[发明专利]天然气能量计量仪表

说明书

技术领域

本发明属于天然气能量计量技术领域，涉及一种天然气能量计量仪表。 

背景技术

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。

发明内容

本发明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。 

本发明解决技术问题所采取的技术方案是： 

本发明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。 

本发明的有益效果在于：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。 

附图说明

图1是本发明流量测量结构图； 

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发明。 

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。