CN215177928U - 一种智能燃气涡轮流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能燃气涡轮流量计，包括流量计基表，流量计基表的左侧连接有输配管道，流量计基表的右侧连接有阀门主体，流量计基表上侧安装有数字压差传感器，数字压差传感器的左侧通过第一金属管连接有第一取压板，第一取压板固定在输配管道与流量计基表之间，数字压差传感器的右侧通过第二金属管连接有第二取压板，第二取压板固定在流量计基表与阀门主体之间，流量计基表上还安装有控制箱，数字压差传感器与控制箱电连接，控制箱通过控制电缆与阀门主体上的阀门驱动器连接。本实用新型能够提供更精确的反馈数据，在涡轮流量计出现异常时及时识别并关断阀门，避免安全事故的发生，提高涡轮流量计的智能性。

Description

一种智能燃气涡轮流量计

本发明是要求由申请人提出的，申请日为2021年07月16日，申请号为2021216242947，名称为“一种智能燃气涡轮流量计”的国内申请的优先权。以上申请的全部内容通过整体引用结合于此。

技术领域

本实用新型涉及气体流量计技术领域，更为具体来说，本实用新型为一种智能燃气涡轮流量计。

背景技术

天然气计量仪表是城镇燃气行业中非常重要的基础设施，直接关系供需双方的利益。随着天然气规模的飞速发展，计量仪表在使用过程中也带来很多问题，其中仪表磨损破坏造成购销损失的问题较为突出。当前，涡轮流量计的使用量在非民用计量仪表中占比较大，故障发生的更频繁，由于现场仪表仅通过低频信号输出计量数据，没有可以直接对比的其他校准参数，因此计量仪表出现性能变化也难以发现，即使通过常规巡检查到异常，往往也是在损坏发生很长时间以后，存在很大的安全隐患。传统的涡轮流量计不能自主的根据异常实现阀门的自主控制。利用微处理器/控制器根据预置计算规则进行反馈信号的处理，例如稳压补偿、反馈滤波、PID强度-角度控制等，以形成对应的控制信号控制执行部件动作是现有反馈控制过程惯用的信号处理技术。如何建立压差变化感知结构以提高反馈信号的质量和精度，如何形成良好的控制信号传递和执行结构准确达成控制目的成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

实用新型内容

为解决现有涡轮流量计对设备老化和潜在缺陷感知水平较低的技术问题，本实用新型创新地提供了一种智能燃气涡轮流量计，当涡轮流量计内部结构出现异常时能够及时识别并关断阀门，避免安全事故的发生，提高涡轮流量计的智能性。

为实现上述的技术目的，本实用新型公开了一种智能燃气涡轮流量计，包括流量计基表，所述流量计基表的左侧连接有输配管道，所述流量计基表的右侧连接有阀门主体，所述流量计基表上侧安装有数字压差传感器，所述数字压差传感器的左侧通过第一金属管连接有第一取压板，所述第一取压板固定在输配管道与流量计基表之间，所述数字压差传感器的右侧通过第二金属管连接有第二取压板，所述第二取压板固定在流量计基表与阀门主体之间，所述流量计基表上还安装有控制箱，所述数字压差传感器与控制箱电连接，所述控制箱通过控制电缆与阀门主体上的阀门驱动器连接。

进一步的，本实用新型一种智能燃气涡轮流量计，其中所述流量计基表上还安装有涡轮和机械字轮，所述涡轮和机械字轮分别与电磁耦合机构连接，所述涡轮带动机械字轮旋转，所述涡轮的边缘处设有第一计数传感器，所述机械字轮处设有第二计数传感器，所述流量计基表上还安装有温度传感器和压力传感器，所述第一计数传感器、第二计数传感器、温度传感器和压力传感器分别与控制箱电连接。

进一步的，本实用新型一种智能燃气涡轮流量计，其中所述控制箱内设有主控模块，主控模块分别与数字压差传感器、第一计数传感器、第二计数传感器、温度传感器和压力传感器电连接，所述主控模块上还连接有无线远传模块，所述主控模块通过无线远传模块与主站建立通讯链路。

