专利名称：联动传感式燃气调压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及城市燃气输配中的调压设备，特别是一种能解决安全隐患的联动传感式燃气调压器。
目前，中压一级供气是一种先进的输气工艺，适合我国大、中城市燃气输配的国情。其中，楼栋式燃气调压器是这种输气工艺的关键设备。目前使用的楼栋式燃气调压器在发生燃气泄漏、超压等突发险情时，缺乏可靠的防爆监控手段，仅仅依靠人工举报或人工巡查来排险，其主要零部件基本采用铸铁材料并延用砂铸工艺，致使阀具流道及型腔粗糙，体大，笨重……。这些安全隐患造成的质量问题适应不了现代化的城市住宅小区及国家天然气事业的迅速发展的需要。
本实用新型的目的在于提供一种结构筒单、性能优良、具有漏气和过压防爆监控装置的联动传感式燃气调压器。
本实用新型的目的是这样实现的在其机箱13内的主阀体1的两端各连接一只球阀12构成进气和出气的通道，在通道的上下方分别设置主调压器Ⅰ和切断阀Ⅱ，独特之处在于在其机箱13内还设有气敏元件8，在其切断阀Ⅱ的尾部还设有压感元件7，二者分别通过电路接线板9的引线与机箱13外的控制盒KH相接，控制盒内设有漏气传感器Ⅲ中的气电转换放大电路QD和漏气报警电路，还设有超压传感器Ⅳ和超压报警电路，两报警电路分别由控制线接入报警话机HJ，该话机通过市话交换网与地区燃气监管站自动联网监控。
上述所说的控制盒KH和报警话机HJ均设置在机箱13外的民宅内，其报警话机HJ由报警话机a和报警备用话机b组成。
上所所说的主调压器Ⅰ，其上盖3设有呼吸放散孔HH。
上述所说的主阀体1、球阀12的外壳、主调压器Ⅰ的上盖3、切断阀Ⅱ的上盖10采用铝合金制作；主调压器Ⅰ的下壳2、切断阀Ⅱ的下壳11采用锌基合金制作；机箱13采用阻燃型玻璃钢制作。
本实用新型的优点在于结构简单，选材及工艺先进，使其燃气流道光滑畅通，流阻系数小。整机体积小，重量轻，抗腐蚀性能好。外形美观，安装维修方便。特别是具有漏气和过压报警监控装置，可直接与燃气输配中的SCADA系统接口，形成以居民楼栋为单元的安全监控点，解除了运行中的安全隐患。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是
图1中的侧视图(去掉了机箱的遮挡)。
图3是
图1中的呼吸放散孔HH的结构放大图。
图4是
图1中的电路板9的引线与之相接的控制盒KH和报警话机HJ示意图(设在燃气用户的民宅内)。
图5是图4中的控制盒KH内的报警电路的原理图。
图6是图4中的报警话机HJ的接线图。
图7是图6中的时钟电路原理图。
以上附图所示的结构和电路是本实用新型的实施例。
本实用新型中的泄气传感器Ⅲ由气敏元件8及气电转换放大电路QD(QD直接引用市售“BJ-3a型可燃气体报警器电路”前半部分)组成，气敏元件8为薄膜型的半导体气敏元件(要求达到在室外高湿度RH95％能正常工作且要求达到国家规定的灵敏度，如对CH4气体要在浓度为0.1～1％时就能可靠传感信息。其设置位置要视燃气介质而定，本实用新型主要是针对天然气，因此气敏元件8设置在机箱13的顶端。超压传感器Ⅳ由压感元件7及超压报警电路组成。压感元件7类似常开触头。超压报警电路见图5。
正常情况下，本实用新型将中压燃气调整为低压燃气供应楼栋居民用气，此时本实用新型的超压传感器Ⅳ、漏气传感器Ⅲ均处于一种待命工作状态。由
图1可见，机箱13内装置着本实用新型的机械零部件，是连接最集中的地方，当其任何部位出现燃气泄漏时，待命工作的漏气传感器Ⅲ立即受命工作，其放大信号经漏气报警电路再送交话机a或话机b，最后由话机a或话机b将“×××楼栋发生燃气泄漏”的警讯报告给煤气监控站。同样，在发生进口压力超高时，切断阀Ⅱ立即将进口通道堵住，待命工作的超压传感器Ⅳ立即受命工作，其切断超压信号经超压报警电路，再送交话机a或b，最后煤气监控站将收到由话机a或话机b自动拨号发来的“×××楼栋发生超压切断”警讯。
