自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计的制作方法
【专利摘要】本发明属于流量测量技术领域，尤其涉及一种自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，包括微处理器、信号输出部分、显示部分、存储部分、电源部分、键盘及遥控部分、燃气泄漏检测部分以及温度、压力及流量检测部分，信号输出部分、显示部分、键盘及遥控部分、存储部分分别与微处理器连接，温度、压力及流量检测部分与燃气泄漏检测部分分别通过A/D转换器与微处理器连接，键盘及遥控部分、微处理器分别与电源部分连接。本发明的有益效果是：在罗茨流量计的管体上安装燃气泄漏检测传感器，可以实时检测现场的燃气泄漏量，发生泄漏时，及时报警，超过安全极限要求时，输出信号开启排风扇或关闭进气阀门，切断危险源。
【专利说明】
自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计
技术领域
[0001] 本发明属于流量测量技术领域，尤其涉及一种自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流 量计。
【背景技术】
[0002] 气体罗茨流量计，主要由壳体、共辄转子、计数器和智能流量转换器等部件构成。 装于计量室内的一对共辄转子在流通气体的出入口压差(PA>P出）作用下，通过精密加工 的调校齿轮使转子保持正确的相对位置。转子间、转子与壳体、转子与墙板间保持最佳工作 间隙，实现了连续的无接触密封。转子每转动一周，则输出四倍计量室有效容积的气体，转 子的转数通过磁性密封联轴装置及减速机构，传递到智能流量转换器，从而显示输出气体 的累计体积量。
[0003] 计量仪表在安装、使用过程中，会发生燃气泄漏的状况，为了实时监测燃气泄漏状 况，在计量仪表的安装的空间，要安装一台燃气泄漏检测仪表，实时检测仪表安装环境的气 体泄漏量，发生泄漏量超过设定标准时，产生报警信号并作相应应急处置。
[0004] 现场安装的仪表多、连接点多，导致可以泄漏的点多。增加安装、维护的成本。这是 现有应用的缺陷。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种自带燃气泄漏检测的一体式罗茨 流量计，在罗茨流量计的管体上安装燃气泄漏检测传感器，可以时实时检测现场的燃气泄 漏量，发生泄漏时，及时报警，超过安全极限要求时，输出信号开启排风扇或关闭进气阀门， 切断危险源。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供一种自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其 特征在于包括微处理器、信号输出部分、显示部分、存储部分、电源部分、键盘及遥控部分、 燃气泄漏检测部分以及温度、压力及流量检测部分，所述信号输出部分、所述显示部分、所 述键盘及遥控部分、所述存储部分分别与所述微处理器连接，所述温度、压力及流量检测部 分与所述燃气泄漏检测部分分别通过A/D转换器与所述微处理器连接，所述键盘及遥控部 分、所述微处理器分别与所述电源部分连接。
[0007] 所述燃气泄漏检测部分包括燃气泄漏传感器、与燃气泄漏传感器连接的第一放大 器，所述第一放大器与所述A/D转换器连接。
[0008] 所述温度、压力及流量检测部分包括流量传感器、第二放大器及温度、压力传感 器，所述流量传感器及所述温度、压力传感器分别与所述第二放大器连接，所述第二放大器 与所述A/D转换器连接。
[0009] 所述信号输出部分包括分别与所述微处理器连接的R/S485通讯接口、D/A转换器、 脉冲放大驱动器。
[0010] 所述显示部分包括液晶驱动器和液晶显示器，所述液晶驱动器分别与所述微处理 器、所述液晶显示器连接。
[0011] 所述键盘及遥控部分包括内部键盘和遥控器，所述电源部分包括外接24V电源、内 部3.6V后备电池，所述内部3.6V后备电池与所述遥控器连接，所述外接24V电源与所述微处 理器连接。
[0012] 所述存储部分为EEPR0M存储器。
[0013]所述燃气泄漏传感器设置在罗茨流量计的管口上。
[0014] 本发明的有益效果是:在罗茨流量计的管体上安装燃气泄漏检测传感器，可以时 实时检测现场的燃气泄漏量，发生泄漏时，及时报警，超过安全极限要求时，输出信号开启 排风扇或关闭进气阀门，切断危险源。同时本发明将流量计量与泄漏检测进行一体化设计， 合理利用了硬件资源;减少维护、减少安装场所的空间要求;一体化的设计方式，还减少了 用户的工程造价，减少了维护成本;燃气泄漏传感器采用快装技术，支持热插拔，方便用户 维护及定时标定;用内部电池和外接电源的电源管理及控制模式，功耗超低。本发明极大地 解决了燃气计量现场需要重复安装计量仪表、燃气泄漏检测仪表的问题，合理利用仪表的 硬件资源，节约了用户工程造价。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明的原理结构图；
[0016] 图2为本发明的结构示意图。
