天然气能量计量仪表制造技术

本发明专利技术涉及一种天然气能量计量仪表。本发明专利技术包括涡轮流量传感器、压力传感器、电动阀、热式质量流量传感器及温度传感器。涡轮流量传感器安装在管道的主路上，支路的入口和出口分别开在涡轮流量传感器前方和后方，支路管道上安装有热式质量流量传感器，且热式传感器前后方分别安装有电动阀，用来控制支路管道的开闭状态；压力传感器安装在支路入口前方的管道主路上，温度传感器安装在支路出口后方的管道主路上。本发明专利技术结构简单，利用小流量去校准大流量的特点，扩大了量程比；采用在线校准的方法，避免需要拆卸下来检定这一过程，既保证了涡轮流量传感器的精度，又保证了它的使用时间，大大提高了它的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种天然气能量计量仪表。本专利技术包括涡轮流量传感器、压力传感器、电动阀、热式质量流量传感器及温度传感器。涡轮流量传感器安装在管道的主路上，支路的入口和出口分别开在涡轮流量传感器前方和后方，支路管道上安装有热式质量流量传感器，且热式传感器前后方分别安装有电动阀，用来控制支路管道的开闭状态；压力传感器安装在支路入口前方的管道主路上，温度传感器安装在支路出口后方的管道主路上。本专利技术结构简单，利用小流量去校准大流量的特点，扩大了量程比；采用在线校准的方法，避免需要拆卸下来检定这一过程，既保证了涡轮流量传感器的精度，又保证了它的使用时间，大大提高了它的工作效率。【专利说明】天然气能量计量仪表
本专利技术属于天然气能量计量
，涉及一种天然气能量计量仪表。
技术介绍
天然气作为一种优质、高效、清洁的能源和重要的化工原料，在世界各国均得到普遍重视和优先利用，在能源结构中占的比例达到35%。随着天然气作为环保能源地位的不断上升，对天然气进行准确、公平和公正的计量工作是对天然气进行科学管理的一项重要技术工作，关系到多方利益。同时，天然气作为燃料，它的实际价值应该是它的热值而非体积，国外的天然气计量方式普遍采用能量计量的方法，所以难免在与其它国家进行天然气贸易交接过程中产生不必要的争端。因此开展天然气能量计量设备的研究有着非常重要的意义。 国际上广泛应用于天然气能量计量的流量计主要为标准孔板流量计和涡轮流量计，但是标准孔板流量计压损大，测量重复性和精度较差，同时众多因素影响，很难提高测量的精确度。而涡轮流量传感器具有准确度高、测量量程范围宽、重复性好和压损小等优点，但是涡轮流量传感器具有可动器件，长期工作会导致涡轮磨损而降低测量精度，所以它的检定周期较短。由于不能在线校准，拆卸下来在实验室检定浪费时间，且影响工作效率，从而影响了涡轮流量传感器在天然气计量中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种天然气能量计量仪表，主路采用气体涡轮流量传感器来检测体积流量，支路采用热式传感器实现对涡轮流量传感器的在线校准功能，从而保证涡轮流量传感器流量测量的精度和使用时间。本专利技术解决技术问题所采取的技术方案是: 本专利技术包括涡轮流量传感器、压力传感器、电动阀、热式质量流量传感器及温度传感器。涡轮流量传感器安装在管道的主路上，支路的入口和出口分别开在涡轮流量传感器前方和后方，支路管道上安装有热式质量流量传感器，且热式传感器前后方分别安装有电动阀，用来控制支路管道的开闭状态；压力传感器安装在支路入口前方的管道主路上，温度传感器安装在支路出口后方的管道主路上。正常工作情况下，电动阀处于关闭状态，气体进入管道的主路冲击涡轮使其转动，涡轮流量传感器采集脉冲信号，计算出其体积流量；从气相色谱仪进行远程获取当前天然气的组分、各组分百分比以及各组分的发热量，从而计算出通过管道中天然气的热值；当进行校准时，打开电动阀，采集热式质量流量传感器的信号计算质量流量，根据温度传感器和压力传感器采集的数值，转换成工况下的体积流量；按照当前流量下的分流比，计算出管道的主路的工况流量值，并以此值作为标准值，对涡轮流量传感器的仪表系数进行修正，从而完成能量计量的在线校准。本专利技术的有益效果在于:结构简单，利用小流量去校准大流量的特点，扩大了量程比；采用在线校准的方法，避免需要拆卸下来检定这一过程，既保证了涡轮流量传感器的精度，又保证了它的使用时间，大大提高了它的工作效率。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术流量测量结构图； 图2是控制系统原理框图； 图3是单片机最小系统图； 图4是温度压力检测电路； 图5是涡轮流量传感器信号检测电路； 图6是惠斯登电桥电路。【具体实施方式】以下结合附图进一步说明本专利技术。图1为智能天然气能量计量仪表的流量测量结构图，它包括涡轮流量传感器1、压力传感器2、电动阀3、微流量传感器4和温度传感器5。