用于燃气管网的超声波气体质量流量计制造技术

本实用新型专利技术隶属于流体流量测量的技术领域，具体涉及用于燃气管网的超声波气体质量流量计，旨在解决国内外燃气管网输运技术上、难于测量组份未知或组份变化的燃气质量流量的空白与缺陷。本实用新型专利技术的技术方案为，将优选出的气体体积流量计测量方案与气体动态密度计测量方案有机结合起来，通过气体体积流量、测量管路流通面积、气体动态密度的有机融合，形成一种燃气质量流量计的组成结构，基于该组成结构，通过优选出的超声波流量计以及差压型气体动态密度计为基础结构，构建出一种新型的用于燃气管网量平衡的超声波气体质量流量计，实现了对组份未知或组份变化的燃气都可进行质量流量的宽量程比测量。质量流量的宽量程比测量。质量流量的宽量程比测量。

【技术实现步骤摘要】
用于燃气管网的超声波气体质量流量计


[0001]本技术隶属于流体流量测量的
，具体涉及用于燃气管网的超声波气体质量流量计。

技术介绍

[0002]燃气管网或天然气管网是由多条管道相连接的管路网络，管网中各分支管道入口称为管网的分支节点，管网有一个或数个管网源头节点、有多个管网分支节点、有很多个终端出口节点，燃气管网实现着把燃气从管网源头输送到管网各终端出口。
[0003]对燃气管网运行的技术管理和贸易管理而言，不仅需要掌握终端用户的燃气供应量，还需掌握燃气管网中各个支线、各个子线的输运量，这样才能获知燃气管网的运行状况。
[0004]目前，在燃气管网上，能提供管道流体参数如流量、压力和温度的测量设备是流量计，但流量计通常安装在终端用户处，其作用是对终端用户使用量进行贸易结算。终端用户的数量相对燃气管网的节点而言占比有限，对于一个庞大的燃气管网，特别是燃气管网铺设在路面以下情况，要想获知燃气管网内燃气流量、压力和温度参数的分布，极其困难。
[0005]为了提高燃气管网的技术管理水平，应实施燃气管网量平衡、以及燃气管网量平衡监测监控系统。燃气管网量平衡就是管网中各节点间流体质量流量的平衡。燃气管网量平衡不仅可获知管网中各个支线、各个子线、各管段的燃气流量，揭示燃气管网中燃气的泄露，以保证对终端用户的供给，还可以揭示燃气管网的结构性能，如燃气管网的压损性能、流体输运的能量损耗性能、燃气管网的保温性能等，这为燃气管网的维护、技术改造、防止资源的浪费、促进科学利用燃气资源提供重要的技术保证。当今，在步入物联网大数据及人工智能与工业自控时代，已为燃气管网量平衡提供了物联网通信技术，若在燃气管网中加入监测单元与控制单元的分布，就构成了对现代燃气管网技术升级的燃气管网量平衡监测监控系统，它不仅可获知燃气管网量平衡，还可对燃气管网中阀门进行远程数据跟踪和精准调节与控制。
[0006]燃气管网量平衡监测监控系统的实现，是以燃气管网量平衡的燃气流量测量为基础的。对于燃气管网而言，应在燃气管网各节点设置流量测量表。由于燃气管网入口节点即燃气管网源头已装设有流量测量表，在管网末端即终端用户也已装设有流量测量表，如燃气表，那么只要在燃气管网中各个支线入口节点、各个子线入口节点装设流量测量表，就可实现燃气管网量平衡的监测。由于燃气管网中各个支线、各个子线的入口节点，都设置有阀门，在该阀门处再加装流量测量表，就可完成燃气管网量平衡的监测和监控，以保证对终端用户的供给量。
