[發明專利]一種民用燃氣能量計量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710081660.0
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106706064A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 杜廣生;劉正剛;李冬;張蒙
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01F22/00
• 分類號: G01F22/00;G01F22/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

1.民用燃氣能量計量裝置，其特征在于，包括上表殼和下表殼，所述的上表殼設于下表殼的上部，所述的下表殼的內部橫向安裝有超聲波測量管道，所述的超聲波測量管道的一端與進氣口連通，所述的超聲波測量管道的另一端與出氣口連通；所述的超聲波測量管道的內部設有一對斜向布置的超聲波換能器，所述的上表殼的內部設有壓力傳感器和溫度傳感器。

2.如權利要求1所述的民用燃氣能量計量裝置，其特征在于，所述的超聲波換能器設于超聲波測量管道的兩端內部，用于交替發射和接收對方的超聲波信號，采集超聲波順逆流時差。

3.如權利要求2所述的民用燃氣能量計量裝置，其特征在于，所述的超聲波測量管道內部為矩形腔體，所述的矩形腔體內設有五層等間距的導流片。

4.如權利要求1所述的民用燃氣能量計量裝置，其特征在于，所述的進氣口和出氣口垂直于超聲波測量管道，所述的進氣口和出氣口延伸至上表殼的上部。

5.如權利要求1-4任一所述的民用燃氣能量計量裝置的計量方法，其特征在于，燃氣經進氣口進入燃氣能量計量裝置內部，后流經超聲波測量管道，并在導流片的整流作用下，使得流經矩形腔體內部由于五個導流片分割成的六個小腔室內的來流分布均勻；此時，一對斜向布置的超聲波換能器交替發射和接收對方的超聲波信號，采集時差得到燃氣在供氣狀態下的體積流量q_g，溫度傳感器采集溫度T_g，壓力傳感器采集壓力P_g。

6.如權利要求5所述的民用燃氣能量計量裝置的計量方法，其特征在于，燃氣在標準狀態下的體積q_n為：

q_n＝q_g(P_g/P_n)(T_n/T_g)(Z_n/Z_g)(1)

其中，P_n為燃氣在標準狀態下的壓力，T_n為燃氣在標準狀態下的溫度，Z_n為標準狀態下的天然氣壓縮因子，Z_g為供氣狀態下的天然氣壓縮因子。

7.如權利要求6所述的民用燃氣能量計量裝置的計量方法，其特征在于，城市供氣管道內處于低壓時：

Z_n/Z_g＝1(2)

將(2)式代入(1)式得：

q_n＝q_g(P_g/P_n)(T_n/T_g)(3)

將燃氣視作理想氣體，理想氣體的狀態方程為：

pV＝mR_gT(4)

其中，

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

其中：p為壓強，T為絕對溫度，M為混合物的摩爾質量，M_i為組分i的相對分子質量，x_i為組分i的摩爾分數，R為通用氣體常數，R_g為混合物的氣體常數，m為燃氣的質量，N為燃氣各個組分的總數。

8.如權利要求7所述的民用燃氣能量計量裝置的計量方法，其特征在于，在已知來流燃氣的摩爾組成時，通過公式(4)—公式(6)實現燃氣的體積計量向燃氣的質量計量的轉換；

燃氣的質量發熱量H為：

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

其中：H_i為組分i的質量發熱量。

燃氣的能量計量通過下式實現：

E＝m·H(8)

其中：E為用戶消耗的燃氣能量。