WO2020034310A1 - 一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法 - Google Patents

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于长松
连军政
庞惠来
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Definitions

  • the invention relates to the technical field of gas safety management, and in particular relates to a method for realizing gas safety management by registering gas consumption equipment with a gas meter.
  • the present invention is based on intrinsic safety and focuses on solving the following problems: 1. Is the performance of the metering instrument normal? 2. Is this booting a normal booting of the equipment? 3. Is the system using gas normally? 4. Is the increase in traffic in use normal and safe? 5. Is the use of this gas safe?
  • the invention is a new product with a completely new security concept based on registering information of gas-consuming equipment with a smart gas meter, performing whitelist management on the use process, and security management of the whitelist.
  • the white list contains many factors such as equipment information, cycle, flow rate, flow rate, temperature, pressure, artificial restrictions and so on.
  • the white list is divided into an automatic white list and an autonomous white list.
  • the automatic white list is automatically and intelligently generated by the gas meter according to the device registration information and the device operating characteristic information. After the generation, the system performs dynamic security management based on the built-in algorithm.
  • users can set more stringent usage conditions and limiting parameters, such as setting legal use periods and setting the maximum flow and maximum time limit of constant flow rate.
  • whitelist management has created a completely new, complete and independent dynamic gas safety management model, which is a revolutionary improvement in safety management.
  • the intelligent gas meter developed by the invention can fully realize the intrinsic safety management functions such as temperature abnormality management, pressure abnormality management, startup abnormality management, flow abnormality management, abnormal use management, etc., and further achieve comprehensive protection of gas use safety, if reasonable Setting gas consumption parameters can completely make the probability of explosion accidents approach zero.
  • the present invention provides a method for realizing the intrinsic safety management of gas by registering gas equipment with a gas meter, and solves the existing gas safety management only for overpressure, underpressure, overcurrent, and burst pipe Other factors have a protective effect, and most of the risk factors cannot be effectively managed.
  • a method for realizing gas safety management by registering gas-using equipment with a gas meter including specific work steps and judgment steps, the specific work steps include the following steps:
  • the device When the device is turned on or when a device is turned on, its period has certain characteristics. Specifically, when each device is turned on with the maximum firepower, the product of its period and the square root of the pressure difference is approximately a constant. According to this characteristic, It can be made whether the equipment is turned on normally or a leak accident; it can be made whether it is a normal flow superposition or a leak caused;
  • the flow rate during use should be less than the sum of the maximum flow rates of the started equipment, and should not be greater than the range flow rate;
  • the flow rate is constantly changing, which belongs to the normal use of gas
  • the use of gas at a constant flow rate for a long period of time may be caused by leakage, equipment failure, or human error. Limiting the flow rate and gas usage time can ensure the safety of gas usage;
  • the determining step includes the following steps:
  • the constant flow rate is limited to a total volume not exceeding 4% of the volume of the space used;
  • the time limit for constant flow rate is set according to the maximum length of a single operation.
  • Deviation calculation formula The normal startup constant is n, and the startup constant after deviation is When pressure P1, the corresponding normal cycle should be After the deviation the period becomes One T for 1.2 liters and one T1 for
  • the product of the recorded equipment cycle and the square root of the pressure difference is n
  • the product of the cycle obtained at the later stage and the square root of the pressure difference is m
  • the invention provides a method for realizing gas safety management by registering a gas device with a gas meter. Compared with the prior art, it has the following beneficial effects:
  • the device is equipped with a meter accuracy monitoring method, which can promptly detect meter failures and man-made damage, which is very important for relying on gas meters to ensure gas safety;
  • a temperature and pressure sensor is set up to provide auxiliary judgment of temperature and pressure, which can effectively control and control unsafe factors such as abnormal ambient temperature and abnormal pipeline pressure, and eliminate hidden safety hazards.
  • the embodiment of the present invention uses natural gas to provide a technical solution: a method for implementing gas safety management by registering gas equipment with a gas meter, including the construction and judgment mechanism of a smart gas meter, with a swivel volume of 1.2 liters and a range of 4 m 3 / h.
