CN209355998U - 一种防爆风量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风量测量领域，尤其涉及一种防爆风量测量装置，其不同之处在于：其包括防爆机箱、传感器和探杆；所述探杆连接于传感器的信号输入端，所述传感器的信号输出端连接于防爆机箱的信号输入端；所述防爆机箱包括防爆外壳、供电电源、主控板和安全栅，所述供电电源、主控板和安全栅均设于防爆机箱内，所述安全栅包括第一安全栅和第二安全栅，所述第一安全栅电连接于传感器的信号输出端和主控板的信号输入端之间，所述第二安全栅电连接于传感器的电源供电端和供电电源之间。本实用新型隔离效果好、防爆性强。

Description

一种防爆风量测量装置

技术领域

本实用新型涉及风量测量领域，尤其涉及一种防爆风量测量装置。

背景技术

在矿山、电力、烟草、医药等领域需要对管道内的风量进行实时监测，但在石油，化工等易燃易爆的工业场合中，稍有不慎就可能会引起***，造成人员伤亡和经济损失，因此在含有***气氛的场合，需要使用具有防爆功能的仪表；现有的风量测量设备并不具备防爆功能，增加了安全隐患，不符合安全性的技术指标，极易造成重大的经济损失和人员伤亡。

鉴于此，为克服上述缺陷，提供一种防爆风量测量装置成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了提供一种防爆风量测量装置，隔离效果好、防爆性强。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案为：一种防爆风量测量装置，包括防爆机箱、传感器和探杆；所述探杆连接于传感器的信号输入端，所述传感器的信号输出端连接于防爆机箱的信号输入端；所述防爆机箱包括防爆外壳、供电电源、主控板和安全栅，所述供电电源、主控板和安全栅均设于防爆机箱内，所述安全栅包括第一安全栅和第二安全栅，所述第一安全栅电连接于传感器的信号输出端和主控板的信号输入端之间，所述第二安全栅电连接于传感器的电源供电端和供电电源之间。

按以上方案，所述防爆外壳包括底座、上盖和用于连接底座与上盖的紧固件；所述上盖底部设有底沿，底座顶部设有顶沿，所述底沿和顶沿上均相对应设有连接通孔，所述紧固件穿过底沿和顶沿上的连接通孔将底座和上盖连接；所述上盖底沿底部设有凹槽，凹槽内嵌设有密封条；所述底座一侧设有接线头；防爆外壳可拆卸且密封性好，方便装配且密封性强，增强装置的稳定性。

按以上方案，所述底座和上盖的材质均为铸铝合金；减轻重量的同时，具有很好的防爆、隔离效果。

按以上方案，所述供电电源为24V直流开关电源；用于将外部的220V交流电转化为给测量装置供电的24V直流工作电压。

按以上方案，所述主控板上设有主控电路，所述主控电路包括电源模块、AD采集模块、单片机模块、DA转换模块、电流信号放大模块、电压信号放大模块、输出方式选择模块；其中，所述电源模块的输入端连接供电电源的输出端，所述电源模块的输出端连接电源模块、 AD采集模块、单片机模块、DA转换模块、电流信号放大模块、电压信号放大模块和输出方式选择模块的电源端；所述AD采集模块的信号输入端连接传感器，所述AD采集模块的信号输出端连接单片机模块的信号输入端，所述单片机模块的信号输出端连接DA转换模块的信号输入端，所述电流信号放大模块和电压信号放大模块并联连接于DA转换模块的信号输出端，所述输出方式选择模块与电流信号放大模块和电压信号放大模块的信号输出端均连接；主控电路对传感器检测的信号进行处理后输出标准的0～20mA或0～10V信号至外部另设的显示装置；两种输出信号方式的电路集成在一个整体电路中，电源模块、AD采集模块、单片机模块、和DA转换模块均为公用，增加了输出方式选择模块可根据客户要求通过输出方式选择进行选择，降低成本。

按以上方案，所述安全栅为齐纳式安全栅；齐纳式安全栅运用快速熔断器、限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制，从而保证输出到危险区的能量，保证现场安全；原理简单、价格低廉。

