一种分布式热扩散式气体质量流量计的制作方法

1.本实用新型涉及热式气体流量监测技术领域，具体涉及一种分布式热扩散式气体质量流量计。


背景技术：

2.在ap1000核电厂的通风系统中使用了大量的热式气体质量流量计，用于测量通风系统中各类型管道的气体流量。目前在用产品存在漂移、故障率高、无法调校等问题。
3.目前现用产品由国外厂家打包供货，仪表集成度较高，仪表检修、调校等技术不向用户开放，国内尚无可直接替换的产品，在用产品一旦出现问题，故障排查较为困难，软硬件备件采购及仪表调校严重依赖国外厂家，给业主带来工作计划进度以及经济上的潜在压力。
4.因此，设计开发一套与在用仪表功能相同的产品，检修、调校等对用户开放，硬件选用国内常规厂家品牌，进而提高核电厂通风系统热式气体流量计的自主维护能力，降低备件采购价格，减少对国外厂家的技术依赖。


技术实现要素：

5.针对以上现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种分布式热扩散式气体质量流量计，能够解决现有仪表无法满足自主化检修、调校要求，工作效率低的技术问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种分布式热扩散式气体质量流量计，包括变送器组件和测量组件，所述变送器组件与测量组件通过电信号连接，所述测量组件包括测量组件接线盒、探杆和设置在探杆上的多个热式探头，所述变送器组件与热式探头电信号连接。
8.优选地，所述测量组件接线盒与探杆通过固定座连接。
9.优选地，所述变送器组件包括机箱、开关电源、电路板卡和显示屏，所述机箱内设有传感器驱动与信号处理模块、数据处理模块、电流输出模块、液晶显示模块和电源模块，所述变送器组件通过信号线与测量组件接线盒连接。
10.优选地，所述探杆通过固定法兰与管道连接。
11.优选地，所述热式探头固定安装在探杆的侧壁上，所述热式探头包括两个电阻式温度传感器，一个电阻式温度传感器用于检测气体流速，另一个电阻式温度传感器测量气体温度。
12.优选地，所述探杆为中空结构，其材质为不锈钢，所述多个探头根据管道的大小设置在探杆相应的位置上。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
14.1.分布式多探杆热式气体流量仪表设备主体结构合理，原理可靠，采用变送器组件和测量组件的分体式设计，分布式安装，提高了仪表的可观测性和可维护性。
15.2.多个热式探头位置的特殊布点设计，配合变送器的智能运算，使得设备具有一
定紊流补偿功能。
16.3.仪表的电路采用了抗电磁干扰设计，配合软件滤波，使得设备具有抗电磁干扰能力。
17.4.设备所用硬件均为国内可采购的主流产品，便于维护维修。
18.5.设备软件控制逻辑完全为自主开发，可扩展性好。
19.6.减少了对国外厂家的技术依赖，具有较好的经济效益。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型提出的一种分布式热扩散式气体质量流量计的结构示意图；
22.图2为本实用新型提出的一种分布式热扩散式气体质量流量计的整机功能模块示意图；
23.图3为本实用新型提出的一种分布式热扩散式气体质量流量计的整机供电示意图；
24.图4为本实用新型提出的一种分布式热扩散式气体质量流量计的电源滤波电路框图；
25.图5为本实用新型提出的一种分布式热扩散式气体质量流量计的看门狗模块电路框图；
26.图6为本实用新型提出的一种分布式热扩散式气体质量流量计的485通讯隔离模块电路框图；
27.图7为本实用新型提出的一种分布式热扩散式气体质量流量计的a/d采集和转换模块电路框图。
28.附图标记说明：
29.1-热式探头、2-探杆、3-固定法兰、4-变送器组件、5-固定座、6-管道、7-测量组件接线盒。
具体实施方式
30.下面结合说明书附图，以举例的方式对本实用新型创造的内容作出详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
31.如图1-7所述，一种分布式热扩散式气体质量流量计，包括变送器组件4和测量组件，所述变送器组件4与两个测量组件通过电信号连接，所述的测量组件包括测量组件接线盒7、探杆2和热式探头1，所述变送器组件4通过信号线与测量组件接线盒7连接，所述测量组件接线盒7与探杆2通过固定座5连接，所述测量组件接线盒7内设有接线排，所述热式探头1固定安装在不锈钢的探杆2的侧壁上；每根探杆2设置有一个热式探头1，热式探头1的位置可以根据传送气体的管道6口径调整，当管径小于300mm时，仪表由一根带刻度的探杆2组成，热式探头1位于管道6的中部；当管径位于大于300mm时，仪表由两根带刻度的探杆2组成，两个热式探头1的位置可以根据管道6的大小进行调整，两个探头按一定比例分布在管