图5线框内的漏气传感器Ⅲ、超压传感器Ⅳ，施加其电源电压为VDD和VSS(后面将分别用“1”和“0”表示，即VDD=“1”，VSS=“0”)，“1”电压分别由“0”电压经或非门hf1和hf2变换而得(若漏气传感器功率较大，超过hf1时则再串入晶体管放大之)，不漏气时，漏气传感器的输出电压Vq=“0”，或门h1的输出端之电压B也是“0”，即B=“0”，这时，hf1的输出端(亦即漏气传感器的输入端)为“1”，类似地燃气未超压时常开按钮An开启，输出端VC成为或门h2的一个断开的输入端(悬空)，这相当于一个“0”输入端。因此其输出端呈“0”电压，即A=“0”，于是，hf2的输出端也是“1”。上述表明，在平时，两个传感器都加了电压。
当燃气泄漏时，Vq变成“1”，即Vq=“1”。于是，h的输出端电压为B=“1”，既使hf1有一个高输入端，它就输出“0”电压，漏气传感器两端的电压便都是“0”，等于不加电压。类似地，燃气超压时，An闭合，Vc=“1”，h2的输出端变为A=“1”，故hf2也输出“0”电压，亦即超压传感器的外加电压也成“0”。这样一来，一旦燃气泄漏，机箱13内就没有电流流过，因为即使未超压，hf2的输出为“1”，但An开启着，没有电流流动。为了防止超压时，即An压合时发生电火花，在An两端并联了一只电容器，这样，可避免漏气严重时不会因电流引起爆炸。另一方面，机箱13内断电后，传感器的报警信号仍不丢失，h1和h2的输出一旦变成“1”就各凭自已的常闭开关An1和An2实现自保或“自持”，不会变回到“0”，这样，报警信号A=“1”，B=“1”永久地被保住了。
只要有一个传感器报警，例如A=“1”或B=“1”，或非门hf3的输出端立即变为“0”，即P=“0”，三输入端或门h3的三个输入端Q2、Y3和P皆为“0”(Q2和Y3见图6)，故h3的输出端变为“0”，即E=“0”。这时，F=“0”(F见图6)，故或非门hf4输出“1”，于是电子开关Swa短路。Swa与话机a的手提通话开关Ann并联。为了干预话机主人的通话，以便优先报警，在话机a的手提和免提通话开关上各串联一个继电器Ja的接点，当P由“1”变为“0”时，其负脉冲把单稳态触发器Dwa触发，其Q端的电压为“1”，继电器Ja通电吸合(若Ja功率较大，则用晶体管放大之)。这样话机a的手提和免提通话立即被打断，被迫给报警让路。接着，Dwa很快返回稳态，Q=“0”，Ja断电释放，常闭接点重新闭合。因Swa已短路，故话机a立即开始用手提方式报警，话机主人无法阻断，除非切断电话线。
对于话机b，可用同样的办法处理，以便为报警让路。考虑到话机b只在话机a出现异常(出毛病或因欠话费而被电信局禁用)时使用，而且单稳态触发器Dwa在不稳态的停留时间极其短，1/5秒足够，故与话机b主人的通话发生冲突的概率非常小。因此，为简单化，这里不再采用专门的继电器Jb，而只是借用了Ja的一个接点罢了。顺便说明，用继电器Ja而不用电子开关的原因是为了避免在话机上平时加电压。
图6是拨号和事故显示电路-图7是时钟电路，产生1HZ的矩形时钟脉冲信号，经与门Y1使计数器Js1计数，Js1起程序控制作用，当单稳态触发器DW1在稳态时，Q1=“1”，Y1导通。第一个脉冲使Js1的计数值为1，故Y1端由“0”变为“1”，因F=“1”(后面再说明)，故与门Ya1的输出为“1”，电子开关Swa1短路，这相当于把话机a的recall键按了一下，此时，F=“0”，SWb1开路，话机b的键不短路。第二个脉冲到来时，JS1的Y2端变为“1”，话机a的存储器中的一个指定的键被短路(“按”了一下)，话机b则否。于是，预先存入存储器中的号码便向交换站发出，话机将被接通。第三个脉冲到来时，若A=“1”，则话机a的*号键被短路(“按”了一下)。这就是说，漏气警报已发出。第四脉冲到来时，若B=“1”，则话机a的#号键短路，超压报警已发出。这时，在被报站的显示器上便显示出了报告站和事故类型(泄漏或超压)。
