可實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤z測的智能燃?xì)獗?/h1>
2017-07-05 13:22:46成都秦川科技發(fā)展有限公司邵澤華
上海煤氣 2017年3期
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可實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤z測的智能燃?xì)獗?/p>
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通過分析現(xiàn)有各種帶有閥門的膜式燃?xì)獗黹_關(guān)閥控制技術(shù)的特點(diǎn)，針對現(xiàn)有遠(yuǎn)程開閥技術(shù)存在的安全隱患，提出膜式燃?xì)獗響?yīng)具有安全開閥模式和戶內(nèi)燃?xì)獍矙z模式。通過在膜式燃?xì)獗韮?nèi)部安裝能檢測微小壓差的壓力傳感器，使燃?xì)獗碓陂_閥過程中能夠自動檢測下游管線有無泄漏，將開閥過程中存在的風(fēng)險降至最低，從而實(shí)現(xiàn)安全、可靠地開閥。采用這種具有安全檢測能力的智能燃?xì)獗?，輔之以燃?xì)饨?jīng)營者安全檢測制度的創(chuàng)新，使廣大的燃?xì)庥脩魠⑴c到定期逐戶安檢中來，保證管道燃?xì)饨?jīng)營者和用戶的長期安全。
燃?xì)庑孤?燃?xì)獗?壓力傳感器 安全切斷
0 引言
我國燃?xì)饽茉词聵I(yè)隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)得到了空前發(fā)展，相關(guān)燃?xì)饧夹g(shù)取得了很大的進(jìn)步，其消費(fèi)群體逐漸由城市向鄉(xiāng)鎮(zhèn)普及，極大的方便了人們的生活。雖然我國燃?xì)夤芾砑夹g(shù)取得了很大的進(jìn)步，但以往的燃?xì)獍踩珕栴}依然存在。伴隨燃?xì)庥脩羧后w的擴(kuò)大，燃?xì)庑孤┧鸬闹卸尽⒒馂?zāi)甚至爆炸事故相對數(shù)量有所下降，但絕對數(shù)量仍有增長趨勢，由于我國燃?xì)夤?yīng)以及人群密集居住的分布特點(diǎn)(燃?xì)夤艿冷佋O(shè)和供應(yīng)區(qū)域密集、人群密集地居住在小區(qū))，一旦發(fā)生燃?xì)庑孤﹩栴}，會造成重大傷亡和財產(chǎn)損失，往往影響公共安全，造成社會問題。
據(jù)博燃網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年我國共發(fā)生燃?xì)馐鹿?05起，造成1100余人受傷，百余人死亡，其中531起事故為居民用氣事故，90%以上的事故是燃?xì)庑孤?dǎo)致的，泄漏原因主要包括膠管老化、燃?xì)庥镁叱诜邸⑷粘Ｓ脷獠僮鞑划?dāng)、忘記關(guān)閥等。
對于燃?xì)庑袠I(yè)的從業(yè)者，應(yīng)首先關(guān)注燃?xì)馐褂弥写嬖诘臐撛诎踩珕栴}，無論是何種原因造成的燃?xì)庑孤細(xì)膺\(yùn)營商以及燃?xì)獗砩a(chǎn)廠商都應(yīng)當(dāng)能夠通過技術(shù)手段來防范。