按以上方案，所述传感器为差压传感器，所述差压传感器包括高压接收端和低压接收端。

按以上方案，所述探杆包括测量管、采样管、连接头和封头；所述测量管的横截面为菱形，所述测量管内轴向设有两个通孔形成静压均值腔和全压均值腔，所述静压均值腔和全压均值腔相对分布在菱形的对角侧；所述测量管靠近静压均值腔的对角处侧壁设有与静压均值腔连通的静压测量孔，所述测量管靠近全压均值腔的对角处侧壁设有与全压均值腔连通的全压测量孔；所述采样管设于测量管一端，所述采样管内轴向设有静压引压管和全压引压管；所述静压引压管一端外壁与静压均值腔内壁密封连接，另一端连接于所述低压接收端；所述全压引压管一端外壁与全压均值腔内壁密封连接，另一端连接于所述高压接收端；所述连接头包括第一连接螺母、第二连接螺母和锁紧螺母，所述第一连接螺母一端轴向套设于测量管靠近采样管的一端，第一连接螺母另一端向采样管方向延伸；所述第二连接螺母套设于采样管外壁且一端连接于所述第一连接螺母另一端；所述锁紧螺母套设于第一连接螺母外侧用于将第一连接螺母紧固在测量管上；所述封头设于测量管另一端用于密封静压均值腔和全压均值腔；采用了菱形截面的测量管，在传统的圆形截面均速管因流体分离点不同造成误差的基础上，菱形截面的测量管在相对于圆形截面的测量管来说，在分切流体的方向上更加具有导向性，使得背风面静压测量孔处于稳流区的气流更稳定，气压更不易受紊乱气流影响，因此测得的风速值更精准。

按以上方案，所述静压测量孔和全压测量孔的数量为多个且沿测量管延伸方向水平排列；所述静压测量孔和全压测量孔的位置相对于测量管的轴线对称；所测全压反映风管中某一径向流速，因流速不等，所测全压也不相等，静压测量孔和全压测量孔对应设置测得的是相同测点的风量，全压均值腔和静压均值腔混合各点风量，以平均风量作为风速计算的基础，进一步提高测量的准确度；多点设置测量孔，即使被堵一两个，也不致影响测量结果。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型将整个测量装置划分为危险区和安全区两个区域，危险区指的是传感器测量部分，安全区指主控板上主控电路部分，其中一个安全栅的一端连接供电电源，另一端连接传感器电源供电端，另一个安全栅一端连接传感器信号输出端，另一端连接主控板；其目的都是隔离传感器危险区和主控电路安全区；安全栅限制了送往安全区电路的能量，防止危险区电路的危险能量串入安全区电路，从而起到防爆、隔离的作用；本实用新型还采用防爆外壳对主控电路安全区进行保护，进一步增强防爆性能，保证测量装置的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例整体结构示意图；

图2为本实施例中防爆机箱和传感器的结构框图；

图3为本实施例中探杆的整体结构示意图；

图4为本实施例中探杆的俯视结构示意图；

图5为图4沿A-A线的剖视图；

图6为图4沿B-B线的剖视图；

图7为图6中局部C的放大结构示意图；

图8为本实施例中主控板上主控电路的电路框图；

图9为本实施例电源模块中+24V转+18V、+5V和VDD的电路图；

图10为本实施例电源模块中+5V转-5V的电路图；

图11为本实施例电源模块中+18V转REFV1和REFV2的电路图；

图12为本实施例中AD采集模块的电路图；

图13为本实施例中单片机模块的电路图；

图14为本实施例中DA转换模块的电路图；

图15为本实施例中电压信号放大模块的电路图；

图16为本实施例中电流信号放大模块的电路图；

图17为本实施例中输出方式选择模块的电路图。

附图标记：

1、防爆机箱；101、底座；102、上盖；103、紧固件；104、接线头；1041、第一接线头；1042、第二接线头；105、供电电源；106、主控板；107、安全栅；1071、第一安全栅；1072、第二安全栅；

2、传感器；201、低压接收端；202、高压接收端；

3、探杆；301、测量管；3011、静压均值腔；3012、全压均值腔；3013、静压测量孔；3014、全压测量孔；3015、空腔；302、采样管；3021、静压引压管；3022、全压引压管；303、连接头；3031、第一连接螺母；3031a、卡爪；3032、第二连接螺母；3033、锁紧螺母；3033a、凸台；304、封头；305、防折弯头；306、安装组件；3061、安装法兰盘；3062、安装螺母。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

请参考图1至图17，本实用新型为一种防爆风量测量装置。

参阅图1，所述测量装置包括防爆机箱1、传感器2和探杆3；探杆3连接于传感器2的信号输入端，传感器2的信号输出端连接于防爆机箱1的信号输入端。

结合图1和图2，防爆机箱1包括防爆外壳、供电电源105、主控板106和安全栅107，供电电源105、主控板106和安全栅107均设于防爆机箱1内，安全栅107包括第一安全栅1071和第二安全栅1072，第一安全栅1071电连接于传感器2的信号输出端和主控板106的信号输入端之间，第二安全栅1072电连接于传感器2的电源供电端和供电电源105之间。

