CN109029644B - 一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法，包括燃气表、输气端压力传感器的具体工作步骤和分析步骤，所述燃气表的输气端固定安装有压力传感器，所述具体工作步骤包括以下步骤：根据膜式燃气表的内部结构及其原理，在忽略周期内压力波动时，其输气气流存在稳定的脉动现象，涉及燃气计量监测技术领域。该膜式燃气表计量性能的在线监测方法，可实现对膜式燃气表计量性能的在线监视，达到了实现对膜式燃气表计量性能与设备性能进行动态监测的目的，同时，通过对管道压力波动的监测与分析，间接实现了膜式燃气表的集抄与智能化，这对与存量表改造具有重大意义。

Description

一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法

技术领域

本发明涉及燃气计量监测技术领域，具体为一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法。

背景技术

目前市场上燃气表主流有两种，一种为传统式的机械式膜式燃气表；另一种为预付费膜式燃气表，机械式膜式燃气表计量通过机械滚轮实现，机械滚轮根据使用的气量进行加操作，每使用一个单位量，滚轮计数加一，最终实现气量计量记录，机械式燃气表优点在于计量可靠，质量稳定，缺点在于抄表麻烦，都得人工上门抄表，燃气公司需得投入很多财力和人力，当流动的气体经过燃气表时，受到管道摩擦及机构的阻挡，内部的燃气会在燃气表进出口两端产生压力差，通过这个压力差推动膜式燃气表的膜片在计量室内运动，并且带动配气机构进行协调配气，使得膜片的运动能够连续往复的进行，膜式燃气表通过内部的机械结构，把直线往复运动转变成圆周运动，再通过圆周运动带动机械滚轮计数器转动；膜片每往复一次，就排出一定量气体，最终滚轮转过一个技术单元，实现滚轮旋转计量显示效果，膜式燃气表自被发明以来，使用已逾160年，至今仍是100立方米流量以下的主流燃气计量设备；机械结构、使用寿命长、经济实用是它的主要特征，当然它的缺点也非常明显，例如没有温度与压力补偿、计量精度不高、智能化水平不高、容易偷盗气、无法进行计量性能的在线监测等。

针对目前的这些问题，我们进行了一系列创新，本次申请的发明专利，成功地解决计量性能的在线监测问题，实现了膜式燃气表计量性能的在线监视，达到了实现对膜式燃气表计量性能与设备性能的在线动态监测的目的，同时，通过对管道压力波动的监测与分析，间接实现了膜式燃气表的集抄与智能化，这对于存量表改造、对于工商业燃气表的在线监视具有重大意义。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法，解决了不能实现膜式燃气表计量性能的在线监视，无法达到对膜式燃气表计量性能与设备性能的动态监测的目的。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法，包括燃气表、压力传感器、具体工作步骤和分析步骤，所述燃气表的输气端一侧固定安装有压力传感器，其目的是测量出燃气表输气端的压力波动，所述具体工作步骤包括以下步骤：

a₁、根据膜式燃气表的内部结构及其原理，在忽略周期内压力波动时，其输气气流存在稳定的脉动现象，用压力传感器采样，对其压力波动的波形进行分析，每个周期内都有两个峰值与两个次峰值，两个次峰值位于两个峰值之间，峰值与次峰值的大小与压差有关，与连接的管路和设备有关，但峰值的分布则呈现出稳定的规律性，通过滤除管网波动，经过平滑、均值等滤波算法后得到波形图；

a₂、设周期为T，第一个峰值到第一个次峰值的时间间隔为t₁，到第二个次峰值的时间间隔为t₂，到第二个峰值的时间间隔为t₃，两个次峰值的时间间隔为t₄，第二个次峰值与第二个峰值的时间间隔为t₅，建立数学模型图；

a₃、对于一台特定的膜式燃气表，

这三个比值都是固定的，可设

属于设备的特征值，膜式燃气表出厂时标定并写入这三个特征值，记为第一组，在以后的运行过程中可以随时提取压力波形，通过滤波、去管网波动、找峰值、计算比值与比对比值，可以及时发现计量性能偏差与设备故障问题，并可以进一步判断计量误差大小，从而实现燃气表计量误差的定量化分析，可以进一步筛查并数出周期数，从而实现燃气表的集抄与收费；

a₄、除上述三个参数，设备初始时还需要写入

记为第二组，两个特征比值，可设

所述分析步骤包括以下步骤：

b₁、若找不到与a₃中第一组特征值匹配的比值关系时，可能是因为表具计量误差过大或表具发生故障；

b2、如果燃气表发生了内部泄漏，发生了外力影响，发生了机械故障，影响到计量性能，根据燃气表内部结构，几乎没有可能对t₁、t₄、t₅三个数值施加等同影响，可分别假设t₁′、t₄′、t₅′为真实测量值，可以计算出三个周期：