當(dāng)前市場上各種帶有閥門的膜式燃?xì)獗恚O(shè)置閥門往往是出于商業(yè)目的(閥門存在的意義是為了使燃?xì)饨?jīng)營者有控制用戶燃?xì)獗硗夂蛿鄽獾哪芰?，保障自身商業(yè)利益)，而非安全考慮，只有具有安全切斷功能的燃?xì)獗淼拈y門起到了安全功能，但也存在安全隱患：當(dāng)燃?xì)饨?jīng)營者利用遠(yuǎn)程開關(guān)閥技術(shù)對燃?xì)獗磉M(jìn)行遠(yuǎn)程開閥時，若用戶燃?xì)庠罹唛_關(guān)處于開啟狀態(tài)，會造成燃?xì)庑孤?，釀成安全事故。本文介紹 一種內(nèi)置有燃?xì)庑孤z測裝置的智能燃?xì)獗?，可?shí)現(xiàn)用戶自主或通過向燃?xì)饨?jīng)營者申報后對燃?xì)獗砑捌湎掠喂芫€可能發(fā)生的燃?xì)庑孤┻M(jìn)行檢測，輔之以燃?xì)饨?jīng)營者安全檢測制度的創(chuàng)新，在為用戶帶來安全保障的同時，還為燃?xì)夤?yīng)商帶來諸多管理便利以及巨大經(jīng)濟(jì)效益。通過燃?xì)庑孤z測技術(shù)與燃?xì)獗戆踩袛嗉夹g(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了燃?xì)獗淼娜細(xì)庑孤└兄c自動安全切斷功能，有效保障了用戶的長期用氣安全。
1 燃?xì)庑孤z測裝置
目前市場上的燃?xì)獗泶蠖嗤ㄟ^外接燃?xì)庑孤﹫缶鱽韺?shí)現(xiàn)對燃?xì)庑孤┑母兄?，其原理是?dāng)空氣中檢測到的可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度時，會觸發(fā)報警器進(jìn)行聲光報警。一般的燃?xì)庑孤﹫缶鞔嬖谝欢ǖ牟蛔悖皇窃趫缶靼l(fā)出聲光報警之前，燃?xì)庖呀?jīng)有了一定程度的泄漏，存在安全隱患；二是廚房可能存在由于烹飪產(chǎn)生的乙醇等可燃?xì)怏w，被報警器檢測到后，會出現(xiàn)誤報警而關(guān)閥，影響用戶正常用氣；三是報警裝置作為電子產(chǎn)品，易老化，使用壽命短。
基于以上不足，筆者研究團(tuán)隊設(shè)想可以通過內(nèi)置壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤┑母兄?，從根源上保障燃?xì)庥脩舻纳敭a(chǎn)安全。當(dāng)前市場上主要存在的壓力傳感器均不適合用在燃?xì)獗韮?nèi)部：機(jī)械式體積大，無法安裝于燃?xì)獗韮?nèi)；電子式則需供電，能耗高，使用環(huán)境苛刻，易損壞，斷電后無法正常工作。筆者研究團(tuán)隊發(fā)明的燃?xì)獗韺Ｓ脡毫鞲衅?，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且成本低廉，能實(shí)現(xiàn)壓力傳感器內(nèi)置于燃?xì)獗?，解決了機(jī)械式壓力傳感器無法內(nèi)置于燃?xì)獗恚娮邮綁毫鞲衅髂芎母?、不可靠等問題。
1.1 燃?xì)庑孤z測裝置結(jié)構(gòu)及其工作原理
本安全切斷型智能燃?xì)獗韺Ｓ脡毫鞲衅?，已獲得國家專利授權(quán)(安全切斷型智能燃?xì)獗韺Ｓ脡毫鞲衅鳎篫L201420306746.0)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。燃?xì)獗韺Ｓ脡毫鞲衅髦饕赏鈿んw，以及外殼體內(nèi)部設(shè)有的壓力傳感皮膜組件、單刀單擲組件以及壓力異常值微調(diào)組件組成。
壓力傳感器外殼體主要包括內(nèi)部中空的上蓋、封閉該上蓋底端的底座以及封閉該上蓋頂端的密封蓋。外殼體具有燃?xì)膺M(jìn)氣口和空氣泄氣口。燃?xì)膺M(jìn)氣口與燃?xì)獬鰵馔策B接，當(dāng)燃?xì)獗韮?nèi)通入燃?xì)鈺r，燃?xì)饽軌蛲ㄟ^燃?xì)膺M(jìn)氣口進(jìn)入壓力傳感器內(nèi)部的第一腔室，其相對氣壓與燃?xì)夤鈮毫Ρ３忠恢?；空氣泄氣口是連通外部空氣與壓力傳感器第二腔室的接口，保持第二腔室的壓力與外部空氣壓力相同，其相對氣壓為零。需要說明的是，由于圖1剖切面選擇的關(guān)系，空氣泄氣口不能直接展現(xiàn)出來，為便于理解，在圖1中用虛線表示其設(shè)置位置。
