CN111473826A - 超声波流量测量设备以及燃气监控系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及燃气领域，具体而言，涉及一种超声波流量测量设备以及燃气监控系统。该设备包括管道状壳体、阀门、至少一个超声波模块以及控制器。阀门和超声波模块安装在管道状壳体内部。通过将超声波模块安装在管道状壳体内部，超声波模块与管道状壳体形成一体化结构，可以直接与燃气管道连接。该设备与燃气管道连接时，设备进气端和出气端不需要保证为直管段。即使是弯管状的燃气管道也可以直接连接，相对于现有技术中传统的超声波流量计，该设备不需要较大的安装空间。进一步地，该设备由于阀门内置在管道状壳体内部，因此，不需要外置阀门，极大地减小了带切断功能的超声波流量计的体积，也进一步减少了安装空间，降低了成本。

Description

超声波流量测量设备以及燃气监控系统

技术领域

本申请涉及燃气领域，具体而言，涉及一种超声波流量测量设备以及燃气监控系统。

背景技术

目前对于燃气管道内燃气的流量测量需要借助仪表，经常采用超声波流量计。

超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。根据对信号检测的原理，超声波流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。

目前常用的用于燃气管道流量计量的超声流量计，均是安装在燃气管道上，对管道内的燃气进行计量，并且这种传统超声流量计与燃气管道连接时需要在仪表的两端分别保证有一段直管段，才能保证气流平稳，例如本领域常见的AS超声波流量计。这类超声波流量计对于安装环境要求苛刻，要求其进气口和出气口两端的燃气管道必须为直管，因此导致体积较大。

然后，在实际中，燃气管道有时安装的空间非常狭小，这种传统的超声波流量计，不便于安装，应用范围有限，无法适用各种情况比较复杂的燃气管道环境。

另有的一些带切断阀的超声波流量计需要外置阀门，成本高，体积大，也不便于安装，应用范围较小。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种超声波流量测量设备以及燃气监控系统，该超声波流量测量设备与燃气管道连接时，不需要直管段，在狭小的空间内也能够安装，适用范围广；同时该超声波流量测量设备能够监测燃气管道内的压力值，采用较小的体积，实现了流量计量、压力监测多种功能。

第一方面，本申请提供一种超声波流量测量设备，包括：

管道状壳体，具有第一开口端和相对的第二开口端；

至少一个超声波模块，至少一个超声波模块安装在管道状壳体内部；超声波模块用于计量进入管道状壳体中气体的流量数据，并输出；以及

控制器，用于接收超声波模块输出的流量数据。

超声波模块具有整流和计量作用。通过将上述的至少一个超声波模块安装在管道状壳体内部，超声波模块与管道状壳体形成一体化结构，可以直接与燃气管道连接，通过将超声波模块安装在管道状壳体内部，超声波模块与管道状壳体形成一体化结构，可以直接与燃气管道连接，并对燃气管道内的燃气进行整流、计量。该设备与燃气管道连接时，由于模块具备整流功能，因此设备进气端和出气端不需要保证为直管段。即使是弯管状的燃气管道也可以直接连接，相对于现有技术中传统的超声波流量计，该设备不需要较大的安装空间，极大地扩大了应用范围。

在本申请的其他实施例中，上述超声波模块包括多个，每一个超声波模块均具有流量通道，进入管道状壳体的气体能够通过多个超声波模块。

多个超声波模块能够多通道整流，进一步地稳定流量，并且通过多个超声波模块相互比对，能够有效地检测任一模块的状态，防止某一模块出现故障时非正常功能，从而能够提高流量计量的稳定性。

在本申请的其他实施例中，上述超声波流量测量设备包括阀门，阀门安装在管道状壳体内部，阀门能够关闭或者打开第一开口端；

沿管道状壳体轴向，超声波模块设置在阀门和第二开口端之间；

控制器用于控制阀门的打开或者关闭，包括根据超声波模块计量的流量数据与预设值的比对结果，来控制阀门的打开或者关闭。

该设备由于阀门内置在管道状壳体内部，因此，不需要外置阀门，极大地减小了带切断功能的超声波流量计的体积，也进一步减少了安装空间，降低了成本。

在本申请的其他实施例中，上述超声波流量测量设备还包括传感器；

传感器安装在管道状壳体内，用于检测进入管道状壳体内的气体的压力数据和温度数据，并输出；控制器用于控制阀门的打开或者关闭，包括根据传感器检测的压力数据与预设值的比对结果，来控制阀门的打开或者关闭。