  • the construction of the membrane gas meter includes the following steps:
  • a temperature and pressure sensor is provided at the gas outlet for measuring the gas pressure and gas temperature
  • temperature and pressure sensors are installed on the circuit board outside the meter to measure atmospheric pressure and ambient temperature;
  • the electromechanical conversion device can measure the number of cycles with one revolution volume as a cycle
  • the cycle increase is a necessary condition for judging that the gas is being used
  • the judgment mechanism includes the following steps:
  • T is greater than 42 seconds, and the closing valve is reported to leak within 30 minutes; 2. T is between 42 seconds and 9 seconds, and 0.4m 3 is the flow limit to reach If the valve is closed, it will be used or leaked;
  • the superimposition judgment is started; according to the basic formula Calculate the period of superimposed flow. The period of the superimposed flow. 1. If it is greater than 9 seconds, it is considered that a stove flow is superimposed. Do a normal superposition judgment and continue to perform a constant flow rate judgment. 2. If less than 9 seconds, calculate Check whether there is a start-up constant that matches this value. If it is, it is a normal superposition and continue to judge the constant flow rate; if not, it is judged as a leak and the valve is closed for processing;
  • T is less than 9 seconds and greater than 4.5 seconds, it is regarded as illegal startup and a leak is reported.
  • the superimposition judgment is started.
  • the calculated superimposition period is greater than 9 seconds.
  • the calculated superimposition period is between 9 seconds and 4.5 seconds, which is regarded as illegal flow and the valve is closed for alarm;
  • the calculated superposition period is less than 4.5 seconds. Check whether it is consistent with the startup constants of other equipment. If not, it is regarded as a leak and the valve is closed. If it is, it is monitored.

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Abstract

一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，包括具体工作步骤和判断步骤，具体工作步骤包括以下步骤：a1、所有的用气设备在开机时都具有一定的特征，视不符合特征的开机为非法启动；a2、对使用过程中的流量增加进行安全判断，符合某种设备的开机特征视为正常，处在设定的安全范围内视为正常；a3、使用过程的流速应小于已启动设备的最大流速之和，且不应大于量程流速；a4、对恒流速用气时间、用气量加以限制，避免因设备故障、人为错误引发安全事故；通过对开机过程进行开机特征判断，对使用过程中的流量增加进行叠加判断，可以基本杜绝在启动过程与使用过程中因泄漏引发的安全事故。

Description

一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法 技术领域