[0007]燃气是由多种成分组成的混合气体，受燃气资源所限，燃气中的组份和各组份的比例不是固定不变的，而是变化的。燃气管网量平衡的燃气流量测量，所采用的流量测量表应是质量流量测量表即质量流量计，而不是体积流量计，质量流量计对通过燃气管网节点的质量流量以及压力和温度进行测量。对燃气管网而言，因为燃气的质量流量是守恒的，燃
气的体积流量是不守恒的，燃气的质量流量不仅与燃气的体积流量相关，而且还与燃气的压力、温度和组份相关，所以，燃气管网量平衡的燃气流量测量必须采用质量流量计进行测量。现有技术的流量测量表即流量计，绝大多数都是体积流量计，如：孔板流量计、喷管流量计、内锥流量计、均速管流量计、弯管流量计、叶轮流量计、浮子流量计、转子流量计、椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、靶式流量计、涡轮流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计、射流流量计、超声波流量计、电磁流量计等，上述这些流量计都是体积流量计，现有技术能直接测量流体质量流量的流量计有热式流量计、科里奥利流量计。然而，热式流量计在测量时，需事先在热式流量计中设定待测流体的组份和各组份的比例，由于受燃气矿藏资源所限，燃气中的组份和各组份的比例不是固定不变的，而是变化的，所以当待测燃气的组份和各组份的比例发生变化时，热式流量计就无法测量待测燃气的质量流量，或者说热式流量计此时测量的燃气质量流量其测量误差很大，另外，热式流量计在实施测量时，其功耗较大，这是热式流量计的特点和缺陷，由此可见，热式流量计不能作为实现燃气管网量平衡测量可用的质量流量计。科里奥利流量计基于其测量原理，不能测量高温混合气体以及组份变化的气体质量流量，由于受燃气矿藏资源所限，燃气中的组份和各组份的比例不是固定不变的，而是变化的，所以科里奥利流量计也不能作为实现燃气管网量平衡测量可用的质量流量计，另外，小管径和大管径的科里奥利流量计极少制造，特别是科里奥利流量计的制造或购置费用高昂，目前为止，市场上基本为国外品牌，国产化率不高，由此可见，科里奥利流量计也不适宜作为燃气管网量平衡测量可用的质量流量计。
[0008]综上分析可见，要实现燃气管网的量平衡、要实施燃气管网量平衡监测监控系统，须在燃气管网各节点设置质量流量计，而现有技术的质量流量计还不能用于燃气管网的量平衡，所以，为了向燃气管网量平衡监测监控系统的实现提供技术手段，填补国内外燃气管网输运技术上、难于测量组份未知或组份变化的燃气质量流量的空白与缺陷，研究和专利技术适用于燃气管网量平衡的质量流量计是很有必要的，这也是本申请要解决的问题。