进一步的，本实用新型一种智能燃气涡轮流量计，其中所述主控模块上连接有电源模块，所述电源模块为主控模块提供能量来源。

进一步的，本实用新型一种智能燃气涡轮流量计，其中所述主控模块包括微处理器以及分别与微处理器连接的存储单元、时钟单元、RS485通信单元、电源及检测单元、按键控制单元、蓝牙单元、显示面板和输出单元，所述微处理器通过RS485通信单元连接有诊断处理模块和计量处理模块，所述无线远传模块通过所述输出单元与微处理器建立通讯链路。

进一步的，本实用新型一种智能燃气涡轮流量计，其中所述第一计数传感器和第二计数传感器为干簧管、光电传感器或霍尔磁控传感器。

本实用新型与现有技术的区别在于，本实用新型设置形成新的信号反馈控制结构，包括流量计基表，在流量计基表的左侧连接有输配管道，并在流量计基表的右侧连接有阀门主体，在流量计基表上侧安装有数字压差传感器，在数字压差传感器的左侧通过第一金属管连接有第一取压板，第一取压板固定在输配管道与流量计基表之间，在数字压差传感器的右侧通过第二金属管连接有第二取压板，第二取压板固定在流量计基表与阀门主体之间，并且流量计基表上还安装有控制箱，数字压差传感器与控制箱电连接，控制箱通过控制电缆与阀门主体上的阀门驱动器连接。通过第一取压板和第二取压板分别检测流量计基表进口端和出口端的压力数据，利用数字压差传感器获得压差数据，利用第一取压板和第二取压板的设置位置可以使得数字压差传感器获得更加准确的反馈数据，当压差数据超出预定值时，由控制箱通过控制电缆驱动阀门驱动器动作，能够在涡轮流量计出现异常时及时识别并关断阀门，避免安全事故的发生，提高涡轮流量计的智能性。

附图说明

图1为本实用新型一种智能燃气涡轮流量计的结构框图；

图2为本实用新型一种智能燃气涡轮流量计的另一结构框图；

图3为本实用新型一种智能燃气涡轮流量计的主视结构示意图；

图4为本实用新型一种智能燃气涡轮流量计的后视结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的一种智能燃气涡轮流量计进行详细的解释和说明。

如图1并结合图3、图4所示，本实用新型公开了一种智能燃气涡轮流量计，包括流量计基表1，流量计基表1的左侧连接有输配管道15，流量计基表1的右侧连接有阀门主体16，流量计基表1上侧安装有数字压差传感器 11，数字压差传感器11的左侧通过第一金属管111连接有第一取压板112，第一取压板112固定在输配管道15与流量计基表1之间，数字压差传感器 11的右侧通过第二金属管113连接有第二取压板114，第二取压板114固定在流量计基表1与阀门主体16之间，流量计基表1上还安装有控制箱17，数字压差传感器11与控制箱17电连接，控制箱17通过控制电缆171与阀门主体16上的阀门驱动器2连接。

在实际应用中，通过第一取压板112和第二取压板114分别检测流量计基表1进口端和出口端的压力数据，使得数字压差传感器11获得更加准确的压差数据，当压差数据超出预定值时，由控制箱17通过控制电缆171驱动阀门驱动器2动作，能够在涡轮流量计出现异常时及时识别并关断阀门，避免安全事故的发生，提高涡轮流量计的智能性。

如图2所示，在上述实施例的基础上，在本实施例中，流量计基表1内还安装有涡轮和机械字轮，涡轮和机械字轮分别与电磁耦合机构连接，涡轮带动机械字轮旋转，涡轮的边缘处设有第一计数传感器5(通过布置第一计数传感器5可以记录涡轮旋转的脉冲信号)，机械字轮处设有第二计数传感器6(通过布置第二计数传感器6可以记录机械字轮的脉冲信号)，利用第一计数传感器5和第二第二计数传感器6使得流量换算的结果更加精确；流量计基表1上还安装有温度传感器13和压力传感器14，第一计数传感器5、第二计数传感器6、温度传感器13和压力传感器14分别与控制箱17连接，利用温度传感器13和压力传感器14可以提供更加准确的温度数据和压力数据，进而使得经过稳压补偿后计算出的标准标准参比条件下的流量结果更加精确。其中，第一计数传感器5和第二计数传感器6可以选取干簧管、光电传感器或霍尔磁控传感器其中的一种进行选用。