本发明涉及燃气安全管理技术领域，具体为一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法。
背景技术
燃气安全问题一直是备受行业关注的大问题，目前市面上的安全解决方案，多以泄漏检测报警加自动切断为主，存在误报、寿命短等严重缺陷，也有进行主动安全管理的，但只是对超压、欠压、过流、爆管等因素有保护作用，对于大部分的危险因素不能进行有效管理。
本发明立足本质安全，着重解决了如下几个问题：1、计量表具的性能是否正常？2、本次开机是否属于设备的正常开机？3、系统是否正在正常使用燃气？4、使用中的流量增大是否正常与安全？5、本次燃气的使用过程是否安全？
本发明是一种基于向智能燃气表注册用气设备的信息、对使用过程进行白名单管理、对白名单进行安全管理的具备全新安全理念的新产品。白名单包含着设备信息、周期、流速、流量、温度、压力、人为限制条件等诸多因素。白名单又分为自动白名单清单与自主白名单清单，自动白名单是根据设备注册信息及其设备运行特征信息，由燃气表自动智能生成，生成后根据内置算法对系统进行动态安全管理；自主白名单可以由用户在自动白名单的基础上，设置更加严格的使用条件与限制参数，例如自行设置合法使用时段，自行设置恒流速的最大流量与最大时限等。结合气密性检查、表具故障检查、表具精度检查，白名单管理开创了一种全新的完整的自主的动态的燃气安全管理模式，是安全管理一种革命性的进步。
利用该发明开发的智能燃气表，可以全面实现温度异常管理、压力异常管理、启动异常管理、流量异常管理、异常使用管理等本质安全管理功能， 进而实现了对燃气使用安全的全面防护，如果合理设置用气参数，完全可以让燃爆事故概率趋近零。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气本质安全管理的方法，解决了现有的燃气安全管理只是对超压、欠压、过流、爆管等因素有保护作用，对于大部分的危险因素不能进行有效管理的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，包括具体工作步骤和判断步骤，所述具体工作步骤包括以下步骤：
a1、设备开机时或者叠加一个设备开机时，其周期具有一定的特征，具体为：每种设备在以最大火力开机时，其周期与压力差的平方根的乘积近似为一个常数，根据这个特征，可以做出属于设备正常开机还是一次泄漏事故；可以做出是一次正常流量叠加，还是一次泄漏引发；
a2、使用过程的流速应小于已启动设备的最大流速之和，且不应大于量程流速；
a3、流速不断变化，属于燃气正在正常使用；
a4、长时间的恒流速用气，有可能是因泄漏、设备故障或者是人为错误引起，对流量与用气时间加以限制，可以确保用气安全；
所述判断步骤包括以下步骤：
b1、注册的用气设备开机特征之外的开机视为非法启动；
b2、周期发生较大变化时，首先判断是否符合设备叠加特征，不符合，视为非法使用；
b3、启动后的第2、3、4个周期有变化，使用过程中周期发生合法变化，视为有干预的正常使用；
b4、超出燃气计量设备计量精度之外的流量周期，视为非法使用；
b5、对于甲烷，恒流速限制以总量不超过使用区域空间体积的4％为限制；
b6、对于需要大流量的燃气器具，使用过程只要流速有变化且在合法范围内，即视为正常使用，其恒流速的限制时长按照单次运行的最大时长进行设置。
所述涉及到的三个计算公式如下：
c1、设初测周期为T1，初测压差为P1，后测周期为T2，后测压差为P2，设备燃气进入口的截面积为S，燃气表的回转体积体为V，根据，
Figure PCTCN2018107647-appb-000001
Figure PCTCN2018107647-appb-000002
忽略密度变化，可以得到：
Figure PCTCN2018107647-appb-000003
即对于一个特定的出气口径，忽略燃气密度的影响，压差的开方值与周期的乘积近似一个常数，或者是压差乘以周期的平方近似一个常数，当用气设备以最大开启截面积用气时，我们把此时得到的常数定义为该用气设备的开机常数，该常数即为该设备的开机特征。
c2、设初测周期为T1，在T1的基础上叠加一个周期为t的流量，得到一个新的周期T2，则有下式成立：
Figure PCTCN2018107647-appb-000004
进一步推导得
Figure PCTCN2018107647-appb-000005
c3、偏差计算公式：正常的开机常数为n，发生偏差后的开机常数为
Figure PCTCN2018107647-appb-000006
Figure PCTCN2018107647-appb-000007
压力P1时，对应的正常周期应该为
Figure PCTCN2018107647-appb-000008
偏差后周期变成了
Figure PCTCN2018107647-appb-000009
一个T对应1.2升，一个T1对应
Figure PCTCN2018107647-appb-000010
Figure PCTCN2018107647-appb-000011
Figure PCTCN2018107647-appb-000012
优选的，根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤a1中的周期是指一个回转体积的时间；
优选的，根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤a4中的恒流速，不仅要通过周期判断，当压力有波动时，还需要根据压力差的开平方值乘以周期值，进行恒流速判断。
优选的，根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤a1中描述的每种设备在以最大火力开火时，其周期与压力差开平方的乘积近似为一个常数。