圖1 壓力傳感器的結(jié)構(gòu)
壓力傳感皮膜組件主要由皮膜片與皮膜板共同組成。壓力傳感皮膜組件將外殼體分隔為第一腔室與第二腔室兩部分，并利用第一腔室與第二腔室中微調(diào)彈簧的壓力差來控制單刀單擲開關(guān)的斷開或閉合。具體為壓力傳感皮膜組件所受到的力來自于第一腔室的燃?xì)夤鈮毫偷诙皇抑形⒄{(diào)彈簧的壓力的合力，在合力的作用下壓力傳感皮膜組件會通過位置的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)兩個腔室壓力的平衡，而壓力傳感皮膜組件在位置調(diào)整過程中會帶動單刀單擲開關(guān)組件的閉合或斷開，從而實(shí)現(xiàn)異常壓力的感知。
燃?xì)鈮毫Ξ惓Ｖ凳峭ㄟ^壓力異常值微調(diào)組件進(jìn)行設(shè)定與調(diào)節(jié)的。壓力異常值微調(diào)組件包含有微調(diào)彈簧、微調(diào)螺栓、螺紋鑲件、導(dǎo)向柱。在壓力異常值微調(diào)組件中，微調(diào)螺栓與安裝在上蓋中的螺紋鑲件配合連接，利用螺紋的作用調(diào)節(jié)微調(diào)螺栓來壓緊或放松微調(diào)彈簧，而微調(diào)彈簧受壓所形成的壓力即為設(shè)定的壓力異常值(本文所設(shè)壓力異常值符合《切斷型膜式燃?xì)獗怼?CJ/T 449—2014)要求，為0.4 kPa)。當(dāng)燃?xì)鈮毫Υ笥谠O(shè)定的壓力異常值時，第一導(dǎo)電觸點(diǎn)與第二導(dǎo)電觸點(diǎn)分離，燃?xì)獗碚９ぷ鳎划?dāng)燃?xì)鈮毫π∮诨虻扔谠O(shè)定的壓力異常值時，第一導(dǎo)電觸點(diǎn)與第二導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸而形成閉合導(dǎo)電回路，將產(chǎn)生電信號而被燃?xì)獗硭兄?/p>
如圖1所示，在這個法治體系中，家規(guī)是這邏輯結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)，經(jīng)由家規(guī)和族律又衍生出國法，從而形成了一個“人”字形狀的結(jié)構(gòu)。在三者之間互有交叉，相互融合，形成了“你中有我，我中有你”的密不可分的邏輯體系，體現(xiàn)了中國古代社會管理在理論與實(shí)踐、邏輯與歷史的統(tǒng)一。
彈簧片、第一導(dǎo)電觸點(diǎn)及第二導(dǎo)電觸點(diǎn)是單刀單擲開關(guān)組件的主要組成部分。除此之外，單刀單擲開關(guān)組件還含有支架、壓片、觸片。支架連接著彈簧片和上蓋；觸片連接著第二導(dǎo)電觸點(diǎn)。其中，第一導(dǎo)電觸點(diǎn)為靜觸點(diǎn)，第二導(dǎo)電觸點(diǎn)為動觸點(diǎn)，它們均通過導(dǎo)線與燃?xì)獗淼碾娫催B接，當(dāng)它們相互接觸時，可形成閉合導(dǎo)電回路；反之，當(dāng)它們相互分離時，導(dǎo)電回路則將處于斷開狀態(tài)。具體過程為：在正常工作條件下，燃?xì)夤鈮毫φ?，第一腔室的壓力與燃?xì)夤鈮毫Ρ３忠恢?，并隨燃?xì)夤鈮毫Φ淖兓兓?，第一腔室施加給壓力傳感皮膜組件的壓力大于第二腔室中預(yù)先設(shè)定在微調(diào)彈簧上的壓力，此時第一導(dǎo)電觸點(diǎn)與第二導(dǎo)電觸點(diǎn)處于分離狀態(tài)，它們所形成的導(dǎo)電回路是斷開的；在燃?xì)鈮毫档蜁r，第一腔室的壓力也隨之降低，此時為保持力的平衡，壓力傳感皮膜組件在第一腔室與第二腔室微調(diào)彈簧之間的壓力差作用下將向底座的方向移動，并帶動第二導(dǎo)電觸點(diǎn)向第一導(dǎo)電觸點(diǎn)靠近，當(dāng)燃?xì)鈮毫档椭令A(yù)先設(shè)定的壓力異常值時，第二導(dǎo)電觸點(diǎn)正好與第一導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸，即此時它們所形成的導(dǎo)電回路將處于閉合狀態(tài)，隨即產(chǎn)生電信號被燃?xì)獗砦㈦娔X控制器所接收，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)猱惓５蜌鈮旱母兄?/p>