把这三个周期值与t₃，即原写入特征周期做比较，偏差最大的周期值即为没有发生偏差时的“应当周期值T”，偏差值T′与应当周期值T的比值的百分数即为计量偏差

b₃、根据五个比值关系，可以算出五个周期值，如果信号完整，没有噪声干扰，设备没有故障，这五个数值应该是相等的，即均为真实周期值；如果计算出来的周期值不相同，则根据这些数据分别向下核对，根据其重复性确定周期值，进而数出周期数，从而实现了燃气表的集抄功能。

优选的，所述步骤a₂中若滤波与选择没有问题的话，则

优选的，所述步骤a₃中的

这三个比值与管网压力、管路、用气设备等因素没有关系。

优选的，a₁所述压力传感器可以为差压传感器，也可以为绝压传感器，其目的是测出膜式燃气表输气端的压力波动情况。

(三)有益效果

本发明提供了一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该膜式燃气表计量性能的在线监测方法，包括具体工作步骤和分析步骤，所述具体工作步骤包括以下步骤：a₁、根据膜式燃气表的内部结构及其原理，在忽略周期内压力波动时，其输气气流存在稳定的脉动现象，用压力传感器采样，对其压力波动的波形进行分析，每个周期内都有两个峰值与两个次峰值，a₂、设周期为T，第一个峰值到第一个次峰值的时间间隔为t₁，到第二个次峰值的时间间隔为t₂，到第二个峰值的时间间隔为t₃，a₃、对于一台特定的膜式燃气表，

这三个比值都是固定的，可设

属于设备的特征值，膜式燃气表出厂时标定并写入这三个特征值，记为第一组，a₄、除上述三个参数，设备初始时还需要写入

记为第二组，两个特征比值，可设

所述分析步骤包括以下步骤：b₁、若找不到与a₃中第一组特征值匹配的比值关系时，可能是因为表具计量误差过大或表具发生故障，b₂、如果燃气表发生了内部泄漏，发生了外力影响，发生了机械故障，影响到计量性能，根据燃气表内部结构，b₃、根据五个比值关系，可以算出五个周期值，如果信号完整，没有噪声干扰，设备没有故障，这五个数值应该是相等的，即均为真实周期值；如果计算出来的周期值不相同，则根据这些数据分别向下核对，可实现膜式燃气表计量性能的在线监视，达到了实现对膜式燃气表设备性能动态监测的目的，同时，通过对管道压力波动的监测与分析，间接实现了膜式燃气表的集抄与智能化，这对与存量表改造具有重大意义。

附图说明

图1为本发明气流压力波动的波形图；

图2为本发明滤波算法处理后波形图；

图3为本发明数学模型图；

图4为本发明燃气表和压力传感器的结构示意图。

图中，1燃气表、2压力传感器

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明实施例提供一种技术方案：一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法，包括燃气表1、压力传感器2、具体工作步骤和分析步骤，燃气表1的输气端固定安装有压力传感器2，具体工作步骤包括以下步骤：

a₁、根据膜式燃气表1的内部结构及其原理，在忽略周期内压力波动时，其输气气流存在稳定的脉动现象，用压力传感器2采样，对其压力波动的波形进行分析，每个周期内都有两个峰值与两个次峰值，两个次峰值位于两个峰值之间，峰值与次峰值的大小与压差有关，与连接的管路和设备有关，但峰值的分布则呈现出稳定的规律性，通过滤除管网波动，经过平滑、均值等滤波算法后得到波形图；

a₂、设周期为T，第一个峰值到第一个次峰值的时间间隔为t₁，到第二个次峰值的时间间隔为t₂，到第二个峰值的时间间隔为t₃，两个次峰值的时间间隔为t₄，第二个次峰值与第二个峰值的时间间隔为t₅，建立数学模型图；

a₃、对于一台特定的膜式燃气表1，

这三个比值都是固定的，可设

属于设备的特征值，膜式燃气表1出厂时标定并写入这三个特征值，记为第一组，在以后的运行过程中可以随时提取压力波形，通过滤波、去管网波动、找峰值、计算比值与比对比值，可以及时发现计量性能偏差与设备故障问题，并可以进一步判断计量误差大小，从而实现燃气表1计量误差的定量化分析，可以进一步筛查并数出周期数，从而实现燃气表1的集抄与收费；

a₄、除上述三个参数，设备初始时还需要写入

记为第二组，两个特征比值，可设

分析步骤包括以下步骤：

b₁、若找不到与a₃中第一组特征值匹配的比值关系时，可能是因为表具计量误差过大或表具发生故障；

b₂、如果燃气表1发生了内部泄漏，发生了外力影响，发生了机械故障，影响到计量性能，根据燃气表1内部结构，几乎没有可能对t₁、t₄、t₅三个数值施加等同影响，人们可分别假设t₁′、t₄′、t₅′为真实测量值，可以计算出三个周期：