作为优化方案，本实施例中的控制箱17内设有主控模块4，主控模块4 分别与数字压差传感器11、第一计数传感器5、第二计数传感器6、温度传感器13和压力传感器14电连接，主控模块4上还连接有无线远传模块7，主控模块4通过无线远传模块7与主站8建立通讯链路，通过无线远传模块7将主控模块4接收来的数据向主站8传递。便于燃气供应销售服务部门在主站1进行表端异常状态的识别判断。并在主控模块4上连接有电源模块9，由电源模块9为主控模块4提供能量来源，由主控模块4为与其连接的各个模块提供工作电压，来提升整体的可靠性及实用性。

在具体实际应用时，一方面，数字压差传感器11通过在涡轮流量计基表1的进出口检测压差数据，主控模块4中包括智能控制模块3，智能控制模块3包括诊断处理模块31和阀门控制模块32，让诊断处理模块31分别与数字压差传感器11、主控模块4和阀门控制模块32连接，让阀门控制模块 32与阀门驱动器2连接，使得诊断处理模块31根据数字压差传感器11反馈的数据在异常时通过阀门控制模块32控制阀门驱动器2完成阀门的启闭。

更具体地说，将压差数据上传至诊断处理模块31，诊断处理模块31接收数字压差传感器11的压差数据，依据异常预警算法进行表具异常状态判定。根据涡轮流量计流动特性，当涡轮流量计内的结构发生异常时，压差出现变化，通过智能控制模块3中的诊断处理模块31能够监测到涡轮流量计内部气体工况的压差变化参数，并与正常状态的表具参数进行对比，就可以实时对涡轮流量计的工况状态进行采集，及时诊断出异常状态，当流量计内部结构出现异常时能够及时利用诊断处理模块31与阀门控制模块32进行联动，诊断处理模块31的压差异常数据反馈，通过阀门控制模块32控制阀门驱动器2控制阀门的开关(即通过感知压差数据实现阀门自主控制的成熟技术)。另一方面，智能控制模块3还包括计量处理模块33，温度传感器6 和压力传感器7将压力和温度数据传至计量处理模块33；然后计量处理模块 33接收第一计数传感器5和第二计数传感器6的脉冲信号，并依据计量仪表系数进行流量换算，并接收温度传感器6和压力传感器7的数据，依据内嵌的温压补偿算法，计算标准参比条件下的流量，同时计量处理模块进行流量 (或金额)积算，计算出气体累计量和剩余量；最后计量处理模块33与阀门控制模块32进行联动，利用计量处理模块33的气量数据反馈，通过阀门控制模块32控制阀门驱动器2控制阀门的开关(即通过感知流量数据实现阀门自主控制的成熟技术)。可以通过计量处理模块33识别仪表故障，通过计量数据识别涡轮流量计的异常情况，使得涡轮流量计故障的诊断更加全面，也便于运维人员及时对表端异常状态进行处理，避免安全事故的发生，提高涡轮流量计的智能性，并对故障状态进行识别判断，各个模块可以独立升级，能够更好的满足用户的个性化体验。

作为优化方案，在本实施例中让诊断处理模块31与计量处理模块33处于同一优先级。这样使得涡轮流量计可以利用两种方式对故障进行判断，无论是二者中任何一种故障都能够被识别到，以提升整体的可靠性。