燃?xì)庑孤z測裝置需要與安全切斷控制技術(shù)相結(jié)合才能真正保障用戶的用氣安全。當(dāng)用戶對燃?xì)庑孤顩r進(jìn)行檢測時，若有燃?xì)庑孤┑漠惓Ｇ闆r發(fā)生，安全切斷控制技術(shù)能夠使燃?xì)獗黹y門始終處于關(guān)閥狀態(tài)，直到故障修復(fù)才能正常開閥用氣，其具體控制方式如圖2所示。
圖2 燃?xì)獗硇孤z測與安全切斷控制技術(shù)原理
進(jìn)入自檢狀態(tài)的燃?xì)獗?，切斷閥在微電腦控制器控制下會短暫開閥，隨后關(guān)閥，壓力傳感器開始對表內(nèi)氣壓進(jìn)行檢測，若在120 s內(nèi)表內(nèi)壓力降至0.4 kPa，壓力傳感器會向微電腦控制器發(fā)出氣體異常電信號，微電腦控制器在接收到氣體異常電信號后將拒絕向切斷閥發(fā)出開閥指令，切斷閥會始終處于關(guān)閉狀態(tài)，并通過液晶顯示屏、蜂鳴器進(jìn)行輔助報警，而燃?xì)夤具h(yuǎn)程控制端也可以通過數(shù)據(jù)傳輸模塊接收到報警信息并及時做出處理。
1.2 檢測方法
具有燃?xì)庑孤z測裝置的智能燃?xì)獗肀眢w上裝有狀態(tài)恢復(fù)按鈕，當(dāng)燃?xì)鈮毫φr，在確保燃?xì)獗硐掠嗡虚y門保持密封的狀態(tài)下，操作復(fù)位按鈕可對已經(jīng)處于關(guān)閉狀態(tài)的燃?xì)獗磉M(jìn)行安全復(fù)位，復(fù)位成功即可正常使用燃?xì)?。通過狀態(tài)恢復(fù)按鈕用戶在家中即可自行對燃?xì)獗砑捌湎掠卧O(shè)備進(jìn)行檢漏。
使用狀態(tài)恢復(fù)按鈕前需要滿足以下條件：燃?xì)饽苷Ｊ褂茫脩魶]有欠費(fèi)；電源電量要在欠壓值以上；燃?xì)夤?yīng)壓力大于0.4 kPa；燃?xì)獗硐掠喂芫€開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)且燃?xì)獗聿荒軝z測到有氣流經(jīng)過；鎖定后已經(jīng)解鎖。
以上條件得到滿足后，用戶便可自主或向燃?xì)饨?jīng)營者申報進(jìn)行燃?xì)庑孤z測，自主檢測具體步驟如下：
(1)先將燃?xì)獗砩嫌稳細(xì)膺M(jìn)戶開關(guān)關(guān)閉，打開燃?xì)庠铋_關(guān)，消耗燃?xì)獗韮?nèi)燃?xì)?，表?nèi)壓力會隨著燃?xì)獾南亩档停?dāng)表內(nèi)壓力降至0.4 kPa時，內(nèi)置壓力傳感器會將氣體異常信號傳輸給微電腦控制器，從而控制閥門關(guān)閉；
(2)將燃?xì)獗硐掠嗡腥細(xì)忾_關(guān)關(guān)閉，包括燃?xì)庠?，熱水器等燃?xì)庠O(shè)備開關(guān)，打開燃?xì)獗砩嫌稳細(xì)膺M(jìn)戶開關(guān)，此時燃?xì)獗黹y門仍處于關(guān)閉狀態(tài)；
(3)按下狀態(tài)恢復(fù)按鈕，智能燃?xì)獗韺⑦M(jìn)入自檢狀態(tài)：閥門會短暫開閥，燃?xì)怆S即進(jìn)入燃?xì)獗砑捌鋬?nèi)置壓力傳感器內(nèi)，此過程開閥時間大概為2 s，等候時間為10 s，以保證對燃?xì)獗硐掠纬錃猓怀錃馔瓿珊箝y門將自動關(guān)閉，內(nèi)置壓力傳感器會對表內(nèi)氣體壓力進(jìn)行檢測，時間為120 s。