把这三个周期值与t₃，即原写入特征周期做比较，偏差最大的周期值即为没有发生偏差时的“应当周期值T”，偏差值T′与应当周期值T的比值的百分数即为计量偏差

b₃、根据五个比值关系，可以算出五个周期值，如果信号完整，没有噪声干扰，设备没有故障，这五个数值应该是相等的，即均为真实周期值；如果计算出来的周期值不相同，则根据这些数据分别向下核对，根据其重复性确定周期值，进而数出周期数，从而实现了燃气表1的集抄功能。

本发明中，步骤a₂中若滤波与选择没有问题的话，则

本发明中，步骤a₃中的

这三个比值与管网压力、管路、用气设备等因素没有关系。

本发明中，压力传感器2可以为差压传感器，也可以为绝压传感器，其目的是测出膜式燃气表在用气过程中，输气端的压力波动情况。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法，包括燃气表(1)、压力传感器(2)、具体工作步骤和分析步骤，其特征在于：所述燃气表(1)的输气端固定安装有压力传感器(2)，其目的是测出燃气表内输气端的压力波动情况，所述具体工作步骤包括以下步骤：

a₁、根据膜式燃气表(1)的内部结构及其原理，在忽略周期内压力波动时，其输气气流存在稳定的脉动现象，用压力传感器(2)采样，对其压力波动的波形进行分析，每个周期内都有两个峰值与两个次峰值，两个次峰值位于两个峰值之间，峰值与次峰值的大小与压差有关，与连接的管路和设备有关，但峰值的分布则呈现出稳定的规律性，通过滤除管网波动，经过平滑、均值滤波算法后得到波形图；

a₂、设周期为T，第一个峰值到第一个次峰值的时间间隔为t₁，到第二个次峰值的时间间隔为t₂，到第二个峰值的时间间隔为t₃，两个次峰值的时间间隔为t₄，第二个次峰值与第二个峰值的时间间隔为t₅，建立数学模型图；

a₃、对于一台特定的膜式燃气表(1)，

这三个比值都是固定的，可设

属于设备的特征值，膜式燃气表(1)出厂时标定并写入这三个特征值，记为第一组，在以后的运行过程中随时提取压力波形，通过滤波、去管网波动、找峰值、计算比值与比对比值，可以及时发现计量性能偏差与设备故障问题，并进一步判断计量误差大小，从而实现燃气表(1)计量误差的定量化分析，进一步筛查并数出周期数，从而实现燃气表(1)的集抄与收费；

a₄、除上述三个参数，设备初始时还需要写入

记为第二组，两个特征比值，可设

所述分析步骤包括以下步骤：

b₁、若找不到与a₃中第一组特征值匹配的比值关系时，可能是因为表具计量误差过大或表具发生故障；

b₂、如果燃气表(1)发生了内部泄漏，发生了外力影响，发生了机械故障，影响到计量性能，根据燃气表(1)内部结构，几乎没有可能对t₁、t₄、t₅三个数值施加等同影响，分别假设t₁′、t₄′、t₅′为真实测量值，计算出三个周期：

把这三个周期值与t₃，即原写入特征周期做比较，偏差最大的周期值即为没有发生偏差时的“应当周期值T”，偏差值T′与应当周期值T的比值的百分数即为计量偏差

b₃、根据五个比值关系，算出五个周期值，如果信号完整，没有噪声干扰，设备没有故障，这五个数值应该是相等的，即均为真实周期值；如果计算出来的周期值不相同，则根据这些数据分别向下核对，根据其重复性确定周期值，进而数出周期数，从而实现了燃气表(1)的集抄功能。

2.根据权利要求1所述的一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法，其特征在于：所述步骤a₂中若滤波与选择没有问题的话，则

3.根据权利要求1所述的一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法，其特征在于：所述步骤a₃中的

这三个比值与管网压力、管路、用气设备因素没有关系。

4.根据权利要求1所述的一种膜式燃气表计量性能的在线监测方法，其特征在于：a₁中的压力传感器采用差压传感器或绝压传感器，其目的是测出燃气表输气端的压力波动情况。

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