拨号发生后，从被报站回来电话是否接通的信号(下称交接信号)。拨号与回音之间有一个停歇时间，故决定等到第七个脉冲到来时才开始检测交接信号。第七脉冲一来，Y7=“1”，单稳态触发器DW1被触发，Q=“0”，故Y1被关断，时钟脉冲不再能进到JS1计数值便保持7而不变，即保持Y7=“1”不变。同时，因Q1=“1”，与门Y2接通，交接信号脉冲经Y2门进到计数器JS2，计数开始，用L1表示DW1在不稳态的停留时间。过L1秒后，DW1返回稳定态“0”，Q1=“0”，Y2开路，交接信号不能再进到JS2，计数停止，同时，因Q=“1”，Y1重新导通，JS1接着计数，下一次计数值是八。设计时规定若交接信号是忙音，则在L1秒之末，JS2计数值必超过m次，因此必出现Ym=“1”的情况；若是非忙音，则JS2的计数值必超过n而小于m，换言之，在L1期间必有Yn=“1”，而必无Ym=“1”出现，L1由设计时选择。如果话机a接到忙音信号，则在L1期间某一时刻，Ym=“1”。这时，四端或门h1的其余三个输入端都是“0”，故Ym正脉冲使h1输出一个正脉冲，把单稳态触发器DW2触发，于是Q2=“1”，此Q2就是图5中提到Q2。由于Q2=“1”，图5中三端或门h3的输出立即变为“1”，即E=“1”，使Swa的控制电位变为“0”，于是话机a立即关机，且JS1和JS2都被E=“1”强迫清零。用L1表示DW2的不稳态停留时间，过L2秒后，DW2返回稳态，Q2=“0”，图5中Swa又短路，话机a又起动，且因Cr端的电压E=“0”，JS1和JS2又重新计数，第二次拨号和报警开始，线路的动作如前述。
如果是非忙音，则不出现Ym=“1”，DW2不触发，话机不关断，JS1继续计数，先是Y8=“1”，接着Y9=“1”，第十个脉冲来时，JS1的Co端为“1”，使计数器JS3计数一次，其Y1=“1”，表示一次报警完成。由于Y1=“1”，此正脉冲经或门h1把DW2触发一次，话机a又关机一次，Js1和Js2又清零一次，开始再次拨号报警。这里JS3不清零，一直指明Y1=“1”。如果第二次仍是非忙音，则报警又成功，JS3指示Y2=“1”，话机又关一次，第三次报警开始(DW2返回稳态时开始)，第三次报警成功后，JS3指示Y3=“1”。这里Y3就是图5中提到的Y3，由于JS3不清零，Y3=“1”一直保持不变，话机a就不再报警，但线路仍保持着事故信号，等待维修工到来维修，维修完了，要按一下An1和An2，使h1和h2回到“0”输出，传感器两端便加上电压，继续执行它们的监视工作，此时，因P=“1”，JS3才被清零，一切复原。
我们取Y9=“1”，使JS3计数，而不取Y8=“1”来计数，其原因待后述。
以上是话机a工作正常的情况，此时F=“1”，而话机b因F=“0”不能工作。若话机a工作异常则必F=“0”，而话机b则因F=“1”而起动，图6中有决定哪个话机工作的决策电路，也是检测话机是否工作正常的检测电路。在平时，亦即在JS1的计数达到七之前，图6中的D型触发器处于“0”态，故F=Q3=“1”，因此是话机a工作拨号，报警(“按”*、#键)，此时还不知道话机a有否异常。直到JS1计数为七，JS2开始检测交接情况，若话机a正常，则在L1期间必有Yn=“1”出现，把触发器D触发到“1”态，于是F=Q3=“0”，这时，看起来似乎话机b要介入工作了，其实不然，此时正是过渡时期或日休闲期，因为话机a已拨号，报警完了，正在休闲，F是“1”是“0”无关紧要，反正所有话机都不能工作。在L1期间，JS1停止了计数。