有時由于燃?xì)獗戆惭b位置等原因，用戶可能無法對燃?xì)庑孤┻M(jìn)行自主檢測，此時可以利用燃?xì)獗硖峁┑牡诙l途徑——申報檢測來進(jìn)行。申報檢測不需要自主檢測那么繁雜的操作，只需事先向燃?xì)饨?jīng)營者申報或者通過由燃?xì)饨?jīng)營者提供的軟件，在保證燃?xì)獗硐掠喂芫€開關(guān)關(guān)閉的條件下，授權(quán)燃?xì)饨?jīng)營者遠(yuǎn)程操作，使燃?xì)獗碜詣舆M(jìn)入燃?xì)庑孤z測狀態(tài)。
自檢過程中，若出現(xiàn)燃?xì)庑孤瑝毫鞲衅鞯谝磺皇业膲毫S之降低，壓力傳感皮膜組件將向底座的方向移動，并帶動第二導(dǎo)電觸點(diǎn)向第一導(dǎo)電觸點(diǎn)靠近，當(dāng)表內(nèi)燃?xì)鈮毫档椭令A(yù)先設(shè)定的壓力異常值時，第二導(dǎo)電觸點(diǎn)與第一導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸形成的導(dǎo)電回路將處于閉合狀態(tài)，并發(fā)出氣體異常電信號傳輸給微電腦控制器，控制閥門始終處于關(guān)閉狀態(tài)，直到故障排除方能正常用氣；若燃?xì)鉀]有發(fā)生泄漏，則壓力傳感器第一腔室和壓力傳感器第二腔室處于平衡狀態(tài)，第一導(dǎo)電觸點(diǎn)與第二導(dǎo)電觸點(diǎn)分離，微電腦控制器在沒有接收到氣體異常電信號的情況下，控制閥門正常開閥，用戶能夠正常使用燃?xì)狻?/p>
2 燃?xì)獍踩珯z查制度創(chuàng)新建議
根據(jù)國家及各地方相關(guān)法律法規(guī)，燃?xì)馄髽I(yè)均應(yīng)實(shí)施入戶安全檢查，并在與用戶簽訂用氣安全協(xié)議的過程中，確定入戶安全檢查的時間間隔。但事實(shí)上，很多城市燃?xì)馄髽I(yè)入戶安檢的效果并不十分理想，除了安檢結(jié)果真實(shí)性受人為因素影響較大外，在安檢過程中還會出現(xiàn)到訪不遇用戶的情況，安檢人員可能需要多次到訪才能完成安檢工作，嚴(yán)重影響工作效率。
安裝內(nèi)置有燃?xì)庑孤z測裝置的智能燃?xì)獗韺⒛軌蚪鉀Q這一問題，用戶在家中便可隨時對燃?xì)庑孤┣闆r進(jìn)行自主或申報檢測，實(shí)時掌握燃?xì)獍踩珷顩r，使得入戶安檢變得簡單高效?；诖耍?xì)饨?jīng)營者可根據(jù)需要修改入戶安全檢查制度：
(1)燃?xì)饨?jīng)營者可與用戶簽訂協(xié)議，由用戶通過自主檢測或申報檢測，定期向燃?xì)饨?jīng)營者提交燃?xì)獍踩珷顟B(tài)信息，以代替燃?xì)饨?jīng)營者上門檢測工作，作為回報，燃?xì)饨?jīng)營者可為協(xié)議用戶提供一定的價格優(yōu)惠或用氣減免；
(2)燃?xì)饨?jīng)營者應(yīng)與用戶互留聯(lián)系方式或提供相應(yīng)軟件，方便溝通，一來配合用戶燃?xì)庑孤z測，二來在用戶未定期發(fā)送燃?xì)庑孤z測數(shù)據(jù)時，提醒用戶。
3 結(jié)語
燃?xì)獗韺Ｓ脙?nèi)置壓力傳感器是智能燃?xì)獗淼膲毫Ω袘?yīng)單元，是燃?xì)庑孤z測技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，關(guān)系著燃?xì)庥脩舻纳敭a(chǎn)安全。本文所介紹的燃?xì)獗韮?nèi)置壓力傳感器一方面打破了傳統(tǒng)機(jī)械式壓力開關(guān)體積大，不能安裝于燃?xì)獗韮?nèi)的局限；另一方面彌補(bǔ)了電子式壓力開關(guān)成本高，在天然氣、煤氣、液化石油氣介質(zhì)下使用壽命短、易損壞、高能耗的不足。
