CN206959955U - 一种天然气孔板流量计的诊断系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气孔板流量计的诊断系统，包括诊断控制器和通过局域网与诊断控制器通讯的远程控制终端。诊断控制器包括：设置在印刷线路板上的中央控制器、核查标准信号发生器、标准信号测量模块和通讯模块。核查标准信号发生器的输入端与中央控制器电连接，输出端与天然气孔板流量计中的信号回路电连接，核查标准信号发生器用于为信号回路提供标准信号源。标准信号测量模块的输入端与天然气孔板流量计中的流量计算机电连接，输出端与中央控制器电连接，标准信号测量模块用于测量从流量计算机中获取的返回信号。通讯模块与中央控制器电连接，用于使中央控制器与流量计算机、天然气孔板流量计中的二次仪表、以及远程控制终端实现通讯。

Description

一种天然气孔板流量计的诊断系统

技术领域

本实用新型涉及设备性能诊断领域，特别涉及一种天然气孔板流量计的诊断系统。

背景技术

天然气输送过程中，为了了解天然气的输送状态，需要在天然气输送管道上设置计量装置，以对天然气的输送速度、压力、流量等进行测量和记录，从而满足天然气的使用需求。因此，提供一种天然气流量计量装置是十分重要的。

现有技术提供了一种天然气孔板流量计，作为天然气流量计量装置，该装置包括孔板节流装置、二次仪表(指现场带感应元件和信号传输功能的变送器等)、信号回路、不间断电源和流量计算机。通过二次仪表对流过孔板节流装置的天然气的压力、温度、差压等数据进行测量，然后通过信号回路传输至流量计算机，通过不间断电源为流量计算机供电，通过流量计算机的计算得到天然气的实时流量值。该天然气孔板流量计便于操作人员对天然气的输送状态进行监控。

发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术提供的天然气孔板流量计运行时，操作人员只能对各个部件是否在运行进行判断，而无法得知各个部件的运行是否正常、测量结果是否准确，导致操作人员不能及时发现天然气输送管线中的异常状况，也无法判断出现异常的是哪个部件，延长了异常情况的处理周期。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种能够辅助操作人员及时判断天然气孔板流量计中各个部件运行状态的诊断系统，具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种天然气孔板流量计的诊断系统，所述诊断系统包括：诊断控制器和通过局域网与所述诊断控制器通讯的远程控制终端。

所述诊断控制器包括：设置在印刷线路板上的中央控制器、核查标准信号发生器、标准信号测量模块和通讯模块。

所述核查标准信号发生器的输入端与所述中央控制器电连接，输出端与天然气孔板流量计中的信号回路电连接，所述核查标准信号发生器用于为所述信号回路提供标准信号源。

所述标准信号测量模块的输入端与所述天然气孔板流量计中的流量计算机电连接，输出端与所述中央控制器电连接，所述标准信号测量模块用于测量从所述流量计算机中获取的返回信号。

所述通讯模块与所述中央控制器电连接，用于使所述中央控制器与所述流量计算机、所述天然气孔板流量计中的二次仪表、不间断电源以及所述远程控制终端实现通迅。

具体地，作为优选，所述核查标准信号发生器包括：标准电阻信号源和标准电压信号源。

具体地，作为优选，所述标准信号测量模块包括由一个标准电阻和标准电压构成的测量源。

具体地，作为优选，所述远程控制终端为计算机。

具体地，作为优选，所述诊断控制器还包括设置在所述印刷线路板上，并与所述中央控制器电连接的电源模块、扩展端口和信号线路继电器。

所述电源模块，用于为所述中央控制器供电，所述电源模块为直流和/或交流电源，输入电压范围为9-32V。

所述扩展端口包括扩展模块和串口转换器，所述扩展模块用于辅助所述中央控制器与所述流量计算机以及所述中央控制器与所述远程控制终端之间的通迅。

所述信号线路继电器，用于控制所述诊断控制器内信号的切换。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的天然气孔板流量计的诊断系统，通过设置诊断控制器和与该诊断控制器通过局域网建立通讯的远程控制终端，利用远程控制终端对诊断控制器的工作状态和模式进行控制，通过诊断控制器对天然气孔板流量计中各部件的工作状态进行诊断，并将诊断结果返回给远程控制终端，以便于操作人员及时通过远程控制终端查找到天然气孔板流量计中存在的问题，并尽快解决问题，使天然气孔板流量计恢复正常工作。通过在诊断控制器中设置中央控制器、核查标准信号发生器、标准信号测量模块和通讯模块，并通过核查标准信号发生器提供标准信号源，通过标准信号测量模块接收经天然气孔板流量计中流量计算机处理后的返回信号，通过中央控制器对标准信号源与返回信号进行比对，从而对天然气孔板流量计中信号传输是否正常进行判断。同时，通过通讯模块实现中央控制器与远程控制终端、流量计算机、不间断电源和二次仪表的通讯，利用中央控制器获取孔板流量计结构、天然气流量的差压、压力、温度等参数、流量计算机的硬件参数和不间断电源的运行参数，并通过中央控制器将上述参数与相应的标准数值进行比对，从而对天然气孔板流量计各部件的运行状态进行判断，便于操作人员尽快查找到运行异常的部件，进而缩短异常情况的处理周期。可见，本实用新型实施例提供的天然气孔板流量计的诊断系统，能够辅助操作人员及时判断天然气孔板流量计中各个部件的运行状态，使用方便，适于规模化推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的天然气孔板流量计的诊断系统的示意图；