正常工作情况下，天然气进入主管道，冲击涡轮使其转动，涡轮流量传感器即可根据转速计算出其体积流量。当需要校准的时候，打开电动阀，一定量气体进入支路，热式传感器进入工作状态。根据其测温电阻和测速电阻的阻值差可以知道两者的温差，于是可以求出流经支路的质量流量。采集当前的温度和压力，转换成体积流量，根据分流比即可求得主路的理论流量，对比涡轮流量传感器计算得到的实际流量，从而达到对涡轮流量传感器仪表系数的校准的目的。校准完成后，关闭电动阀，此时可以将热式传感器拆卸下来检定，以保证热式传感器的精度。然后通过485通讯与气相色谱仪进行远程通讯，获取当前天然气的组分、各组分百分比以及各组分的发热量，从而计算出通过管道的天然气的热值。图2为本专利技术控制系统原理框图，包括了信号输入部分6、单片机7和信号输出部分8。输入部分包括涡轮流量传感器、热式传感器、温度传感器、压力传感器以及相应的处理电路。涡轮流量传感器通过检测脉冲数然后将信号放大滤波整形处理，输入到单片机。热式传感器将检测的压差输入到单片机；温度传感器采用热电阻，通过电阻变化而引起电压变化，将采集到的压差经信号处理电路后输入到单片机；压力传感器采用硅压阻式传感器，通过压阻元件阻值的变化而引起电压的变化，将采集到的压差经信号处理电路输入到单片机。经单片机处理后，可以实现IXD显示温度压力和流量、与其他设备通讯、4-20mA标准电流输出和频率输出。图3是单片机最小系统图，选用的是MSP430F427单片机。电容ClO和⑶10并联，⑶10正端与VDD相接，负端与GND相接，ClO两端分别接VDD和GND，单片机的AVcc和DVcc两个引脚与VDD相接。电容Cll和⑶11并联，⑶11正端与VDD相接，负端与GND相接，Cl I两端分别接VDD和GND。电阻RlO —端接VDD，另一端和C12的一端共同接单片机的RST引脚C12的另一端接GND。C13和C14 一端共同接地，C13的另一端与Yl的一端接单片机XIN引脚，C14的另一端与Yl的另一端接单片机的XOUT引脚。图4是本专利技术的温度和压力检测电路，由降压稳压模块13、温度检测模块14、压力检测模块15和去耦电路16。降压稳压模块选用的是TPS76930，输入端IN接电压VDD，输出端OUT输出3V的电压，并与C22 —端相接，C22另一端接地。GND端接地，EN端与单片机的TCON端相连。温度检测电路选用的是PT1000热电阻，R20 一端接3V电压，另一端分别与L20的I管脚和二极管的负端相连，二极管的另一端接地。L20的2管脚和3管脚分别与R21的两端相连，同时R21的两端分别再与单片机的A0.0+和A0.0-相接。R21与L20管脚2相连的一端还与R22相连，R22的另一端接地。压力传感器接口 J20的I管脚接3V电压，2管脚和3管脚分别与单片机的Al.0+和Al.0-相接，4管脚接地。电容C20和C21并联，C20正端与VDD相接，负端与GND相接，C21两端分别接VDD和GND。图5为涡轮流量传感器信号的检测电路，U30的IA引脚与脉冲信号相接，GND管脚接地，VCC与VDD相接，2A和2Y管脚悬空。输出端IY三极管Tl的基极和R31的一端，R31另一端与C31相接，Tl的发射极接地，集电极分别与R本文档来自技高网...

【技术保护点】
天然气能量计量仪表，其特征在于：包括涡轮流量传感器(1)、压力传感器(2)、电动阀(3)、热式质量流量传感器(4)及温度传感器(5)；?????涡轮流量传感器(1)安装在管道的主路上，支路的入口和出口分别开在涡轮流量传感器前方和后方，支路管道上安装有热式质量流量传感器(4)，且热式传感器(4)前后方分别安装有电动阀(3)，用来控制支路管道的开闭状态；压力传感器(2)安装在支路入口前方的管道主路上，温度传感器(5)安装在支路出口后方的管道主路上；正常工作情况下，电动阀处于关闭状态，气体进入管道的主路冲击涡轮使其转动，涡轮流量传感器采集脉冲信号，计算出其体积流量；从气相色谱仪进行远程获取当前天然气的组分、各组分百分比以及各组分的发热量，从而计算出通过管道中天然气的热值；当进行校准时，打开电动阀，采集热式质量流量传感器的信号计算质量流量，根据温度传感器和压力传感器采集的数值，转换成工况下的体积流量；按照当前流量下的分流比，计算出管道的主路的工况流量值，并以此值作为标准值，对涡轮流量传感器的仪表系数进行修正，从而完成能量计量的在线校准。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟国，戴连超，黄震威，章圣意，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：