燃?xì)馐褂弥羞€會遇到燃?xì)獾蜌鈮旱臓顩r，此時燃?xì)鈮毫π∮谡９鈮毫?，燃具無法點(diǎn)火或點(diǎn)火后易熄滅，如果用戶在燃?xì)馐褂眠^程中突然發(fā)生燃?xì)鈮毫Σ蛔阍斐扇細(xì)庥镁呦?，又未能及時發(fā)現(xiàn)并切斷燃?xì)忾_關(guān)，則為重大安全事故的發(fā)生埋下了隱患。智能燃?xì)獗韮?nèi)置壓力傳感器不僅可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤z測，還能實(shí)時監(jiān)控燃?xì)夤?yīng)壓力，用于燃?xì)獾蜌鈮焊兄?dāng)燃?xì)夤?yīng)壓力小于0.4 kPa時，會產(chǎn)生異常壓力電信號，與安全切斷技術(shù)一同保障用戶的燃?xì)馐褂冒踩?/p>
Intelligent Gas Meter Capable of Realizing Gas Leakage Detection
Chengdu Qinchuan Technology Development Co., Ltd. Shao Zehua
Based on the analysis of valve control technology of existing diaphragm gas meter, this paper states that the membrane type gas meter should have safety valve opening mode and indoor gas security mode, aiming the hidden security trouble in remote valve technology. By installing pressure sensor to detect tiny differential pressure, the gas meter can automatically check if the downstream pipeline leaks, minimize the risk exists in the process. This intelligent gas meter with safety testing capabilities, complemented by gas safety inspection system,could ensure the long-term safety of gas pipeline operators and users.
rgas leakage, gas meter, pressure sensor, safety cut-off
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成都秦川科技發(fā)展有限公司 邵澤華
通過分析現(xiàn)有各種帶有閥門的膜式燃?xì)獗黹_關(guān)閥控制技術(shù)的特點(diǎn)，針對現(xiàn)有遠(yuǎn)程開閥技術(shù)存在的安全隱患，提出膜式燃?xì)獗響?yīng)具有安全開閥模式和戶內(nèi)燃?xì)獍矙z模式。通過在膜式燃?xì)獗韮?nèi)部安裝能檢測微小壓差的壓力傳感器，使燃?xì)獗碓陂_閥過程中能夠自動檢測下游管線有無泄漏，將開閥過程中存在的風(fēng)險降至最低，從而實(shí)現(xiàn)安全、可靠地開閥。采用這種具有安全檢測能力的智能燃?xì)獗?，輔之以燃?xì)饨?jīng)營者安全檢測制度的創(chuàng)新，使廣大的燃?xì)庥脩魠⑴c到定期逐戶安檢中來，保證管道燃?xì)饨?jīng)營者和用戶的長期安全。
燃?xì)庑孤?燃?xì)獗?壓力傳感器 安全切斷
0 引言