第一安全栅1071和第二安全栅1072均为齐纳式安全栅107，均用于隔离传感器2危险区(非本安电路)和主控板106电路安全区(本安电路)，齐纳式安全栅107的安全保护作用，实际上是运用齐纳二极管分流的电阻和限流作用，对能量进行限制，由于安全栅107的功能，且不论发生任何故障都保证传输到现场的能量是一个安全值，从而保证现场安全。

防爆外壳用于保护主控板106上的主控电路，防爆外壳包括底座101、上盖102和用于连接底座101与上盖102的紧固件103；底座101和上盖102均由铸铝合金材料制成，能够很好的起到隔离、防爆的作用；上盖102底部设有底沿，底座101顶部设有顶沿，所述底沿和顶沿上均相对应设有连接通孔，所述紧固件103穿过底沿和顶沿上的连接通孔将底座101 和上盖102连接；上盖102底沿内侧设有凹槽，凹槽内嵌设有密封条，所述密封条位于底座 101和上盖102之间保证增强防爆机箱1的密封性，密封条的材质为丁腈橡胶。

底座101一侧设有接线头104，所述接线头104包括第一接线头1041和第二接线头1042，第一接线头1041用于实现防爆机箱1与传感器2之间的信号传输，所述第二接线头1042用于实现外部电源和外部显示仪之间的信号传输；本实施例中，所述接线头104为铠装防爆接头。

供电电源105的输入端穿过第二接线头1042连接于外部用于获取220V交流电并将220V 交流电转换为24V直流电给测量装置提供电源，所述供电电源105为24V直流开关电源，型号为NES-35-24。供电电源105的输出端连接于第二安全栅1072后穿过第一接线头1041连接于传感器2的电源供电端；供电电源105的输出端还连接于主控板106用于给主控板106 上的主控电路提供工作电压。

本实施例中，传感器2为差压传感器2，型号为SDP2000；所述差压传感器2包括高压接收端202和低压接收端201；传感器2的电源供电端穿过第一接线头1041后连接至第二安全栅1072，获取24V工作电压，传感器2的信号输出端穿过第一接线头1041后连接至第一安全栅1071，输出探杆3测量的信号至主控板106。

参阅图3至图7，所述探杆3用于检测风管中的风速，本实施例中的探杆3包括测量管 301、采样管302、连接头303、封头304、防折弯管和安装组件306。

测量管301用于采集来流的全压和静压，测量管301的横截面为菱形，测量管301内轴向设有两个通孔形成静压均值腔3011和全压均值腔3012，静压均值腔3011和全压均值腔3012相对分布在菱形的对角侧；测量管301靠近静压均值腔3011的对角处侧壁设有与静压均值腔3011连通的静压测量孔3013，测量管301靠近全压均值腔3012的对角处侧壁设有与全压均值腔3012连通的全压测量孔3014；静压测量孔3013和全压测量孔3014的数量为多个且沿测量管301延伸方向水平排列，静压测量孔3013和全压测量孔3014的位置相对于测量管301的轴线对称；测量管301内轴向还设有另外两个通孔形成两个空腔3015，两个所述空腔3015相对分布在菱形的另一对角侧，菱形靠近这两个空腔3015的对角为锐角；所述菱形靠近静压均值腔3011和全压均值腔3012的两个对角为钝角，相对于传统的圆形测量管301，菱形由于流体分离点固定在两侧的锐角，因而不存在圆形截面因分离点变化引起的流量系数偏差，提高检测精度；测量管301为一体结构，其材质为6063航空铝材。本实施例中，规定如图6中箭头F所示的方向为探杆3的前端方向；对静压均值腔3011和全压均值腔3012后侧内壁由后向前进行扩孔，扩孔深度为约为30mm。

采样管302设于测量管301后端，采样管302内轴向设有静压引压管3021和全压引压管 3022，静压引压管3021前侧外壁与静压均值腔3011后侧内壁通过胶粘密封连接，全压引压管3022前侧外壁与全压均值腔3012后侧内壁通过胶粘密封连接；静压引压管3021后端连接差压传感器2低压接收端201，全压引压管3022后端连接差压传感器2高压接收端202，静压引压管3021和全压引压管3022接入测量管301的位置为扩孔位置，其目的是为了在不改变气流的体积前提下，接入采样管302，将差压导出至后部差压传感器2接收端；所述采样管302为橡胶软管。