作为更加具体的实施方式，本实施例中的主控模块4具体包括微处理器以及分别与微处理器41连接的存储单元42、时钟单元43、RS485通信单元44、电源及检测单元45、按键控制单元46、蓝牙单元47、显示面板48和输出单元49。其中的处理器41包括CPU卡和ESAM模块主要用于智能涡轮流量计运行过程中的所有重要参数存储，通过加密方式实现表具与用户的相互认证及信息互换。存储单元42主要用于存储气量数据、异常事件、报警数据、业务数据。时钟单元43主要保证智能涡轮流量计能够按照统一的时间节律进行工作。RS485通信单元44主要用于本地通信读写操作权限处理，可以实现与计量处理模块33、诊断处理模块31的通信交互，可以读取表端实时和历史数据，可以读取报警/警告数据，可以进行表端运行参数配置。电源及检测单元45，采用A/D采样方式，主控模块检测供电电源的电压值，并判断电源是否充足，并可配置的通过声光电等方式提示。按键控制单元46，主要用于显示切换、功能激活及阀门启闭。蓝牙单元47，主要用于数据采集和传输的辅助信道(即第二信道)增加智能涡轮流量计的可使用性能。显示面板 48，主要用于工况参数、气量信息、报警记录等信息的显示。输出单元49 与无线远传模块7连接构建与微处理器41的通讯链路，方便数据传输。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能燃气涡轮流量计，其特征在于：包括流量计基表(1)，所述流量计基表(1)的左侧连接有输配管道(15)，所述流量计基表(1)的右侧连接有阀门主体(16)，所述流量计基表(1)上侧安装有数字压差传感器(11)，所述数字压差传感器(11)的左侧通过第一金属管(111)连接有第一取压板(112)，所述第一取压板(112)固定在输配管道(15)与流量计基表(1)之间，所述数字压差传感器(11)的右侧通过第二金属管(113)连接有第二取压板(114)，所述第二取压板(114)固定在流量计基表(1)与阀门主体(16)之间，所述流量计基表(1)上还安装有控制箱(17)，所述数字压差传感器(11)与控制箱(17)电连接，所述控制箱(17)通过控制电缆(171)与阀门主体(16)上的阀门驱动器(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能燃气涡轮流量计，其特征在于：所述流量计基表(1)上还安装有涡轮和机械字轮，所述涡轮和机械字轮分别与电磁耦合机构连接，所述涡轮带动机械字轮旋转，所述涡轮的边缘处设有第一计数传感器(5)，所述机械字轮处设有第二计数传感器(6)，所述流量计基表(1)上还安装有温度传感器(13)和压力传感器(14)，所述第一计数传感器(5)、第二计数传感器(6)、温度传感器(13)和压力传感器(14)分别与控制箱(17)电连接。

3.根据权利要求2所述的一种智能燃气涡轮流量计，其特征在于：所述控制箱(17)内设有主控模块(4)，主控模块(4)分别与数字压差传感器(11)、第一计数传感器(5)、第二计数传感器(6)、温度传感器(13)和压力传感器(14)电连接，所述主控模块(4)上还连接有无线远传模块(7)，所述主控模块(4)通过无线远传模块(7)与主站(8)建立通讯链路。

4.根据权利要求3所述的一种智能燃气涡轮流量计，其特征在于：所述主控模块(4)上连接有电源模块(9)，所述电源模块(9)为主控模块(4)提供能量来源。

5.根据权利要求4所述的一种智能燃气涡轮流量计，其特征在于：所述主控模块(4)包括微处理器(41)以及分别与微处理器(41)连接的存储单元(42)、时钟单元(43)、RS485通信单元(44)、电源及检测单元(45)、按键控制单元(46)、蓝牙单元(47)、显示面板(48)和输出单元(49)，所述微处理器(41)通过RS485通信单元(44)连接有诊断处理模块(31)和计量处理模块(33)，所述无线远传模块(7)通过所述输出单元(49)与微处理器(41)建立通讯链路。

6.根据权利要求5所述的一种智能燃气涡轮流量计，其特征在于：所述第一计数传感器(5)和第二计数传感器(6)为干簧管、光电传感器或霍尔磁控传感器。

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