CN210291407U - Cng加气机计量超差控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种CNG加气机计量超差控制系统，其包括CNG加气机本体内底部的CNG进气口处安装下游截止球阀；下游截止球阀上端的管道上设置过滤器，过滤器的两侧管道上对称设置分路球阀，分路球阀连结于过滤器与防爆电磁阀之间；CNG管汇上设置安全阀和单向阀；防爆电磁阀与防爆电源继电控制器的输出I/O口连接；防爆电源继电控制器与测控系统主板指令输出I/O口连接；位于防爆电源继电控制器上部的管道上安装质量流量计；质量流量计的上部管道上安装上游截止球阀，上游截止球阀的管道上设置耐震压力表和安全单元压力变送器；位于CNG加气机本体的两侧安装有LCD抗紫外线宽温显示器，其另外两侧对称设置IC卡LCD键盘显示总成；LCD抗紫外线宽温显示内集成有测控系统主板。
Description
技术领域
本实用新型属于流体计量测控的技术领域，具体涉及一种CNG加气机计量超差控制系统。
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。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种CNG加气机计量超差控制系统，以解决或改善上述的问题。
为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种CNG加气机计量超差控制系统，其包括：
CNG加气机本体内底部的CNG进气口处安装下游截止球阀；下游截止球阀上端的管道上设置过滤器，过滤器的两侧管道上对称设置分路球阀，分路球阀连结于过滤器与防爆电磁阀之间；CNG管汇上设置安全阀和单向阀；防爆电磁阀通过隔离安全保护与防爆电源继电控制器的输出I/O口连接；防爆电源继电控制器与测控系统主板指令输出I/O口连接；位于所述防爆电源继电控制器上部的管道上安装质量流量计；所述质量流量计的上部管道上安装上游截止球阀，上游截止球阀的管道上设置耐震压力表和安全单元压力变送器；
位于CNG加气机本体的两侧安装有LCD抗紫外线宽温显示器，其另外两侧对称设置IC卡LCD键盘显示总成；所述LCD抗紫外线宽温显示内集成有测控系统主板。
优选地，测控系统主板的前向输入通道与质量流量计、安全单元压力变送器和IC卡LCD键盘显示器总成连接；测控系统主板的后向输出通道与LCD抗紫外线宽温显示器、防爆电源继电控制器、扩展数模I/O接口和远程通讯接口连接。
优选地，质量流量计的型号为Endress+Hauser CNG MASS8FF15-AG20AALAA10。
优选地，安全单元压力变送器的型号为DG1200。
优选地，防爆电源继电控制器的型号为CNG-POWR。
优选地，防爆电磁阀的型号为DJQJ-25。
优选地，测控系统主板内置CK-MB W78E516DDG单片机。
本实用新型提供的CNG加气机计量超差控制系统，具有以下有益效果：
本实用新型解决现有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CNG加气机计量超差控制系统的系统框图。
图2为CNG加气机计量超差控制系统的结构图。
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
下面对本实用新型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实用新型，但应该清楚，本实用新型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实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。
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、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2，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。
其中，本系统涉及的电气元件的型号为：
质量流量计11的型号为Endress+Hauser CNG MASS8FF15-AG20AALAA10。
安全单元压力变送器8的型号为DG1200。
防爆电源继电控制器5的型号为CNG-POWR。
防爆电磁阀6的型号为DJQJ-25。
测控系统主板其主要控制元件为内置的CK-MB W78E516DDG单片机。
本方案的工作流程为：
首先检测系统工作参数工况状态，再检测质量流量计11零点漂移工况状态、防爆电磁阀6有无泄漏工况状态、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、管道内流体压变增量工况状态。
若上述各个工作状态的参数均处于正常范围值内，则直接控制启动防爆电磁阀6控制加气进程，计量计价，显示存储及使能I/O口输出。
若上述各个工作状态中有一个不处于正常工作范围内，则启动故障管理：触发蜂鸣器和LED警示故障、于LCD抗紫外线宽温显示器显示故障信息，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。
根据显示的故障信息，确定故障所在，及时排除故障，故障接触后，解除禁止使用加气功能的故障状态，允许使能指令启动电磁阀加气进程控制，控制启动防爆电磁阀6加气进程控制。
至于确定性的外部动噪及流体介质净化干扰导致的超差，本实用新型仍将以不同的警示信息，显示在LCD抗紫外线宽温显示器中，并确定故障所在，施以可通过规范安装结构工艺调整，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。最终确保流量计过程工作工况的实时监控，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。
虽然结合附图对实用新型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 (7)
1.一种CNG加气机计量超差控制系统，其特征在于：CNG加气机本体内底部的CNG进气口处安装下游截止球阀；所述下游截止球阀上端的管道上设置过滤器，过滤器的两侧管道上对称设置分路球阀，分路球阀连结于过滤器与防爆电磁阀之间；CNG管汇上设置安全阀和单向阀；防爆电磁阀通过隔离安全保护与防爆电源继电控制器的输出I/O口连接；防爆电源继电控制器与测控系统主板指令输出I/O口连接；位于所述防爆电源继电控制器上部的管道上安装质量流量计；所述质量流量计的上部管道上安装上游截止球阀，上游截止球阀的管道上设置耐震压力表和安全单元压力变送器；
位于CNG加气机本体的两侧安装有LCD抗紫外线宽温显示器，其另外两侧对称设置IC卡LCD键盘显示总成；所述LCD抗紫外线宽温显示内集成有测控系统主板。
2.根据权利要求1所述的CNG加气机计量超差控制系统，其特征在于：所述测控系统主板的前向输入通道与质量流量计、安全单元压力变送器和IC卡LCD键盘显示器总成连接；所述测控系统主板的后向输出通道与LCD抗紫外线宽温显示器、防爆电源继电控制器、扩展数模I/O接口和远程通讯接口连接。
3.根据权利要求1所述的CNG加气机计量超差控制系统，其特征在于：所述质量流量计的型号为Endress+Hauser CNG MASS 8FF15-AG20AALAA10。
4.根据权利要求1所述的CNG加气机计量超差控制系统，其特征在于：所述安全单元压力变送器的型号为DG1200。
5.根据权利要求1所述的CNG加气机计量超差控制系统，其特征在于：所述防爆电源继电控制器的型号为CNG-POWR。
6.根据权利要求1所述的CNG加气机计量超差控制系统，其特征在于：所述防爆电磁阀的型号为DJQJ-25。
7.根据权利要求1所述的CNG加气机计量超差控制系统，其特征在于：所述测控系统主板内置CK-MB W78E516DDG单片机。
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