我國燃?xì)饽茉词聵I(yè)隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)得到了空前發(fā)展，相關(guān)燃?xì)饧夹g(shù)取得了很大的進(jìn)步，其消費(fèi)群體逐漸由城市向鄉(xiāng)鎮(zhèn)普及，極大的方便了人們的生活。雖然我國燃?xì)夤芾砑夹g(shù)取得了很大的進(jìn)步，但以往的燃?xì)獍踩珕栴}依然存在。伴隨燃?xì)庥脩羧后w的擴(kuò)大，燃?xì)庑孤┧鸬闹卸尽⒒馂?zāi)甚至爆炸事故相對數(shù)量有所下降，但絕對數(shù)量仍有增長趨勢，由于我國燃?xì)夤?yīng)以及人群密集居住的分布特點(diǎn)(燃?xì)夤艿冷佋O(shè)和供應(yīng)區(qū)域密集、人群密集地居住在小區(qū))，一旦發(fā)生燃?xì)庑孤﹩栴}，會造成重大傷亡和財產(chǎn)損失，往往影響公共安全，造成社會問題。
據(jù)博燃網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2016年我國共發(fā)生燃?xì)馐鹿?05起，造成1100余人受傷，百余人死亡，其中531起事故為居民用氣事故，90%以上的事故是燃?xì)庑孤?dǎo)致的，泄漏原因主要包括膠管老化、燃?xì)庥镁叱诜邸⑷粘Ｓ脷獠僮鞑划?dāng)、忘記關(guān)閥等。
對于燃?xì)庑袠I(yè)的從業(yè)者，應(yīng)首先關(guān)注燃?xì)馐褂弥写嬖诘臐撛诎踩珕栴}，無論是何種原因造成的燃?xì)庑孤細(xì)膺\(yùn)營商以及燃?xì)獗砩a(chǎn)廠商都應(yīng)當(dāng)能夠通過技術(shù)手段來防范。
當(dāng)前市場上各種帶有閥門的膜式燃?xì)獗恚O(shè)置閥門往往是出于商業(yè)目的(閥門存在的意義是為了使燃?xì)饨?jīng)營者有控制用戶燃?xì)獗硗夂蛿鄽獾哪芰?，保障自身商業(yè)利益)，而非安全考慮，只有具有安全切斷功能的燃?xì)獗淼拈y門起到了安全功能，但也存在安全隱患：當(dāng)燃?xì)饨?jīng)營者利用遠(yuǎn)程開關(guān)閥技術(shù)對燃?xì)獗磉M(jìn)行遠(yuǎn)程開閥時，若用戶燃?xì)庠罹唛_關(guān)處于開啟狀態(tài)，會造成燃?xì)庑孤?，釀成安全事故。本文介紹 一種內(nèi)置有燃?xì)庑孤z測裝置的智能燃?xì)獗?，可?shí)現(xiàn)用戶自主或通過向燃?xì)饨?jīng)營者申報后對燃?xì)獗砑捌湎掠喂芫€可能發(fā)生的燃?xì)庑孤┻M(jìn)行檢測，輔之以燃?xì)饨?jīng)營者安全檢測制度的創(chuàng)新，在為用戶帶來安全保障的同時，還為燃?xì)夤?yīng)商帶來諸多管理便利以及巨大經(jīng)濟(jì)效益。通過燃?xì)庑孤z測技術(shù)與燃?xì)獗戆踩袛嗉夹g(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了燃?xì)獗淼娜細(xì)庑孤└兄c自動安全切斷功能，有效保障了用戶的長期用氣安全。
1 燃?xì)庑孤z測裝置
目前市場上的燃?xì)獗泶蠖嗤ㄟ^外接燃?xì)庑孤﹫缶鱽韺?shí)現(xiàn)對燃?xì)庑孤┑母兄?，其原理是?dāng)空氣中檢測到的可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度時，會觸發(fā)報警器進(jìn)行聲光報警。一般的燃?xì)庑孤﹫缶鞔嬖谝欢ǖ牟蛔悖皇窃趫缶靼l(fā)出聲光報警之前，燃?xì)庖呀?jīng)有了一定程度的泄漏，存在安全隱患；二是廚房可能存在由于烹飪產(chǎn)生的乙醇等可燃?xì)怏w，被報警器檢測到后，會出現(xiàn)誤報警而關(guān)閥，影響用戶正常用氣；三是報警裝置作為電子產(chǎn)品，易老化，使用壽命短。