技术实现思路

[0009]实现燃气管网的量平衡、以及实施燃气管网量平衡的监测监控系统，须在燃气管网各节点设置质量流量计，而现有技术的质量流量计不适宜用于燃气管网的量平衡测量，为了向燃气管网量平衡监测监控系统的实现提供技术手段，填补国内外燃气管网输运技术上、难于测量组份未知或组份变化的燃气质量流量的空白与缺陷，本技术旨在专利技术适用于燃气管网量平衡测量的质量流量计，为此，提出了一种用于燃气管网量平衡的超声波气体质量流量计。
[0010]本技术的技术方案为：由于管道内流动的燃气，其质量流量为管道内燃气的流速乘以管道流通面积、然后再乘以管道内燃气的动态密度，而管道内燃气的流速乘以管道流通面积等于管道内燃气的体积流量，所以测量管道内燃气的体积流量和管道内燃气动态密度是测量管道内燃气质量流量的一种途径。本方案按照这一途径，从现有技术的各类气体流量计中，以能够测量组份变化的气体体积流量、测量的量程比很宽、体积流量的测量精度高、对测量管路的流体阻流小为优选原则，优选出一种适宜的体积流量计及测量方案，再从现有技术各种气体密度计中，以能够测量组份变化的气体动态密度、测量的量程比宽、气体动态密度的测量精度高、对测量管路的流体阻流小为优选原则，优选出一种适宜管道
气体流动的气体动态密度计及测量方案，将优选出的气体体积流量计测量方案与气体动态密度计测量方案有机结合起来，作为燃气质量流量计的测量方案，通过气体体积流量、测量管路流道的流通面积、气体动态密度的有机融合，形成一种燃气质量流量计的组成结构。基于该组成结构，通过优选出的超声波流量计以及差压型气体动态密度计为基础结构，构建出一种新型的用于燃气管网量平衡的超声波气体质量流量计。
[0011]本技术包括测量管法兰、入口换能器信号线、入口换能器护管、入口换能器安装孔、入口换能器、测量管、积算电路盒、积算电路板、积算CPU处理器、积算电路盒固定座、静压管安装孔、静压管、密度计壳体、密度计静压腔、密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于燃气管网的超声波气体质量流量计，其特征在于：测量管法兰(1)、入口换能器信号线(2)、入口换能器护管(3)、入口换能器安装孔(4)、入口换能器(5)、测量管(6)、积算电路板(8)、积算CPU处理器(9)、静压管安装孔(11)、静压管(12)、密度计壳体(13)、密度计信号线(15)、密度计传感器(16)、动压管(18)、动压管安装孔(19)、动压管动压孔(20)、出口换能器(21)、出口换能器护管(22)、出口换能器安装孔(23)、出口换能器信号线(24)，其中：两个测量管法兰(1)分别固定于测量管(6)的两端，测量管(6)为直通管，且通过测量管法兰(1)与外部待测流量的燃气管网入口管道、或燃气管网中各个支线入口管道、或燃气管网中各个子线入口管道连接，以实现燃气管网量平衡的监测；由入口换能器(5)、入口换能器信号线(2)、出口换能器(21)、出口换能器信号线(24)、积算电路板(8)、积算CPU处理器(9)组成对测量管(6)内燃气体积流量的测量单元；由静压管安装孔(11)、静压管(12)、密度计传感器(16)、密度计信号线(15)、动压管(18)、动压管动压孔(20)、积算电路板(8)、积算CPU处理器(9)组成对测量管(6)内燃气动态密度的测量单元；将燃气体积流量的测量单元与燃气动态密度的测量单元集成为一体，积算CPU处理器(9)通过对入口换能器(5)、出口换能器(21)、密度计传感器(16)的测控，得出流经测量管(6)内的燃气质量流量。2.如权利要求1所述的用于燃气管网的超声波气体质量流量计，其特征在于：所述入口换能器护管(3)为装配入口换能器(5)的直管，入口换能器(5)封装于入口换能器护管(3)内的首部、并与入口换能器护管(3)内的尾部密封，入口换能器(5)通过其上的入口换能器信号线(2)与积算电路盒(7)内的积算电路板(8)连接；所述入口换能器安装孔(4)位于测量管(6)入口端的顶部壁面、且为向测量管(6)出口端倾斜的直道孔；所述入口换能器护管(3)固定于入口换能器安装孔(4)内，并且入口换能器护管(3)的首部恰刚深入到测量管(6)之内、入口换能器护管(3)的尾部位于测量管(6)的外壁面之外。3.如权利要求1所述的用于燃气管网的超声波气体质量流量计，其特征在于：所述出口换能器护管(22)为装配出口换能器(21)的直管，出口换能器(21)封装于出口换能器护管(22)内的首部、并与出口换能器护管(22)内的尾部密封，出口换能器(21)通过其上的出口换能器信号线(24)与积算电路盒(7)内的积算电路板(8)连接；所述出口换能器安装孔(23)位于测量管(6)出口端底部壁面、且为向测量管(6)入口端倾斜的直道孔；所述出口换能器护管(22)固定于出口换能器安装孔(23)内，并且出口换能器护管(22)的首部恰刚深入到测量管(6)之内、出口换能器护管(22)的尾部位于测量管(6)的外壁面之外；入口换能器(5)与出口换能器(21)组成一对对射的换能器，并且入口换能器(5)的圆板面中心与出口换能器(21)的圆板面中心之间的连线，在测量管(6)内与测量管(6)气流水平流向之间构成锐角。4.如权利要求1所述的用于燃气管网的超声波气体质量流量计，其特征在于：所述静压管安装孔(11)位于测量管(6)入口端为始端的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零一F一六六七，
申请(专利权)人：觉隆传感技术深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：