[0017] 图中，1:智能流量转换器2:流量传感器3:温度、压力传感器4:燃气泄漏传感器 5:流量计本体6:微处理器7:遥控器8:第一放大器9:A/D转换器10:键盘11:第二放大 器12:电源13:R/S485通讯接口 14:D/A转换器15:脉冲放大驱动器16:液晶驱动器17: 液晶显示器18:存储器。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对发明的一种【具体实施方式】做出说明。
[0019]如图1所示，本发明提供一种自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特征在于 包括微处理器、信号输出部分、显示部分、存储部分、电源部分、键盘及遥控部分、燃气泄漏 检测部分以及温度、压力及流量检测部分，所述信号输出部分、所述显示部分、所述键盘及 遥控部分分别与所述微处理器连接，所述温度、压力及流量检测部分与所述燃气泄漏检测 部分分别通过A/D转换器与所述微处理器连接，所述键盘及遥控部分、所述微处理器分别与 所述电源部分连接。
[0020]其中，微处理器：用于仪表的核心算法与系统管理；显示部分：用于仪表信息的实 时显示，包括流量、温度、压力、燃气泄漏量;存储部分:存储用户信息、整定参数、流量信息、 燃气泄漏信息、报警数据；电源部分:外接24V电源，内部有3.6V电池做后备电源;键盘及遥 控部分:在不开仪表壳体时，可以通过遥控器操作;开盖后，也可以用内部键盘操作;温度、 压力及流量检测部分:信号经过放大后，输入到AD芯片，然后输入到微处理器;燃气泄漏检 测部分:信号经过放大后，输入到AD芯片，然后输入到微处理器;信号输出部分:包括RS485 通讯接口、D/A接口、4-20mA接口。
[0021 ]各部分的具体结构介绍如下：
[0022]所述燃气泄漏检测部分包括燃气泄漏传感器、与燃气泄漏传感器连接的第一放大 器，所述第一放大器与所述A/D转换器连接。
[0023]所述温度、压力及流量检测部分包括流量传感器、第二放大器及温度、压力传感 器，所述流量传感器及所述温度、压力传感器分别与所述第二放大器连接，所述第二放大器 与所述A/D转换器连接。
[0024] 所述信号输出部分包括分别与所述微处理器连接的R/S485通讯接口、D/A转换器、 脉冲放大驱动器。
[0025] 所述显示部分包括液晶驱动器和液晶显示器，所述液晶驱动器分别与所述微处理 器、所述液晶显示器连接。
[0026]所述键盘及遥控部分包括内部键盘和遥控器，所述电源部分包括外接24V电源、内 部3.6V后备电池，所述内部3.6V后备电池与所述遥控器连接，所述外接24V电源与所述微处 理器连接。
[0027] 所述存储部分为存储器，优选为EEPR0M存储器。
[0028]本发明的流量传感器包括流量计本体，在流量计本体的管口上同时设置了智能流 量转换器、流量传感器、压力及温度传感器、燃气泄漏传感器，将燃气泄漏检测与流量计量 组成的一体化的仪表如图2所示。能同时对温度、压力、流量、泄漏气体量进行测量，填补了 国内市场产品的空白。
[0029]本发明的流量计流量计算原理如下：
[0030]智能流量转换器由温度和压力检测模拟通道、流量传感器通道以及微处理器单元 组成，并配有外输信号接口，输出各种信号。智能流量转换器中的微处理器按照气态方程进 行温压补偿，并进行压缩因子修正，气态方程如下：
[0032]式中：
[0033] Qn:标准状态下的体积流量(m3/h);
[0034] Qg:工况状态下的体积流量(m3/h);
[0035] Pg:流量计压力检测点处的表压(kPa);
[0036] Pa:当地大气压(kPa);
[0037] Tg:介质的绝对温度（273.15+t)(K);
[0038] t:被测介质温度（°C);
[0039] Zn:标准状态下的压缩系数；
[0040] Zg:工作状态下的压缩系数；
[0041 ] Τη:标准状态下的绝对温度(273.15+20) (K);
[0042] Ρη:标准大气压（101.325kPa);
[0043] P:P = Pa+Pg〇
[0044] 对于天然气Zn/Zg = Fz2，Fz称为超压缩因子，本产品按中国石油天然气总公司的 标准SY/T6143-1996中的公式进行计算。
[0045] 本发明增加了燃气泄漏检测功能，在仪表的左侧墙板安装快装式燃气泄漏检测传 感器，实施检测仪表安装环境的燃气泄漏量。罗茨流量计的机械腔体为隔爆结构，防爆等级 ExdnCT6。该产品适用于IIA、B、C级，温度为T1~T6的可燃气体或蒸汽与空气形成的爆炸性 混合物场所的1区、2区。可广泛应用于各炼油厂、化工厂等一切需要流量计量、并且易发生 可燃气体泄漏的场所。
[0046] 燃气泄漏测量范围为0-100%LEL，可以对燃气传输环境进行长期不间断监测，当 检测到超过预设的危险浓度时，输出的电信号与仪表的主处理器连接，由主处理器检测、管 理、分析燃气泄漏数据，保证人身安全及工厂安全。
[0047] 燃气泄漏检测传感器是一个智能传感器，具有自我诊断功能，可根据环境自动温 度补偿，线性修正，高浓度自动保护，浓度超标时发出故障报警信息。燃气泄漏检测传感器 可以自动识别气体的种类、量程，可以记忆操作及标定结果；用户可直接更换燃气泄漏检测 部分的智能传感器，无需现场标定，可以在仪表上直接更换。