进一步地，上述传感器检测的压力数据是在阀门关闭状态下，采用保压测试的方法检测得到的燃气管道的压力数据。

在本申请的其他实施例中，上述第一开口端和第二开口端均设置有连接部；连接部用于将第一开口端和第二开口端连接于燃气管道。

在本申请的其他实施例中，上述连接部为法兰盘，连接部固定连接在第一开口端和第二开口端，连接部能够通过连接件连接于燃气管道。

在本申请的其他实施例中，上述超声波流量测量设备包括固定圈，固定圈设置在第二开口端内；

超声波模块连接于固定圈。

在本申请的其他实施例中，上述第一开口端还设置有过滤网，用于对进入管道状壳体的气体进行过滤。

在本申请的其他实施例中，上述控制器连接于管道状壳体的外部。

第二方面，本申请提供一种燃气监控系统，包括上述的超声波流量测量设备；以及

后台服务器，与控制器无线通讯，用于与控制器进行数据交互，并远程控制阀门开关。

该燃气监控系统通过设置前述的超声波流量测量设备，能够监测燃气管道内的气体流量和压力值，从而有望及时地发现燃气管道泄漏等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的超声波流量测量设备第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的超声波流量测量设备第二视角的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的超声波流量测量设备第三视角的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的超声波流量测量设备剖视图。

图标：100-超声波流量测量设备；110-管道状壳体；111-第一开口端；112-第二开口端；120-阀门；130-超声波模块；140-控制器；150-连接部；160-固定圈；170-过滤网；180-密封圈；190-显示模块；191-面罩。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1～图4，本申请实施方式提供了一种超声波流量测量设备100，包括：管道状壳体110、至少一个超声波模块130以及控制器140。

进一步地，管道状壳体110具有第一开口端111和相对的第二开口端112。第一开口端111用于气体进入，第二开口端112用于气体流出。

通过将第一开口端111和第二开口端112安装在燃气管道上，从而使得燃气能够从第一开口端111进入到管道状壳体110内，从第二开口端112流出。

进一步地，至少一个超声波模块130均安装在管道状壳体110内部。通过设置至少一个超声波模块130，能够起到整流和计量作用。

进一步地，通过将上述的超声波模块130安装在管道状壳体110内部，超声波模块130与管道状壳体110形成一体化结构，可以直接与燃气管道连接，当燃气经过该管道状壳体110时，管道状壳体110内部的超声波模块130能够对气体的流量进行计量。

而现有技术中一般采用超声波仪表来测量燃气管道中的燃气的流量，但是这种仪表测量非常地不方便，仪表与燃气管道的连接，需要保证仪表的进出口端均为直管段，安装麻烦，应用范围有限。

本申请的超声波流量测量设备100与燃气管道连接时，设备进气端和出气端不需要保证为直管段。即使是弯管状的燃气管道也可以直接连接，相对于现有技术中传统的超声波流量计，该设备不需要较大的安装空间，极大地扩大了应用范围。

进一步地，超声波流量测量设备100包括阀门120。阀门120安装在管道状壳体110内部，阀门120能够关闭或者打开第一开口端111。

该设备由于阀门120内置在管道状壳体110内部，因此，不需要外置阀门，极大地减小了带切断功能的超声波流量计的体积，也进一步减少了安装空间，降低了成本。

进一步地，沿管道状壳体110轴向，至少一个超声波模块130设置在阀门120和第二开口端112之间。超声波模块130用于计量管道状壳体110中气体的流量，并将计量数据输出。

通过将超声波模块130设置在阀门120和第二开口端112之间，使得气体先通过阀门120，然后进入到管道状壳体110内部，经过超声波模块130，超声波模块130再对气体流量进行计量。

