这里先介绍如何抗过载。设计 时适当选择动文丘里管类靶1环形的后端面与表壳4出口孔道环形的前端面间的距离,使 得规定测量条件下双孔悬臂梁2最大挠度小于该距离,两个环形的端面相互不会接触,不 影响正常测量。但在出现不正常的大脉冲流量时,则动文丘里管类革El 1超标的向后位移量 使其环形的后端面与固定不动的表壳4出口孔道环形的前端面接触,将过大的推力作用在 表壳4上,防止其损坏双孔悬臂梁2。
[0020] 为了燃气表信号远传的需要,力传感器采用了 8管脚单芯片的XTR115型二线制电 流变送器,其通信与供电线路合一,无需再单独敷设通信缆线。本燃气表采用每单元设一总 表,每户一分表的工作模式,以大幅减少每户分表的造价。本远传燃气表自身不设电源,由 远处总表的电源通过上述两根通信、供电共用线缆供电。分表仅实时测量燃气的瞬时燃气 量、由总表统一对各表瞬时燃气量进行累计燃气量的积算并统一给各分表供电。通常使用 智能化总表和模拟化分表,总表对各分表分时供电,即仅在对某块分表采样以读取其瞬时 燃气量值时,才对其供电,这既大大减小了总表电源容量,又大大减小了各块分表的功耗。 当分表输出为4~20mA直流信号,总表电源为24V直流电压时,采样时间4s,采样开关闭 合时间<0.02s,则每块分表月耗电仅1度。这个耗电量虽然可能比仅在读取累计值时才通 电的光电直读式远传燃气表的耗电量多一些,但这个耗电量显然可以满足远传燃气表经济 运行的要求,何况其还有进一步减少的可能。另外,由于分表输出的是4~20mA活零点的 直流信号,使得智能总表很容易判断各分表断线和短路故障。最后值得一提的是,本远传 燃气表的每块分表都是采取安全火花防爆设计方法的本质安全仪表,当用户燃气泄漏时, 燃气表故障产生的安全火花的能量是不足以引爆可燃气体的;而且燃气管道只引到分表而 不必引到设在楼梯间等处的总表,总表和每块分表间只有两根线缆连接。力传感器电路以 单芯片的XTR115型二线制电流变送器为主体,总表引出的两根线缆分别接至每块分表力 传感器电路XTRl 15的4、7管脚,给XTRl 15供电并接受其输出的4~20mA直流信号的瞬时 燃气值,贴在双孔悬臂梁上的应变片组成的电桥由XTR115的1、3管脚间接供电。安全火花 防爆设计包括两条措施:一是XTR115外接的几个电子元件中没有电感器,电容器数值很也 小(0. 01 μ F)并可并联二极管消除不安全火花,这种电路设计既有利于缩短每块分表对应 的总表采样开关闭合所需的时间,又有利于防止分表电路产生不安全火花;二是总表直流 电源中设有限流、限压的防爆栅电路,可防止过电流、过电压经两根线缆窜入分表。上述第 一条措施使得危险场所(分表处有燃气管道)不产生不安全火花,第二条措施使得安全场所 (总表处无燃气管道)的不安全火花到不了危险场所。
[0021] 实施例二 在图2的实施方案中,可以看出本实施例与图1的实施例在结构上有很多相同之处,只 是两者的力传感器有所不同。在本实施例中,力传感器的弹性元件采用了薄圆筒壁的挠性 管弹性体9,动文丘里管类靶1固定连接在测量杆8下端,测量杆8上端与挠性管弹性体9 较厚的圆筒顶盖固定连接。当被测燃气流过动文丘里管类靶1时,燃气的流动在动文丘里 管类靶1上产生了一个与燃气流量相对应的推力,此推力通过测量杆8传递到挠性管弹性 体9上,在挠性管弹性体9薄壁圆筒上产生弯矩作用,紧贴于挠性管弹性体9外表面上的四 个应变片3组成的测量电桥失去平衡,产生对应于推力大小的不平衡电压输出,力传感器 后续电路通过对该电压输出做进一步处理即可知被测流量大小。
[0022] 上述挠性管弹性体结构形式是目前新型靶式流量计常用的结构形式,不同的是在 这里测量杆8下面固定的是动文丘里管类靶1,而新型靶式流量计下面固定的是圆盘靶。由 于动文丘里管类靶1采用非金属材质制造,因此其并不比金属材质的圆盘靶重多少。从图2 可以看出,由于动文丘里管类靶的结构特点,和实施例一中的情况相同,新型靶式流量计抗 过载能力较差的问题可以得到很好的解决,这里不再赘述。同样,新型靶式流量计容易受介 质温度变化影响产生温漂的解决方案可参见实施例四。在性能方面,由于文丘里管的形状 特点,当被测燃气流过动文丘里管类靶1的中部通孔时,燃气流动产生的涡流区域很小,因 此动文丘里管类靶1比圆盘靶的阻力损失小很多、防堵塞能力也更强。又由于被测燃气主 要流过动文丘里管类靶1中部通孔,而不像靶式流量计那样,被测燃气需要流过圆盘靶与 测量管之间的环形缝隙,因此类靶式燃气表可测量更小管径的流量。
[0023] 实施例三 在图3的实施方案中,可以看出本实施例与图1的实施例在结构上有很多相同之处,只 是两者的传感器有所不同。在本实施例中,采用了差动电容结构的电容式位移传感器,其核 心元件是两组对称安装的电容,即两片固定不动的电容静电极11和两片随杯形测量杆14 上部的弹性管13摆动的电容动电极10组成的两组变参数电容。两组变参数电容采用差动 电容结构,可以提高燃气表的灵敏度和量程比。从图3可以看出,文丘里管类靶1固定安装 在杯形测量杆14上,杯形测量杆14密封连接在弹性管13上,弹性管13密封连接在基座17 上,基座17密封连接在表壳盖5上。两组变参数电容的差动电容值输入至电容读取芯片 12,电容读取芯片12和两片电容静电极11均固定安装在绝缘支承棒15上,电容读取芯片 12的信号、电源导线由出线孔16引出。两组变参数电容的两片电容动电极10能随着杯形 测量杆14的微小偏移而发生位移,而两片电容静电极11的位置固定不动。当燃气流过动 文丘里管类靶1中部通孔,进而使杯形测量杆14受力,电容动电极10随着弹性管13弯转 而产生微小偏移时,两组电容的电容极间距都发生了变化:一组电容极间距减小,电容 值增大;另一组电容极间距增加,电容值减小。原本对称安装、电容值相同的两组电容产 生了一个电容差值,从而间接实现了动文丘里管类靶1所受力和电容差值之间的转换。电 容式位移传感器后续电路只要对这个电容差值做进一步处理,就可得到与被测流量对应的 输出信号值。电容式位移传感器上述测量原理可简述如下。
[0024] 若动文丘里管类靶1受到燃气冲击时,受力为連,电容动电极10随杯形测量杆 14发生微小偏移?ζ:,而电容原始极间距为4 , 相对于也极为微小,则差动电容值总 与偏移存在以下关系:
式中,% 1--两组电容的电容值邊--介电常数;恶--极板相对面积。
[0025] 由上式可以得出以下关系:
即体积流量与差动电容值的开方存在线性关系,因此可以通过检测差动电容值 来判断体积流量的大小。
[0026] 实施例四 图4是一个测量高温燃气时抑制温漂的实施方案,可以看出本实施例与图1的实施 例在结构上几乎完全相同,只是为了达到有效抑制动文丘里管类靶式燃气表温度漂移的目 的,在适当