停留在计数值七，不能出现Y1=“1”、Y2=“1”、Y3=“1”和Y4=“1”等等条件，虽F=“1”，话机b的各个电子开关SWb1～SWb4皆不能短路一下，SWb也不能短路，所以全不受影响。L1末，Q1由“0”变“1”( )，此正脉冲把D再次触发，D由“1”回到“0”态，从而又有F=Q3=“1”，于是话机a被允许第二次报警，若话机a异常，则在L1期间没有Yn=“1”出现，因此D只在L1末了时被Q1正脉冲触发过一次，故D必处在“1”态，亦即F=“0”，而F=“1”，这说明话机a的第一次拨号和报警只是徒劳，没有成功，话机a不能再工作，而话机b则投入工作SWb短路，SWb1～SWb4各短路一次，接着仍是由DW1和JS2检测交接信号，而由D检测话机工作是否能承担，亦即看D的输出是否是F=“1”，如果的确F=“1”，而JS2计数不到m，则话机b拨号报警成功。如果计数超过m，则关机一下，等一会重开机，如果F≠“1”，则说明话机b也异常，或者坏了，或者主人欠话费。
图6中D的状态说明当时工作的话机有否异常，并决定是否让它继续工作。在话机异常时，显然应关机一下，再让正常的话机代替工作，关机动作由图6中的G电压实现。如果话机a正常，则必F=“0”，与门Y3的输出G为“0”，DW2不能触发，不关机。反之，若a异常，则必F=“1”，待JS1的Y9=“1”出现时，G=“1”，把DW2触发，话机a关机，同时蜂鸣器作响，告诉话机主人提起注意。
为了防止出现JS1的Y8=“1”与DW1的Q1=“1”几乎同时出现，以致Q1正脉冲来不及触发D，造成伪像，我们选用JS1的Y9=“1”(而不是Y8=“1”)来作为Y3的输出电压，当Y9=“1”出现时，Q1正脉冲肯定早已触发了D，不用置疑。
由图6，若F每次工作周期皆为“1”，说明话机a正常，若L1末出现“0”电压，说明异常。若F=“1”在各工作周期保持，说明话机正常。若出现F=“0”，说明话机b也异常。此时F返回“1”电位，但不说明它无医病好了。F在Q1=“1”时出现的负脉冲把单稳态触发器DW3触发，Q3=“1”，当JS1的Y9=“1”到来时，与门Y4输出“1”，即K=“1”，它使蜂鸣器②作响，报告话机主人话机b异常，DW3在不稳态的停留时间应不大于两个时钟脉冲，以确保信号不丢失，维修工修好话机a后，应按一下An3，让蜂鸣器①停叫，维修工修好话机b后应按一下An4，让蜂鸣器②停叫。
话机a和话机b同时异常的可能性极小，但理论上言，异常的慨率总不可能是零。如果燃气公司与电信局谈妥协议，只显示而不通话的情况下，即使欠话费也不禁用，则可用定期检查而只备不用的新电话来代替话机b，同时出现异常的概率便非常非常小了。
图6中的电阻电容C1、C2、R、R2用来构成微分电路，使JS3的三个矩形正脉冲Y1=“1”、Y2=“1”和Y3=“1”在时间上分开足够的距离，以确保有效地触发DW2。
在不发生燃气泄漏及超压的情况下，话机a或话机b通过市话交换网保持与外界的通讯联系。通过有线网络即可实现与煤气监控站自动联网。煤气监控站对每一台运行的本实用新型都可做到高精度、全自动、全天候的监控。
本实用新型将燃气进口压力P1(为中压)自动调节为低压P2，稳定地供用户使用，其工作原理简述如下开启二只球阀12，使燃气进出主阀体1的腔室，燃气压力表36指示的进口压力P1值，气流经过主阀体1的变截面压力变成为P11(P11略低于P1)，再经由阀座25，其缩颈作用使气流增高，而压力降低，在阀座25的压力P喉小于P11，流出阀座25的燃气将发生膨胀，此时的动压将升高，而静压将减小，P21的大小与主调压器Ⅰ的主活门26与阀座25之间的开启度大小有关，P21腔室的部分燃气由导压信号管内置管27、外置管28传输至主调压器Ⅰ的皮膜14的下腔室(或者说内腔室)，当用户的用气量发生变化或者进口燃气压力P1发生波动时，形成对皮膜14向上推力的变化，当这一推力大于弹簧29的预值压力时，皮膜14上移，并连同托盘30带动阀杆31及杠杆32，推动主活门26向阀体25方向移动，使其之间的距离缩短，亦即开启度减小，甚至关闭，直至出口压力P21，乃至P2降到正常的压力。