进一步地，控制器140用于接收超声波模块130输出的计量数据，以控制阀门120的打开或者关闭。

通过设置控制器140，能够接收超声波模块130输出的计量数据，从而对接收到的数据进行后续的操作，例如分析汇总以及显示等处理。

在本申请一些实施例中，管道状壳体110的管径设置为与需要连接的燃气管道的形状相互匹配。根据实际的情况选择定制。

进一步地，上述的管道状壳体110具有第一开口端111和相对的第二开口端112。

第一开口端111和第二开口端112均用于与燃气管道连接在一起。

在一些实施例中，超声波流量测量设备100包括连接部150，连接部150连接在第一开口端111和第二开口端112。连接部150能够安装在燃气管道上。

通过在管道状壳体110的第一开口端111和第二开口端112设置连接部150，能够采用连接部150与燃气管道连接，进一步地方便整个超声波流量测量设备100与燃气管道的连接。

进一步地，在本申请一些实施例中，上述的连接部150为法兰盘。

通过螺栓等连接件将法兰盘与燃气管道连接在一起，从而极大地方便了超声波流量测量设备100与燃气管道的连接。

进一步地，上述的连接部150与第一开口端111和第二开口端112之间均设置有固定圈160。

通过在上述的连接部150与第一开口端111和第二开口端112之间均设置固定圈160，能够提高连接部150与管道状壳体110连接的密封性。

参照图1，在图示的实施例中，上述的连接部150为法兰盘。在管道状壳体110的第一开口端111和第二开口端112均设置有一个法兰盘。法兰盘可以与管道状壳体110一体成型或者通过焊接等方式连接在一起，形成一个整体。提高密封效果。在法兰盘的中间孔中设置有固定圈160，燃气可以从固定圈160中的中间孔中进入到管道状壳体110的中间。进一步地，上述的固定圈160与法兰盘套设连接，在连接处(管道状壳体110内部)设置密封圈180，进一步提高密封效果。上述密封圈180可以是橡胶类材质制成。

进一步地，第一开口端111还设置有过滤网170，用于对进入管道状壳体110的气体进行过滤。

使用时，将超声波流量测量设备100的第一开口端111作为进气端连接于燃气管道，将超声波流量测量设备100的第二开口端112作为出气端连接于燃气管道。通过在第一开口端111设置过滤网170，能够对进入管道状壳体110的气体进行过滤，避免杂质等进入到管道状壳体110内，影响管道状壳体110内的超声波模块130计量的精准度。

参照图2，在图示的实施例中，上述的过滤网170，设置在固定圈160的中间孔内，从而使得从第一开口端111进入管道状壳体110的燃气必须通过过滤网170的过滤后，才能进入到管道状壳体110中。

进一步地，阀门120安装在管道状壳体110内部，连接于第一开口端111。

参照图4，在图示的实施例中，阀门120连接在固定圈160上，通过阀门120的打开或者关闭，能够切断燃气进入到管道状壳体110内，或者使得燃气进入到管道状壳体110内，从而超声波模块130能够计量进入到管道状壳体110内的气体的流量。

进一步地，超声波模块130连接于第二开口端112。超声波模块130用于计量进入管道状壳体中气体的流量数据，并输出。控制器用于接收超声波模块130输出的流量数据。

通过将超声波模块130连接于第二开口端112，使得气体能够先通过阀门120，然后进入到管道状壳体110内，然后依次通过超声波模块130，超声波模块130计量气体的流量，从而能够起到整流的作用。

在本申请一些实施方式中，控制器用于控制阀门120的打开或者关闭，包括根据超声波模块130计量的流量数据与预设值的比对结果，来控制阀门120的打开或者关闭。

在本申请的一些实施例中，上述的超声波模块130购买自日本松下公司，型号为GB-F9CME1A的超声波计量模块。

在本申请的一些实施方式中，超声波模块130包括多个，每一个超声波模块130均具有流量通道，进入管道状壳体110的气体能够同时通过多个超声波模块130。

多个模块能够进一步地稳定流量，提高流量计量的精准度。

参照图3和图4，在图示的实施例中，上述的超声波模块130连接于第二开口端112处设置的固定圈160，气体通过超声波模块130后，从固定圈160的中间孔流出管道状壳体110的第二开口端112。