优选的，根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤a1所描述的流量叠加，可以通过公式计算出叠加流量的周期，设初测周期为T1，在T1的基础上叠加一个周期为t的流量，得到一个新的周期T2，则有下式成立：
Figure PCTCN2018107647-appb-000013
据此可以准确判断叠加的是设备流量还是泄漏流量。
优选的，根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤b6所描述的燃气计量性能出现问题，可以通过公式计算出具体偏差，设记录到的设备周期与压力差的平方根的乘积为n，后期获得的周期与压力差的平方根的乘积为m，则
Figure PCTCN2018107647-appb-000014
即为燃气表的计量偏差率。
(三)有益效果
本发明提供了一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
1、锁定开机过程的周期特征，可以判断出大部分发生在量程范围内的突 发性泄漏事故；
2、对使用过程中的叠加流量进行安全分析，可以杜绝在燃气的使用过程中因泄漏发生事故；
3、通过对使用过程中的恒流速进行分析，可以切实保障无控制用气总量处于安全范围，不至于发生燃爆事故；
4、通过对使用过程中的恒流速进行分析，可以避免因遗忘关火带来安全问题；
5、通过量程超限管理，可以杜绝量程外的泄漏事故；
6、关阀后，分析腔体的压力降，可以检查系统的密封性，进一步保障用气安全；
7、设备带有计量表精度监测方法，可以及时发现表具故障与人为破坏，这对于依赖燃气表保障用气安全至关重要；
8、设置温压传感器，提供温度与压力的辅助判断，可以实现对环境温度异常、管道压力异常等不安全因素的有效管控，杜绝安全隐患。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例使用天然气提供一种技术方案：一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，包括智能燃气表的搭建和判断机制，回转体积为1.2升量程为4m 3/h智能膜式燃气表的搭建包括以下步骤：
a1、出气端设温压传感器，用于测定燃气压力与燃气温度；
a2、表外电路板设温压传感器，用于测定大气压与环境温度；
a3、机电转换装置能够测出以一个回转体积为周期的周期数；
a4、内置切断阀，发生异常时可以切断燃气供应；
a5、通用的功能与判断标准
1)表具内外压差大于8000Pa，或小于400Pa，立即禁用；
2)外部环境温度大于55℃，立即禁用；
3)流量超过计量量程范围，以G4表为例，T小于1.08秒或者是T大于120秒，立即禁用；
4)周期增大是判断燃气正在使用的必要条件；
5)设定灶具的开机周期不会小于9秒；
a6、恒流速的通用判断规则：记录初始的周期与压差，当差压波动不超过200Pa，只看周期；当压差波动超过200Pa，用即时的
Figure PCTCN2018107647-appb-000015
与起点的
Figure PCTCN2018107647-appb-000016
做比较，进行恒流速判断；
a7、恒流速的通用限制条件：对于周期大于4.5秒的恒流速累计流量，按照设备所在区域的空间体积的4％进行控制，设备默认值为0.4m 3。对于周期小于4.5秒的恒流速累计流量，按照用气总时长控制，默认10分钟；
记录开机后第二个周期(设为T)，记录第二个周期内的差压△P；判断机制包括以下步骤：
如果T大于9秒：
b1、以开机点为起点，进行恒流速判断；
b2、开机后一直恒流速：1、T大于42秒，以30分钟为时限，达到了关阀报泄漏；2、T处在42秒～9秒之间，以0.4m 3为流量限制，达到了关阀报超时使用或泄漏；
b3、当监视到周期有变大时，判断为灶具正在正常使用，以新点为起点继续进行恒流判断；
b4、当监测到周期变小且大于4.5秒时，以新点为起点继续做恒流速判断；
b5、当监测到周期变小且小于4.5秒时，启动叠加判断；依据基础公式
Figure PCTCN2018107647-appb-000017
算出叠加流量的周期，这个叠加上去的周期，1、如果大于9秒，视为叠加了一个灶头流量，做正常叠加判断，继续进行恒流速判断；2、如果小于9秒，计算出
Figure PCTCN2018107647-appb-000018
查看有没有与这个数值匹配的开机常数，有的话，属于正常叠加，继续进行恒流速判断；没有的话，判断为泄漏，关阀等候处理；
如果T小于9秒，大于4.5秒，视为非法启动，报泄漏。
如果T小于4.5秒：
b6、计算出一个开机常数，与存储的开机常数做比较，找不到相同值，判断为新设备开机或者是一次泄漏事故，开始恒流速监测：
1)、开机后周期一直不变，恒流3分钟，关阀报异常使用或者是泄漏故障；
2)当监测到周期增大时，且按照
Figure PCTCN2018107647-appb-000019
计算出来的数据大于计算出的开机常数，推断为设备正常启动，标定开机常数为设备开机常数甲；在新的周期基础上，继续恒流判断；
3)当监测到周期有减小时，按泄漏判断，立即关阀；
b7、计算出一个开机常数，与存储的开机常数做比较，相同，判断为该设备正常开机，开始恒流速监测：
1)当监测到周期减小，启动叠加判断，依据基础计算公式，计算出来的叠加周期大于9秒，视为灶具叠加，继续恒流速监测；
2)计算出来的叠加周期处在9秒～4.5秒，视为非法流量，关阀报警；
3)计算出来的叠加周期小于4.5秒，算出
Figure PCTCN2018107647-appb-000020
查看是否与其他设备的开机常数相符合，不符合，视为泄漏，关阀报警；符合，继续恒流速监测。
4)当监测到周期变大时，推断为正在正常使用，从变大后的点出发，继续恒流速监测；
b8、如果后台上注册了多台设备，重复第一条，可以标定设备开机常数 乙，设备开机常数丙......