图2是本实用新型实施例提供的诊断控制器的示意图。

附图标记分别表示：

1 诊断控制器，

101 印刷线路板，

102 中央控制器，

103 核查标准信号发生器，

1031 标准电阻信号源，

1032 标准电压信号源，

104 标准信号测量模块，

105 通讯模块，

106 电源模块，

107 扩展端口，

1071 扩展模块，

1072 串口转换器，

108 信号线路继电器，

2 局域网，

3 远程控制终端，

4 信号回路，

401 浪涌保护器，

402 隔离器，

403 A/D转换模块，

5 流量计算机，

6 二次仪表，

7 不间断电源，

8 孔板节流装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种天然气孔板流量计的诊断系统，如附图1所示，该诊断系统包括：诊断控制器1和通过局域网2与诊断控制器1通讯的远程控制终端3。

其中，如附图2所示，诊断控制器1包括：设置在印刷线路板101(Printed CircuitBoard，简称PCB)上的中央控制器102、核查标准信号发生器103、标准信号测量模块104和通讯模块105。核查标准信号发生器103的输入端与中央控制器102电连接，输出端与天然气孔板流量计中的信号回路4电连接，核查标准信号发生器103用于为信号回路4提供标准信号源。标准信号测量模块104的输入端与天然气孔板流量计中的流量计算机5电连接，输出端与中央控制器102电连接，标准信号测量模块104用于测量从流量计算机5中获取的返回信号。通讯模块105与中央控制器102电连接，用于使中央控制器102与流量计算机5、天然气孔板流量计中的二次仪表6、不间断电源7以及远程控制终端3实现通讯。

本实用新型实施例提供的天然气孔板流量计的诊断系统的工作原理如下：

天然气孔板流量计的诊断系统可以分为孔板节流装置诊断、二次仪表诊断、信号回路诊断、以及流量计算机诊断四个模块，以下分别进行说明。

在孔板节流装置诊断模块中，通过远程控制终端3启动中央控制器102，通过中央控制器102获取天然气孔板流量计中的流量计算机5采集到的孔板节流装置8的结构参数，然后与GB/T21446-2008国家标准进行比对，如果结构参数在标准范围内，则孔板节流装置8运行正常，否则运行状态异常。

在二次仪表诊断模块中，通过远程控制终端3启动中央控制器102，通过中央控制器102获取二次仪表6的运行范围，将该运行范围与GB/T21446-2008国家标准进行比对，如果二次仪表6的运行范围在标准范围内，则二次仪表6运行正常，否则运行状态异常。通过中央控制器102获取二次仪表6的量程值，并与从流量计算机5中获取的量程值进行比较。如果一致则二次仪表6运行正常，否则运行状态异常。通过中央控制器102获取二次仪表6的零位值，如果零位值与0的误差值小于标准值，则二次仪表6运行正常，否则运行状态异常。

在信号回路(包括差压回路、温度回路、压力回路)诊断模块中，通过远程控制终端3启动中央控制器102，通过中央控制器102启动核查标准信号发生器103，根据JJG1003-2005检定规程，使核查标准信号发生器103向信号回路4提供标准信号源，通过标准信号测量模块104测量从流量计算机5中获取、并经过信号回路4返回的标准信号，通过中央控制器102对标准信号源和返回的标准信号进行比对。如果误差值小于标准范围，则信号回路4运行正常，否则运行状态异常。

在流量计算机诊断模块中，通过远程控制终端3启动中央控制器102，通过中央控制器102获取流量计算机5的CPU占用率、内存占用率、磁盘空间、以及与流量计算机5连接的不间断电源7(Uninterruptible Power System，UPS)的当前市电、剩余电量等数据信息，并与GB/T21446-2008国家标准进行比较，如果上述数据信息符合标准规定，则流量计算机5运行正常，否则运行状态异常。