连接头303包括第一连接螺母3031、第二连接螺母3032和锁紧螺母3033，第一连接螺母3031前部轴向套设于测量管301后部，第一连接螺母3031前部和中部内侧为与测量管301 外壁配合的方形孔，第一连接螺母3031前部为卡爪3031a，第一连接螺母3031中部外壁设有外螺纹，第一连接螺母3031后部内壁设有内螺纹，第一连接螺母3031后端向采样管302方向延伸；锁紧螺母3033套设于第一连接螺母3031外侧用于将第一连接螺母3031紧固在测量管301上，锁紧螺母3033后部内壁设有内螺纹实现与第一连接螺母3031之间的螺纹连接，锁紧螺母3033前部内壁为凸台3033a，锁紧螺母3033与第一连接螺母3031螺纹连接时，锁紧螺母3033向后轴向位移，凸台3033a压住卡爪3031a使卡爪3031a夹紧测量管301将第一连接螺母3031紧固在测量管301上；第二连接螺母3032套设于采样管302外壁且第二连接螺母3032前部外壁设有外螺纹实现与第一连接螺母3031后部内壁的螺纹连接；第二连接螺母3032后部设有外螺纹用于连接防折弯头305。连接头303进一步加强采样管302和测量管301之间的连接及密封性，防止测量管301或采样管302进水。

防折弯头305由盛央电子生产，其型号为MB25-P-16-S，防折弯头305套设于采样管302 外侧，防折弯头305前端设有内螺纹实现与第二连接螺母3032之间的螺纹连接。

安装组件306用于将测量管301安装固定于风管中对风管中的来流进行风速测量，安装组件306包括安装法兰盘3061和安装螺母3062，安装法兰盘3061轴向套设于测量管301外壁，安装螺母3062套设于安装法兰盘3061外侧用于将安装法兰盘3061紧固在测量管301上；安装法兰盘3061后部结构与第一连接螺母3031前部结构相同，安装法兰盘3061前部设有安装螺孔用于将测量装置安装于风管中，安装锁母结构和锁紧螺母3033相同，安装法兰盘3061 和安装螺母3062之间的连接方式与第一连接螺母3031和锁紧螺母3033之间的连接方式相同。

封头304设于测量管301前端用于密封静压均值腔3011和全压均值腔3012，封头304 后端设有与测量管301内轴向设置的四个通孔配合的圆柱，圆柱***通孔内来密封测量管301 前端。

本实施例中，将测量管301通过安装法兰盘3061固定在风管上，将全压测量孔3014对准迎风面，测来流总压，将其通过采样管302传输至差压传感器2的高压接收端202和低压接收端201，即可测差压值，经过后续主控板106的信号处理，测得风管中的风量值。

参阅图8至图17，本实施例中，主控板106上的主控电路包括电源模块、AD采集模块、单片机模块、DA转换模块、电流信号放大模块、电压信号放大模块、输出方式选择模块；其中，所述电源模块的输入端连接供电电源105的输出端，所述电源模块的输出端连接电源模块、AD采集模块、单片机模块、DA转换模块、电流信号放大模块、电压信号放大模块和输出方式选择模块的电源端用于给上述模块供电；AD采集模块的信号输入端连接通过第一安全栅1071连接至传感器2的信号输出端，AD采集模块的信号输出端连接单片机模块的信号输入端，单片机模块的信号输出端连接DA转换模块的信号输入端，电流信号放大模块和电压信号放大模块并联连接于DA转换模块的信号输出端，输出方式选择模块与电流信号放大模块和电压信号放大模块的信号输出端均连接。

电源模块采用LM317和LM7818芯片将开关电源的24V电压转换为18V工作电压，通过 LM7805芯片将18V工作电压转换为+5V工作电压，通过LM1117对5V工作电压进行电流限制和热保护转换为VDD工作电源，通过TPS60400芯片将+5V工作电压转换为-5V工作电压，通过LM336芯片将18V工作电压转换为参考电压REFV1和REFV2；AD采集模块采用ADS1100芯片接收来自传感器2的信号并将接收的模拟信号转换为单片机可以处理的数字信号；单片机模块中单片机的型号为STC12C5a60S2；DA转换模块采用DAC7512将单片机的数字信号转换为模拟信号，电流信号放大模块和电压信号放大模块均采用两个LM258芯片将DA转换模块输出的模拟信号进行放大为标准信号，最后通过输出方式选择模块，选择电流或电压输出方式后输出检测的标准信号。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种防爆风量测量装置，其特征在于：包括防爆机箱(1)、传感器(2)和探杆(3)；所述探杆(3)连接于传感器(2)的输入端，所述传感器(2)的信号输出端连接于防爆机箱(1)的信号输入端；

