试时，按下正压按键，此时正压进气阀V1、正压供气阀V3、正压排气阀V6打开，自动通入正压气体，进行气体管路以及各压力桶内的气体排空操作。

排空时间根据压力桶数量确定，本实施例中大约需要10分钟左右。

在正压气体进入压力桶之前，需要对气体按照设定的温度进行加热，此时应启动热交换器和高低温箱，将测试用气体调整到测试环境温度，同时高低温箱内的气体温度也调整到测试环境温度，排空完成后，气体管路中的气体温度和高低温箱内的气体温度保持一致。

排空工作完成后，按下确认按键，关闭正压排气阀V6进入正压测试模式，进行保压，保证系统密封，压力数据可以正常读取。

当需要进行负压测试时，按下负压按键，此时电控阀门负压抽气阀V2、负压排气阀V4、负压供气阀V5打开，开启负压模式。排空工作完成后，按下确认按键，关闭负压供气阀V5进入负压测试模式，进行保压，保证系统密封，压力数据可以正常读取。

第四步，测试过程中，数据采集板会将检测数据以及环境温度和压力数据传输给上位机，上位机读取到的数据会自动保存为MES数据，但不会在屏幕上直接显示，需要经过6次以上数据汇总，进行测量重复性的计算之后，屏幕才开始显示，显示的信息有压力桶序号(该序号也对应内部数据采集板的地址)、参考温度(单位摄氏度)、压力数据(单位帕斯卡)以及内部测试到的每一个温压传感器的温度平均值、压力平均值、温度数据的测量重复性和压力数据的测量重复性。

实际测试数据显示中，基本上每种测量数据的重复性都在0.01％以内，判定标准为0.2％为合格。该判定数据阈值依据是通过燃气表的测量不确定度分析倒推而来，例如燃气表的精度为1.5级，据此结合基表误差精度以及积算器的不确定度评定倒推得到此阈值。

本发明在温压传感器的检测过程中，不必始终盯着上位机屏幕上的所有数据，只需要看一下哪个压力桶对应的哪个温压传感器编号数据背景变成了橙色，即可查出不合格品。本实施例中，数据正常的温压传感器在上位机屏幕上都是绿色背景，一旦发现收到的测试数据大于阈值，就会将对应位置的数据背景调整为橙色，这样作业人员可以很轻松的识别到异常物料，记录之后可以在测试结束后将物料摘取出来。

本发明的测试装置在测试温压传感器的过程中可以分批次组合使用，由于温压传感器在燃气表使用时需要检测三个数据点，分别是高温、低温及常温，每个温度点对应的压力要求承载200kPa以上；因此在实际检测时，作业人员首先将待测温压传感器安装到每个压力桶内部的数据采集板上，然后将密封螺母拧紧做好密封，每个压力桶承载托盘可以放置30个压力桶，同时安装好3套共90个压力桶，然后将气路管道和电气走线连接好；三套测试装置分别放入高温箱、低温箱及常温环境，然后分别通相应压力的气体，三个温度点同时将压力测试完毕。第一轮测试时，可以利用时间空隙再次安装1套共30个压力桶；待第一轮测试完毕，可以将高低温箱内的测试装置放置到常温区，进行常温测试；第一轮常温测试装置放入低温箱测试；新组装的1套测试装置放入高温箱内，进行高温测试，如此可完成循环测试，缩短了检测时间，提高了检测效率。

Claims (8)

1.燃气表用温压传感器检测系统，其特征在于：包括为测试环境提供测试温度的高低温箱(EP)和为测试环境提供测试气压的气源，高低温箱内放置有测试装置，测试装置中安装有内置被测温压传感器的压力桶，测试装置通过穿过高低温箱的气体管路与气源连通，测试装置还通过穿过高低温箱的排气管路与外界连通；所述测试装置的信号输入端连接控制面板，测试装置的信号输出端连接用于测试数据分析与显示的上位机。

2.根据权利要求1所述的燃气表用温压传感器检测系统，其特征在于：所述气源包括正压气源和负压气源，气体管路包括连通测试装置与正压气源的进气管路和连通测试装置与负压气源的抽气管路，位于高低温箱外部的进气管路上串接有正压进气阀(V1)，位于高低温箱内部的进气管路上串接有正压供气阀(V3)；位于高低温箱外部的抽气管路上串接有负压抽气阀(V2)，位于高低温箱内部的抽气管路上串接有负压供气阀(V5)；位于高低温箱内部的进气管路还通过设置负压排气阀(V4)的排气管路与外界连通，位于高低温箱内部的抽气管路还通过设置正压排气阀(V6)的排气管路与外界连通。

3.根据权利要求2所述的燃气表用温压传感器检测系统，其特征在于：所述控制面板上设置有单片机、阀门驱动电路、电源按键、确认按键、正压按键以及负压按键，电源按键串接在电源与测试装置之间的导线上，正压按键、确认按键和负压按键的输出端分别与单片机的输入端连接，单片机的输出端分别通过阀门驱动电路与正压进气阀、正压供气阀、正压排气阀、负压抽气阀、负压排气阀、负压供气阀的受控端连接。

4.根据权利要求2所述的燃气表用温压传感器检测系统，其特征在于：高低温箱内位于正压供气阀(V3)和测试装置之间的进气管路上连接有对进气管路内的气体进行温度控制的热交换器(E)，热交换器的受控端连接高低温箱的温度控制信号输出端。

5.根据权利要求1所述的燃气表用温压传感器检测系统，其特征在于：所述上位机内置有数据采集与分析软件，上位机的显示界面上显示测试装置各个测试单元的检测数据，并通过测试单元背景色变换来表达被测温压传感器的合格状态。

6.根据权利要求2所述的燃气表用温压传感器检测系统，其特征在于：所述测试装置包括托盘，托盘的顶端面固定设置有若干定位桶，定位桶中配装压力桶(4)；所述压力桶的顶部配装有桶盖(5)，位于压力桶内的桶盖底端面上通过固定支架(6)安装有数据采集板，所述被测温压传感器插接在数据采集板上。

7.根据权利要求6所述的燃气表用温压传感器检测系统，其特征在于：所述桶盖(5)包括盖体(51)，盖体的两端对称设置有与压力桶配装的安装耳(52)，盖体的中部匀布开设有三个管件安装孔(53)、三个安装固定支架(6)的定位孔(54)以及一个安装排气阀的排气孔(55)；三个管件安装孔中分别安装有进气支管、出气支管和数据线管，第一个压力桶的进气支管与进气管路末端连接，最后一个压力桶的出气支管与抽气管路首端连接，第一个压力桶与最后一个压力桶之间的相邻压力桶间通过气体管道串联连接出气支管和进气支管。

8.根据权利要求7所述的燃气表用温压传感器检测系统，其特征在于：所述数据采集板的数据线穿过数据线管后通过高低温箱穿线通孔伸出与上位机连接。

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