本实用新型实施例提供的天然气孔板流量计的诊断系统，通过设置诊断控制器1和与该诊断控制器1通过局域网2建立通讯的远程控制终端3，利用远程控制终端3对诊断控制器1的工作状态和模式进行控制，通过诊断控制器1对天然气孔板流量计中各部件的工作状态进行诊断，并将诊断结果返回给远程控制终端3，以便于操作人员及时通过远程控制终端3查找到天然气孔板流量计中存在的问题，并尽快解决问题，使天然气孔板流量计恢复正常工作。通过在诊断控制器1中设置中央控制器102、核查标准信号发生器103、标准信号测量模块104和通讯模块105，并通过核查标准信号发生器103提供标准信号源，通过标准信号测量模块104接收经天然气孔板流量计中流量计算机5处理后的返回信号，通过中央控制器102对标准信号源与返回信号进行比对，从而对天然气孔板流量计中信号传输是否正常进行判断。同时，通过通讯模块105实现中央控制器102与远程控制终端3、流量计算机5、不间断电源7和二次仪表6的通讯，利用中央控制器102获取孔板流量计结构、天然气流量的差压、压力、温度参数，流量计算机5的硬件参数和不间断电源7的运行参数，并通过中央控制器102将上述参数与相应的标准数值进行比对，从而对天然气孔板流量计各部件的运行状态进行判断，便于操作人员尽快查找到运行异常的部件，进而缩短异常情况的处理周期。可见，本实用新型实施例提供的天然气孔板流量计的诊断系统，能够辅助操作人员及时判断天然气孔板流量计中各个部件的运行状态，使用方便，适于规模化推广应用。

具体地，诊断控制器1中的中央控制器102可以采用EM910芯片作为嵌入式主板，且EM910芯片支持winCE操作系统，并内置与外界连接的通讯端口，用于与核查标准信号发生器103、标准信号测量模块104和通讯模块105等相连接，以通过中央控制器102对上述部件的工作状态进行调整，实现不同诊断模块之间的转换。

为了检验天然气孔板流量计中信号回路4的传输是否准确，需要在诊断控制器1中设置用于核查的标准信号发生器和标准信号测量模块104，通过核查标准信号发生器103发出某个数值(例如4mA的电流)的信号，再通过标准信号测量模块104获取流量计算机5中得到的信号，以对信号的传输是否有偏差进行检验，及时发现信号回路4中存在的问题。如附图1所示，信号回路4中设置有顺次串联的浪涌保护器401、隔离器402以及A/D转换模块403，浪涌保护器401与二次仪表6电连接，A/D转换模块403与流量计算机5电连接。浪涌保护器401的作用是雷电防护，保护二次仪表6不受损坏，隔离器402能够避免信号回路4中不同电压、电流等信号之间的干扰，而A/D转换模块403能够将二次仪表6测量到的模拟信号转换成流量计算机5能够读取的数字信号。核查标准信号发生器103的输入端与中央控制器102电连接，输出端连接至隔离器402，从而通过隔离器402将标准信号传输至流量计算机5中。

具体地，核查标准信号发生器103包括：标准电阻信号源1031和标准电压信号源1032。其中，标准电阻信号源1031为诊断控制器1标准电阻信号的发生源，具体可以采用一组工业低温漂高准确度电阻，并与继电器进行组合形成电阻模块，该电阻模块可以输出若干种不同阻值的电阻。由于标准电阻信号源1031的输出回路中没有任何半导体器件，因此不会存在非线性干扰。标准电阻信号源选择SBWZ-2460(热电阻温度变送器)，通过该标准电阻信号源可以对温度信号回路的运行状态是否正常进行判断。标准电压信号源1032可以采用ADI公司生产的AD5421数模转换器。AD5421内置的一路稳压输出，可以提供1.8V至12V的调节输出电压，通过与标准电阻信号源1031的配合，AD5421还可以发出4-20mA的电流信号。AD5421还内置1.22V和2.5V基准电压源，因而不需要再分别设立调节器和基准电压源，其高速串行接口能够以30MHz速率工作，并且允许通过一个SPI(串行外设接口，SerialPeripheral Interface)兼容型三线式接口与常用的微处理器和微控制器简单相连；AD5421还可以保证16-bit单调性；在通常条件下，AD5421积分非线性为0.0015％，失调误差为0.0012％，增益误差为0.0006％。在天然气孔板流量计的系统诊断工作过程中，根据诊断需要，核查标准信号发生器103可以发出标准电阻信号、电压信号或者电流信号，以对天然气孔板流量计中的部件进行不同类型的诊断。

诊断控制器1中的标准信号测量模块104包括由一个标准电阻和标准电压构成的测量源。通过标准信号测量模块104对从流量计算机5中获取的返回信号进行测量，并将测量到的返回信号数值传输给中央控制器102，便于中央控制器102对返回信号与标准信号的误差进行计算。