b9、被系统列为非法启动时，计算出
Figure PCTCN2018107647-appb-000021
设为m，找到与m最相近的开机常数n，计算出
Figure PCTCN2018107647-appb-000022
当用户申诉属于正常开机而被禁用时，提取该数值作为计量表发生计量偏差的偏差率上报给后台，用户不申诉，自动清除该值。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

  1. 一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，包括具体工作步骤和判断步骤，其特征在于：所述具体工作步骤包括以下步骤：
    a1、设备开机时或者叠加一个设备开机时，其周期具有一定的特征，具体为：每种设备在以最大火力开机时，其周期与压力差的平方根的乘积近似为一个常数，根据这个特征，可以做出属于设备正常开机还是一次泄漏事故；可以做出是一次正常流量叠加，还是一次泄漏引发；
    a2、使用过程的流速应小于已启动设备的最大流速之和，且不应大于量程流速；
    a3、流速不断变化，属于燃气正在正常使用；
    a4、长时间的恒流速用气，有可能是因泄漏、设备故障或者是人为错误引起，对流量与用气时间加以限制，可以确保用气安全；
    所述判断步骤包括以下步骤：
    b1、注册的用气设备开机特征之外的开机视为非法启动；
    b2、周期发生较大变化时，首先判断是否符合设备叠加特征，不符合，视为非法使用；
    b3、启动后的第2、3、4个周期有变化，使用过程中周期发生合法变化，视为有干预的正常使用；
    b4、超出燃气计量设备计量精度之外的流量周期，视为非法使用；
    b5、对于甲烷，恒流速限制以总量不超过使用区域空间体积的4％为限制；
    b6、对于需要大流量的燃气器具，使用过程只要流速有变化且在合法范围内，即视为正常使用，其恒流速的限制时长按照单次运行的最大时长进行设置。
    b7、一台设备在以最大火力开机时，记录其周期与压力差的平方根的乘积，以后发现该设备启动时，得到的周期与压力差的平方根的乘积与记录不符，可以判断出燃气表计量性能出现问题；
  2. 根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤a1中的周期是指一个回转体积的时间；
  3. 根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤a4中的恒流速，不仅要通过周期判断，当压力有波动时，还需要根据压力差的平方根乘以周期值，进行恒流速判断。
  4. 根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤a1中描述的每种设备在以最大火力开火时，其周期与压力差的平方根的乘积近似为一个常数。
  5. 根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤a1所描述的流量叠加，可以通过公式计算出叠加周期，设初测周期为T1，在T1的基础上叠加一个周期为t的流量，得到一个新的周期T2，则有下式成立：
    Figure PCTCN2018107647-appb-100001
    据此可以准确判断叠加的是设备流量还是泄漏流量。
  6. 根据权利要求1所述的一种通过向燃气表注册用气设备实现燃气安全管理方法，其特征在于：所述步骤b6所描述的燃气计量性能出现问题，可以通过公式计算出具体偏差，设记录到的设备周期与压力差的平方根的乘积为n，后期获得的周期与压力差的平方根的乘积为m，则
    Figure PCTCN2018107647-appb-100002
    即为燃气表的计量偏差率。
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