[发明专利]一种民用燃气能量计量装置及方法

权利要求书

1.民用燃气能量计量装置，其特征在于，包括上表壳和下表壳，所述的上表壳设于下表壳的上部，所述的下表壳的内部横向安装有超声波测量管道，所述的超声波测量管道的一端与进气口连通，所述的超声波测量管道的另一端与出气口连通；所述的超声波测量管道的内部设有一对斜向布置的超声波换能器，所述的上表壳的内部设有压力传感器和温度传感器。

2.如权利要求1所述的民用燃气能量计量装置，其特征在于，所述的超声波换能器设于超声波测量管道的两端内部，用于交替发射和接收对方的超声波信号，采集超声波顺逆流时差。

3.如权利要求2所述的民用燃气能量计量装置，其特征在于，所述的超声波测量管道内部为矩形腔体，所述的矩形腔体内设有五层等间距的导流片。

4.如权利要求1所述的民用燃气能量计量装置，其特征在于，所述的进气口和出气口垂直于超声波测量管道，所述的进气口和出气口延伸至上表壳的上部。

5.如权利要求1-4任一所述的民用燃气能量计量装置的计量方法，其特征在于，燃气经进气口进入燃气能量计量装置内部，后流经超声波测量管道，并在导流片的整流作用下，使得流经矩形腔体内部由于五个导流片分割成的六个小腔室内的来流分布均匀；此时，一对斜向布置的超声波换能器交替发射和接收对方的超声波信号，采集时差得到燃气在供气状态下的体积流量q_g，温度传感器采集温度T_g，压力传感器采集压力P_g。

6.如权利要求5所述的民用燃气能量计量装置的计量方法，其特征在于，燃气在标准状态下的体积q_n为：

q_n＝q_g(P_g/P_n)(T_n/T_g)(Z_n/Z_g)(1)

其中，P_n为燃气在标准状态下的压力，T_n为燃气在标准状态下的温度，Z_n为标准状态下的天然气压缩因子，Z_g为供气状态下的天然气压缩因子。

7.如权利要求6所述的民用燃气能量计量装置的计量方法，其特征在于，城市供气管道内处于低压时：

Z_n/Z_g＝1(2)

将(2)式代入(1)式得：

q_n＝q_g(P_g/P_n)(T_n/T_g)(3)

将燃气视作理想气体，理想气体的状态方程为：

pV＝mR_gT(4)

其中，

$M={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{x}_i\·M_i---\left(6\right)$

其中：p为压强，T为绝对温度，M为混合物的摩尔质量，M_i为组分i的相对分子质量，x_i为组分i的摩尔分数，R为通用气体常数，R_g为混合物的气体常数，m为燃气的质量，N为燃气各个组分的总数。

8.如权利要求7所述的民用燃气能量计量装置的计量方法，其特征在于，在已知来流燃气的摩尔组成时，通过公式(4)—公式(6)实现燃气的体积计量向燃气的质量计量的转换；

燃气的质量发热量H为：

$H={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N(x_i\·\frac{M_i}{M})H_i---\left(7\right)$

其中：H_i为组分i的质量发热量。

燃气的能量计量通过下式实现：

E＝m·H(8)

其中：E为用户消耗的燃气能量。