道6直径上；根据管径大小设置一个以上的热式探头1能够保证检测数据的准确性，提高检测性能，每个热式探头1有两个铠装的铂电阻，热式探头1焊接在不锈钢探杆2上；由于铠装铂电阻具有较宽的工作温度范围，且测量组件内无活动部件，所以热式气体流量仪表设备有较好的抗震、高低温等环境适应性。
32.本实施例涉及的变送器包括传感器驱动与信号处理模块、数据处理模块、电流输出模块、液晶显示模块和电源模块；传感器驱动与信号处理模块用于将热式探头1检测的流量信号进行预处理并将处理后的流量信号传输给数据处理模块，传感器驱动与信号处理模块分别与热式探头1、数据处理模块电信息连接；数据处理模块用于获取流量信号并进行转换和紊流补偿处理，计算管道气体流量值，将计算的管道气体流量值传输至电流输出模块；数据处理模块与电流输出模块电信息连接；电流输出模块用于实时输出和气体流量值线性对应的4~20ma电流信号；液晶显示模块用于显示经过计算换算后所测得的实时流量流速值和相关参数的设置；电源模块用于为整个系统的各个模块供电，电源模块分别与传感器、数据处理模块、电流输出模块电性连接。
33.本实施例涉及的电源模块包括抗电磁干扰子模块，抗电磁干扰子模块用于电源线路的抗电磁干扰，抗电磁干扰子模块由气体放电管（gdt）、压敏电阻（var）、瞬态抑制二极管(tvs)、高速开关二极管和电感器组成，如图4所示；抗电磁干扰子模块包括四级单元，第一级单元用于泄放雷电瞬时过电流和限制过电压，第一级单元并联设置有两个气体放电管（gdt1、gdt2）；第二级单元用于滤除高频干扰信号，第二级单元采用emi滤波器电路；第三极单元用于降低钳位电压等级从而进一步滤波，第三级单元串联设置有气体放电管（gdt3）和压敏电阻实现钳位电压等级的降低；第四级单元用于稳定电压输出，第四级单元设置tvs保护电路，并通过铝电解电容和陶瓷电容并联稳定电压输出；第一级单元、第二级单元、第三级单元和第四级单元依次电性连接。
34.本实施例涉及的传感器驱动与信号处理模块包括a/d转换子模块，如图7所示，a/d转换子模块用于将热式探头的模拟信号转换成数字信号，a/d转换子模块由多路复用模拟开关、运算放大电路和模数转换器adc芯片依次电信息连接组合构成，运算放大电路采用低功耗仪表放大器；a/d转换子模块采用多路复用开关分时采集多路热式探头信号，然后经仪表放大器进行信号放大，再通过16位的adc模数转换器对数据进行转换处理得到数字信号，并将数字信号传输至数据处理模块。
35.本实施例涉及的数据处理模块包括紊流补偿子模块，紊流补偿子模块通过计算分析、建模仿真，将不同位置热式探头1的测量信号计算出所测管道的平均流量值；热式气体流量监测设备通过两方面实现紊流补偿，一方面为热式探头1在不锈钢探杆2上根据管径的大小设置1个或2个，并且每个探头在探杆2上的位置按照特殊布点设计固定安装，另一方面为紊流补偿子模块计算平均流量值实现紊流补偿。
36.如图5所示，看门狗电路模块用于监控cpu模块的正常运转，防止程序发生死循环采用看门狗芯片处理，程序控制启用定时器2s喂狗处理。
37.如图6所示，热式气体流量监测设备采用rs485通讯方式，采用光电隔离的方式，增强了信号的电绝缘能力和抗干扰能力。
38.本实施例涉及的数据处理模块、电流输出模块、看门狗电路模块构成cpu模块，cpu模块采用智能仪表专用单片机为中央处理单元，读取传感器驱动与信号处理模块的数字信
号并处理成流量信号，控制电流输出模块输出和流量相对应的电流信号，将流量、流速等信息显示到显示模块。它具有大容量64kbflash rom、4 kb片上flash和2304字节片上ram，高性能单循环内核，外部晶振32 khz可编程倍频至12.58mhz，isp在线高速下载编程，另外还有24个i/o口、11个中断源(2个优先级) 以及uart、spi和i2c串行通信模式、看门狗定时器wdt。
39.相比传统设计，本技术的仪表设备，将控制模块变送器与测量模块传感器进行分体式设计，方便观测与维护维修。根据分布式多探杆多探头特殊布点设计，设备设置了多个检测探头，配合一定的算法使得设备具有紊流补偿功能，且测量精度能够达到
±
2.5％。设备的电路采用了抗电磁干扰设计，配合软件滤波，使得设备具有抗电磁干扰能力。同时，设备内都采用军工级电子元件，保障电路的可靠性。
40.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其申请构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。