在图示的实施例中，上述的超声波模块130设置为四个，通过设置四个超声波模块130，使得燃气能够从四个超声波模块130的通道同时通过，提高燃气输送的流量。

在本申请其他可选的实施例中，上述的超声波模块130可以设置为其他数量，例如：一个、二个、三个、五个或者六个等。可以根据具体的需要定制。

进一步地，超声波流量测量设备100还包括传感器(图未示)。

进一步地，传感器安装在管道内，用于检测进入管道状壳体内的气体的压力数据和温度数据，并输出。控制器用于控制阀门的打开或者关闭，包括根据传感器检测的压力数据与预设值的比对结果，控制阀门的打开或者关闭。

通过设置传感器能够对燃气管道中的气体的压力和温度进行监测，使得该超声波流量测量设备100同时具备流量计量和压力计量的功能。实现一体化设备，多功能的效果。

进一步地，控制器用于控制阀门的打开或者关闭，包括根据传感器检测的压力数据与预设值的比对结果，控制阀门的打开或者关闭。

上述传感器检测的压力数据是在阀门120关闭状态下，采用保压测试的方法检测得到的燃气管道的压力数据。控制器根据传感器检测的压力数据与预设值的比对结果，如果比对结果在预设值的范围内，则说明燃气管道不存在或者存在较小的泄露风险，控制器控制打开阀门。如果比对结果不在预设值的范围内，则说明燃气管道存在泄露或者较大泄露风险，控制器控制关闭阀门。

进一步地，上述的压力数据为压力值或者为温度修正后的压力值。

在本申请一些实施方式中，传感器为压力传感器，压力传感器用于检测管道内的压力值；控制器用于根据压力传感器检测的压力值与预设值进行比对，来控制所述阀门120的打开或者关闭。

示例性地，在一个检测周期内，检测多个压力值，控制器用于根据多个压力值中的最大值与最小值的差值与预设值进行比对，来控制阀门的打开或者关闭。

在本申请一些实施方式中，传感器用于检测管道内的压力值和温度值。控制器用于根据压力值和温度值计算得到温度修正后的压力值，并根据温度修正后的压力值与预设值进行比对，来控制所述阀门120的打开或者关闭。

示例性地，在一个检测周期内，检测多个压力值和多个温度值，控制器用于根据多个压力值和多个温度值计算得到多个温度修正后的压力值，并根据多个温度修正后的压力值中的最大值与最小值的差值与预设值进行比对，来控制阀门的打开或者关闭。

进一步可选地，上述的传感器包括相对压力传感器和温度传感器，或传感器包括绝对压力传感器和温度传感器，或传感器为温压一体传感器。

由于温度对于压力的影响较大，因此通过同时检测压力值和温度值，能够进一步提高检测精度。具体可根据实际需要选择设备。

进一步地，上述的传感器设置在阀门120的切断点之后，即沿管道轴向，设置在管道状壳体110的第二开口端112和阀门120之间。

进一步地，控制器140用于接收超声波模块130输出的计量数据，以控制阀门120的打开或者关闭。以及用于接收传感器输出的数据，以控制阀门120的打开或者关闭。

示例性地，当控制器140接收到的流量数据不在预设的流量范围内时，比如微小流量、超大流量等，控制器140控制关闭阀门120。或者当控制器140接收到的压力值不在预设的压力范围内时，比如过压、欠压等，控制器140控制关闭阀门120。或者采样保压方法进行测试，控制器140统计的压力差值不在预设的压力范围内时，控制器140控制关闭阀门120。