诊断控制器1中的通讯模块105用于使中央控制器102与流量计算机5、天然气孔板流量计中的二次仪表6、以及远程控制终端3实现中央控制器102与二次仪表6的通讯。具体地，通讯模块105通过HART协议、BROWN协议或FF总线协议实现通讯，以通过通讯模块105对二次仪表6(例如差压变送器、压力变送器、温度变送器等)中的数据进行读取、修改或调校，即通过通讯模块105对二次仪表6的参数进行读(获取数据信息)和写(修改)。通讯模块105还可以实现中央控制器102对流量计算机5中数据的读取，并保证中央控制器102与远程控制终端3之间的通讯，便于操作人员对中央控制器102进行远程控制。

远程控制终端3可以为计算机，通过计算机向中央控制器102发出动作指令，从而通过远程终端控制天然气孔板流量计的诊断系统不同诊断模块之间的切换，便于对天然气孔板流量计中的部件进行不同类型的诊断。

如附图2所示，本实用新型实施例提供的天然气孔板流量计的诊断系统，其诊断控制器1中还包括设置在印刷线路板101上，并与中央控制器102电连接的电源模块106、扩展端口107和信号线路继电器108。

其中，电源模块106为直流和/或交流电源，采用常规电源即可，例如电池。具体输入电压范围可以为9-32V，优选采用同时支持直流、交流输入的电源。为了防止干扰信号通过电源影响设备工作，同时电源内部还可以做常规隔离处理。通过电源模块106为中央控制器102供电，保证中央控制器102的运行。

扩展端口107具体可以包括通用的扩展模块1071和串口转换器1072，扩展模块1071可以用于辅助中央控制器102与流量计算机5以及远程控制终端3中间的通讯，该通讯过程采用TPC/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)协议。串口转换器1072用于连接FF(Fieldbus Foundation)总线。

由于信号回路4中包括温度信号回路、压差信号回路以及压力信号回路等，每一个回路中包括相应的二次仪表6和隔离器402。为了便于在温度信号回路、压差信号回路以及压力信号回路中进行切换，分别对每个信号回路4进行诊断，还可以在PCB线路板上设置与中央控制器102电连接的继电器，利用继电器能够切换电路的功能，以实现信号在不同信号回路4内的传输。核查标准信号发生器103的输出端可以通过多根线缆分别与每个信号回路4的隔离器402连接，通过继电器使由核查标准信号发生器103发出的核查标准信号传输至不同的信号回路4，从而控制诊断控制器1内信号的选择与切换。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种天然气孔板流量计的诊断系统，其特征在于，所述诊断系统包括：诊断控制器(1)和通过局域网(2)与所述诊断控制器(1)通讯的远程控制终端(3)；

所述诊断控制器(1)包括：设置在印刷线路板(101)上的中央控制器(102)、核查标准信号发生器(103)、标准信号测量模块(104)和通讯模块(105)；

所述核查标准信号发生器(103)的输入端与所述中央控制器(102)电连接，输出端与天然气孔板流量计中的信号回路(4)电连接，所述核查标准信号发生器(103)用于为所述信号回路(4)提供标准信号源；

所述标准信号测量模块(104)的输入端与所述天然气孔板流量计中的流量计算机(5)电连接，输出端与所述中央控制器(102)电连接，所述标准信号测量模块(104)用于测量从所述流量计算机(5)中获取的返回信号；

所述通讯模块(105)与所述中央控制器(102)电连接，用于使所述中央控制器(102)与所述流量计算机(5)、所述天然气孔板流量计中的二次仪表(6)、不间断电源(7)以及所述远程控制终端(3)实现通迅。

2.根据权利要求1所述的诊断系统，其特征在于，所述核查标准信号发生器(103)包括：标准电阻信号源(1031)和标准电压信号源(1032)。

3.根据权利要求1所述的诊断系统，其特征在于，所述标准信号测量模块(104)包括由一个标准电阻和标准电压构成的测量源。

4.根据权利要求1所述的诊断系统，其特征在于，所述远程控制终端(3)为计算机。

5.根据权利要求1所述的诊断系统，其特征在于，所述诊断控制器(1)还包括设置在所述印刷线路板(101)上，并与所述中央控制器(102)电连接的电源模块(106)、扩展端口(107)和信号线路继电器(108)；

所述电源模块(106)，用于为所述中央控制器(102)供电，所述电源模块 (106)为直流和/或交流电源，输入电压范围为9-32V；

所述扩展端口(107)包括扩展模块(1071)和串口转换器(1072)，所述扩展模块(1071)用于辅助所述中央控制器(102)与所述流量计算机(5)以及所述中央控制器(102)与所述远程控制终端(3)之间的通迅；

所述信号线路继电器(108)，用于控制所述诊断控制器(1)内信号的切换。