在弹簧29的作用下，主活门26恢复到正常的开启度，这种反复动作使P2保持在正常的范围内，达到稳定调节出口压力的目的。主调压器Ⅰ上的丝堵33用于整定预值压力，调整毕后旋上旋盖34。旋塞阀37用于现场管线上调整出口压力P2，调整完毕后要关闭好。设置在主调压器Ⅰ的上盖3上的呼吸放散孔HH由联接件4、呼散阀体5及滤网6组成，正常工作时起呼吸孔作用，当皮膜破裂时，其类似拉阀尔阀的作用原理，将起到快速放散作用，同时外泄燃气将使待命的漏气传感器Ⅲ受命工作(工作如前述)。
设置在主阀体1下端的切断阀Ⅱ对主调压器Ⅰ起着保护作用。当进入主阀体1的进口压力高于额定的P1时，进入切断阀Ⅱ内腔室的压力也将随之超过预先的整定值，这时切断阀Ⅱ的膜片15迅速上鼓，膜片15下托盘16也一同上移，使其下端的制动板20随之脱离摇蓝21上的止动销，压簧22立即释放，切断杆23快速向阀体25运动，随即切断垫24将阀体25堵住，即实现超压切断，保证主调压器Ⅰ在正常的压力下工作，同时保证其输出的压力不超过额定的P2范围。就在切断杆23快速向阀体25运动的同时，压感元件7立即动作使处于待命状态的超压传感器Ⅳ立即受命工作(如前所述)。切断压力的整定预值压力是由弹簧18及丝堵19调整。弹簧18由导套17导向，通过膜片15上托盘16将预值力传给膜片15，调整毕，旋上旋盖35。切断阀Ⅱ的上盖10钻有一个φ1的出气孔。
权利要求1.一种联动传感式燃气调压器，在其机箱(13)内的主阀体(1)的两端各连接一只球阀(12)构成进气和出气的通道，在通道的上下方分别设置主调压器(Ⅰ)和切断阀(Ⅱ)，其特征在于在其机箱(13)内还设有气敏元件(8)，在其切断阀(Ⅱ)的尾部还设有压感元件(7)，二者分别通过电路接线板(9)的引线与机箱(13)外的控制盒(KH)相接，控制盒内设有漏气传感器(Ⅲ)中的气电转换放大电路(QD)和漏气报警电路，还设有超压传感器(Ⅳ)和超压报警电路，两报警电路分别由控制线接入报警话机(HJ)，该话机通过市话交换网与地区燃气监管站自动联网监控。
2.根据权利要求1所述的联动传感式燃气调压器，其特征在于上述所说的控制盒(KH)和报警话机(HJ)均设置在机箱(13)外的民宅内，其报警话机(HJ)由报警话机(a)和报警备用话机(b)组成。
3.根据权利要求1所述的联动传感式燃气调压器，其特征在于上所所说的主调压器(Ⅰ)，其上盖(3)设有呼吸放散孔(HH)。
4.根据权利要求1所述的联动传感式燃气调压器，其特征在于上述所说的主阀体(1)、球阀(12)的外壳、主调压器(Ⅰ)的上盖(3)、切断阀(Ⅱ)的上盖(10)采用铝合金制作；主调压器(Ⅰ)的下壳(2)、切断阀(Ⅱ)的下壳(11)采用锌基合金制作；机箱(13)采用阻燃型玻璃钢制作。
专利摘要一种联动传感式燃气调压器,主要解决目前民宅楼栋式燃气调压器运行中存在的“燃气泄漏和超压”等安全隐患问题。在其由机箱、主阀体、球阀、进出气通道、主调压器和切断阀构成的调压器中,分别设置了由气敏元件、电路板、控制盒、报警话机构成的燃气泄漏报警装置和由压感元件、电路板、控制盒、报警话机构成的燃气过压报警装置。通过该两种报警装置可与地区燃气监管站自动联网监控,从而可迅速解除燃气调压器运行中的“泄漏和超压”等安全隐患。
文档编号F24H9/20GK2456106SQ0023253
公开日2001年10月24日 申请日期2000年12月8日 优先权日2000年12月8日
发明者吴晓筹, 姜勇义, 卢全昌, 李万陶, 张国彩, 贺华鹏 申请人:武汉市飞虹应用技术开发公司