所述防爆机箱(1)包括防爆外壳、供电电源(105)、主控板(106)和安全栅(107)，所述供电电源(105)、主控板(106)和安全栅(107)均设于防爆机箱(1)内，所述安全栅(107)包括第一安全栅(1071)和第二安全栅(1072)，所述第一安全栅(1071)电连接于传感器(2)的信号输出端和主控板(106)的信号输入端之间，所述第二安全栅(1072)电连接于传感器(2)的电源供电端和供电电源(105)之间。

2.根据权利要求1所述的防爆风量测量装置，其特征在于：所述防爆外壳包括底座(101)、上盖(102)和用于连接底座(101)与上盖(102)的紧固件(103)；所述上盖(102)底部设有底沿，底座(101)顶部设有顶沿，所述底沿和顶沿上均相对应设有连接通孔，所述紧固件(103)穿过底沿和顶沿上的连接通孔将底座(101)和上盖(102)连接；所述上盖(102)底沿底部设有凹槽，凹槽内嵌设有密封条；所述底座(101)一侧设有接线头(104)。

3.根据权利要求2所述的防爆风量测量装置，其特征在于：所述底座(101)和上盖(102)的材质均为铸铝合金。

4.根据权利要求1所述的防爆风量测量装置，其特征在于：所述供电电源(105)为24V直流开关电源。

5.根据权利要求1所述的防爆风量测量装置，其特征在于：所述主控板(106)上设有主控电路，所述主控电路包括电源模块、AD采集模块、单片机模块、DA转换模块、电流信号放大模块、电压信号放大模块、输出方式选择模块；

其中，所述电源模块的输入端连接供电电源(105)的输出端，所述电源模块的输出端连接电源模块、AD采集模块、单片机模块、DA转换模块、电流信号放大模块、电压信号放大模块和输出方式选择模块的电源端；

所述AD采集模块的信号输入端连接传感器(2)，所述AD采集模块的信号输出端连接单片机模块的信号输入端，所述单片机模块的信号输出端连接DA转换模块的信号输入端，所述电流信号放大模块和电压信号放大模块并联连接于DA转换模块的信号输出端，所述输出方式选择模块与电流信号放大模块和电压信号放大模块的信号输出端均连接。

6.根据权利要求1所述的防爆风量测量装置，其特征在于：所述安全栅(107)为齐纳式安全栅(107)。

7.根据权利要求1所述的防爆风量测量装置，其特征在于：所述传感器(2)为差压传感器(2)，所述差压传感器(2)包括低压接收端(201)和高压接收端(202)。

8.根据权利要求7所述的防爆风量测量装置，其特征在于：所述探杆(3)包括测量管(301)、采样管(302)、连接头(303)和封头(304)；

所述测量管(301)的横截面为菱形，所述测量管(301)内轴向设有两个通孔形成静压均值腔(3011)和全压均值腔(3012)，所述静压均值腔(3011)和全压均值腔(3012)相对分布在菱形的对角侧；所述测量管(301)靠近静压均值腔(3011)的对角处侧壁设有与静压均值腔(3011)连通的静压测量孔(3013)，所述测量管(301)靠近全压均值腔(3012)的对角处侧壁设有与全压均值腔(3012)连通的全压测量孔(3014)；

所述采样管(302)设于测量管(301)一端，所述采样管(302)内轴向设有静压引压管(3021)和全压引压管(3022)；所述静压引压管(3021)一端外壁与静压均值腔(3011)内壁密封连接，另一端连接于所述低压接收端(201)；所述全压引压管(3022)一端外壁与全压均值腔(3012)内壁密封连接，另一端连接于所述高压接收端(202)；

所述连接头(303)包括第一连接螺母(3031)、第二连接螺母(3032)和锁紧螺母(3033)，所述第一连接螺母(3031)一端轴向套设于测量管(301)靠近采样管(302)的一端，第一连接螺母(3031)另一端向采样管(302)方向延伸；所述第二连接螺母(3032)套设于采样管(302)外壁且一端连接于所述第一连接螺母(3031)另一端；所述锁紧螺母(3033)套设于第一连接螺母(3031)外侧用于将第一连接螺母(3031)紧固在测量管(301)上；

所述封头(304)设于测量管(301)另一端用于密封静压均值腔(3011)和全压均值腔(3012)。

9.根据权利要求8所述的防爆风量测量装置，其特征在于：所述静压测量孔(3013)和全压测量孔(3014)的数量为多个且沿测量管(301)延伸方向水平排列；所述静压测量孔(3013)和全压测量孔(3014)的位置相对于测量管(301)的轴线对称。