[0048] 燃气泄漏传感器采用快装技术，支持热插拔。用户无需断电，即可更换燃气泄漏传 感器。由于无需现场标定，因此减少仪表的维护成本。
[0049] 燃气泄漏检测传感器可以采用多种原理，常用的方式有红外气体传感器、催化燃 烧式气体传感器、电化学气体传感器、半导体式气体传感器等多种方式。
[0050] 下面结合图1对发明的使用原理及参数设定进一步说明。
[0051] 本发明采用分时复用的方式采集流量频率、温度、压力信息，通过气态方程的运算 产生气体标准状况下的体积流量；
[0052] 采用分时复用的方式采集气体传感器的气体泄漏量，气体泄漏量按照爆炸下线 LEL(Lower Explosion Limited)、爆炸上限UEL(Upper Explosion Limited)设定的参数进 行实施判断，参数的设定范围是以〇_l〇〇%LEL确定；
[0053] 参数在出厂前进行标定，通过内部键盘或红外键盘或RS485通讯接口进行出场参 数设置。流量计量参数包括仪表系数K，以及分段仪表系数Kl. . .Kn;燃气泄漏的设定参数为 一级报警值(10 % LEL或依据气体性质）、二级报警值(25 % LED或依据气体性质）；
[0054] 微处理器实时采集的数值，在液晶显示器上实时显示，包括瞬时流量（工况、标 况）、累计流量(工况、标况）、温度、压力值，燃气泄漏值;液晶显示器的状态显示区具有燃气 报警信息显示；
[0055]仪表的设定参数、采集数据定时存入存储器中，仪表掉电参数不丢失；
[0056]仪表的输出接口，可以连接上一级管理系统。包括RS485通讯接口、4-20mA模拟量 传输接口、脉冲信号输出接口；
[0057]当燃气泄漏值超过设定参数的一级报警值时，输出接口可以连接外部的设备，包 括排风扇，当报警值超过二级报警值时，可以关闭进气阀门，起到保护人身及设备安全的作 用。报警信息通过输出通道及时上传到管理部门，采集相应的检修、隔离、停产等安全措施。 [0058]以上对本发明的实例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不 能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均 应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【主权项】
1. 一种自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特征在于包括微处理器、信号输出 部分、显示部分、存储部分、电源部分、键盘及遥控部分、燃气泄漏检测部分以及温度、压力 及流量检测部分，所述信号输出部分、所述显示部分、所述键盘及遥控部分、所述存储部分 分别与所述微处理器连接，所述温度、压力及流量检测部分与所述燃气泄漏检测部分分别 通过A/D转换器与所述微处理器连接，所述键盘及遥控部分、所述微处理器分别与所述电源 部分连接。2. 根据权利要求1所述的自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特征在于所述燃 气泄漏检测部分包括燃气泄漏传感器、与燃气泄漏传感器连接的第一放大器，所述第一放 大器与所述A/D转换器连接。3. 根据权利要求1或2所述的自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特征在于所述 温度、压力及流量检测部分包括流量传感器、第二放大器及温度、压力传感器，所述流量传 感器及所述温度、压力传感器分别与所述第二放大器连接，所述第二放大器与所述A/D转换 器连接。4. 根据权利要求3所述的自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特征在于所述信 号输出部分包括分别与所述微处理器连接的R/S485通讯接口、D/A转换器、脉冲放大驱动 器。5. 根据权利要求4所述的自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特征在于所述显 示部分包括液晶驱动器和液晶显示器，所述液晶驱动器分别与所述微处理器、所述液晶显 示器连接。6. 根据权利要求5所述的自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特征在于所述键 盘及遥控部分包括内部键盘和遥控器，所述电源部分包括外接24V电源、内部3.6V后备电 池，所述内部3.6V后备电池与所述遥控器连接，所述外接24V电源与所述微处理器连接。7. 根据权利要求1或2或4或5或6所述的自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特 征在于所述存储部分为EEPROM存储器。8. 根据权利要求1所述的自带燃气泄漏检测的一体式罗茨流量计，其特征在于所述燃 气泄漏传感器设置在罗茨流量计的管口上。
【文档编号】G01F11/28GK106017592SQ201610618958
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月27日
【发明人】李红锁, 李守宽, 李增荣, 邢文莉
【申请人】天津市迅尔仪表科技有限公司