通过设置控制器140能够对燃气管道内的流量和压力起到监测的效果，从而及时发现燃气管道中燃气的变化。例如如果出现泄漏的问题，能够通过对流量和压力的监测，及时发现。

进一步地，控制器140连接在管道状壳体110的外部。

在图示的示例中，上述的控制器140安装在管道状壳体110的外壁上。

进一步地，超声波流量测量设备100还包括显示模块190，显示模块190设置在管道状壳体110的外壁上，显示模块190可以用于显示控制器140处理得到的流量值。

在图示的实施例中，控制器140和显示模块190组合在一起安装在管道状壳体110的外壁上，在控制器140和显示模块190上还设置有面罩191。

在本申请其他可选的实施例中，上述的显示模块190也可以用于显示燃气压力值和温度值。

本申请的一些实施方式还提供一种燃气监控系统，包括前述实施方式提供的超声波流量测量设备100以及后台服务器。

进一步地，后台服务器与控制器无线通讯。用于与控制器进行数据交互，并远程控制阀门开关。

在一些实施方式中，后台服务器可以直接控制控制器140，以控制阀门120的打开或者关闭。示例性地，当后台服务器接收到控制器传输的压力数据，或者流量数据，不在其预设范围内时，后台服务器控制控制器140，关闭阀门120。当后台服务器接收到控制器传输的压力数据，或者流量数据，满足其预设范围时，后台服务器控制控制器140，打开阀门120。

进一步地，后台服务器与控制器140采用NB-IOT传输方式进行远程传输和监控。

进一步地，NB-IOT正常传输方式为每天一次，可采用后台服务器远程提高传输频率至按小时传输或自行设定传输频率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波流量测量设备，其特征在于，包括：

管道状壳体，具有第一开口端和相对的第二开口端；

至少一个超声波模块，所述至少一个超声波模块安装在所述管道状壳体内部；所述超声波模块用于计量进入所述管道状壳体中气体的流量数据，并输出；以及

控制器，用于接收所述超声波模块输出的所述流量数据。

2.根据权利要求1所述的超声波流量测量设备，其特征在于，

所述超声波模块包括多个，每一个所述超声波模块均具有流量通道，进入所述管道状壳体的气体能够通过多个所述超声波模块。

3.根据权利要求1所述的超声波流量测量设备，其特征在于，

所述超声波流量测量设备包括阀门，所述阀门安装在所述管道状壳体内部，所述阀门能够关闭或者打开第一开口端；

沿所述管道状壳体轴向，所述超声波模块设置在所述阀门和所述第二开口端之间；

所述控制器用于控制所述阀门的打开或者关闭，包括根据所述超声波模块计量的流量数据与预设值的比对结果，控制所述阀门的打开或者关闭。

4.根据权利要求3所述的超声波流量测量设备，其特征在于，所述超声波流量测量设备还包括传感器；

所述传感器安装在所述管道状壳体内，用于检测进入所述管道状壳体内的气体的压力数据和温度数据，并输出；所述控制器用于控制所述阀门的打开或者关闭，包括根据所述传感器检测的压力数据与预设值的比对结果，控制所述阀门的打开或者关闭。

5.根据权利要求1-4任一项所述的超声波流量测量设备，其特征在于，

所述第一开口端和所述第二开口端均设置有连接部；所述连接部用于将所述第一开口端和所述第二开口端连接于燃气管道。

6.根据权利要求5所述的超声波流量测量设备，其特征在于，

所述连接部为法兰盘，所述连接部固定连接在所述第一开口端和所述第二开口端，所述连接部能够通过连接件连接于燃气管道。

7.根据权利要求3所述的超声波流量测量设备，其特征在于，

所述超声波流量测量设备包括固定圈，所述第一开口端和所述第二开口端分别设置有一个固定圈；

所述超声波模块和所述阀门分别连接于一个所述固定圈。

8.根据权利要求1所述的超声波流量测量设备，其特征在于，

所述第一开口端还设置有过滤网，用于对进入所述管道状壳体的气体进行过滤。

9.根据权利要求1所述的超声波流量测量设备，其特征在于，

所述控制器连接于所述管道状壳体的外部。

10.一种燃气监控系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的超声波流量测量设备；以及

后台服务器，与所述控制器无线通讯，用于与所述控制器进行数据交互，并远程控制阀门开关。

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