基于以上不足，筆者研究團(tuán)隊設(shè)想可以通過內(nèi)置壓力傳感器來實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤┑母兄?，從根源上保障燃?xì)庥脩舻纳敭a(chǎn)安全。當(dāng)前市場上主要存在的壓力傳感器均不適合用在燃?xì)獗韮?nèi)部：機(jī)械式體積大，無法安裝于燃?xì)獗韮?nèi)；電子式則需供電，能耗高，使用環(huán)境苛刻，易損壞，斷電后無法正常工作。筆者研究團(tuán)隊發(fā)明的燃?xì)獗韺Ｓ脡毫鞲衅?，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且成本低廉，能實(shí)現(xiàn)壓力傳感器內(nèi)置于燃?xì)獗?，解決了機(jī)械式壓力傳感器無法內(nèi)置于燃?xì)獗恚娮邮綁毫鞲衅髂芎母?、不可靠等問題。
1.1 燃?xì)庑孤z測裝置結(jié)構(gòu)及其工作原理
本安全切斷型智能燃?xì)獗韺Ｓ脡毫鞲衅?，已獲得國家專利授權(quán)(安全切斷型智能燃?xì)獗韺Ｓ脡毫鞲衅鳎篫L201420306746.0)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。燃?xì)獗韺Ｓ脡毫鞲衅髦饕赏鈿んw，以及外殼體內(nèi)部設(shè)有的壓力傳感皮膜組件、單刀單擲組件以及壓力異常值微調(diào)組件組成。
壓力傳感器外殼體主要包括內(nèi)部中空的上蓋、封閉該上蓋底端的底座以及封閉該上蓋頂端的密封蓋。外殼體具有燃?xì)膺M(jìn)氣口和空氣泄氣口。燃?xì)膺M(jìn)氣口與燃?xì)獬鰵馔策B接，當(dāng)燃?xì)獗韮?nèi)通入燃?xì)鈺r，燃?xì)饽軌蛲ㄟ^燃?xì)膺M(jìn)氣口進(jìn)入壓力傳感器內(nèi)部的第一腔室，其相對氣壓與燃?xì)夤鈮毫Ρ３忠恢?；空氣泄氣口是連通外部空氣與壓力傳感器第二腔室的接口，保持第二腔室的壓力與外部空氣壓力相同，其相對氣壓為零。需要說明的是，由于圖1剖切面選擇的關(guān)系，空氣泄氣口不能直接展現(xiàn)出來，為便于理解，在圖1中用虛線表示其設(shè)置位置。
圖1 壓力傳感器的結(jié)構(gòu)
壓力傳感皮膜組件主要由皮膜片與皮膜板共同組成。壓力傳感皮膜組件將外殼體分隔為第一腔室與第二腔室兩部分，并利用第一腔室與第二腔室中微調(diào)彈簧的壓力差來控制單刀單擲開關(guān)的斷開或閉合。具體為壓力傳感皮膜組件所受到的力來自于第一腔室的燃?xì)夤鈮毫偷诙皇抑形⒄{(diào)彈簧的壓力的合力，在合力的作用下壓力傳感皮膜組件會通過位置的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)兩個腔室壓力的平衡，而壓力傳感皮膜組件在位置調(diào)整過程中會帶動單刀單擲開關(guān)組件的閉合或斷開，從而實(shí)現(xiàn)異常壓力的感知。
燃?xì)鈮毫Ξ惓Ｖ凳峭ㄟ^壓力異常值微調(diào)組件進(jìn)行設(shè)定與調(diào)節(jié)的。壓力異常值微調(diào)組件包含有微調(diào)彈簧、微調(diào)螺栓、螺紋鑲件、導(dǎo)向柱。在壓力異常值微調(diào)組件中，微調(diào)螺栓與安裝在上蓋中的螺紋鑲件配合連接，利用螺紋的作用調(diào)節(jié)微調(diào)螺栓來壓緊或放松微調(diào)彈簧，而微調(diào)彈簧受壓所形成的壓力即為設(shè)定的壓力異常值(本文所設(shè)壓力異常值符合《切斷型膜式燃?xì)獗怼?CJ/T 449—2014)要求，為0.4 kPa)。當(dāng)燃?xì)鈮毫Υ笥谠O(shè)定的壓力異常值時，第一導(dǎo)電觸點(diǎn)與第二導(dǎo)電觸點(diǎn)分離，燃?xì)獗碚９ぷ鳎划?dāng)燃?xì)鈮毫π∮诨虻扔谠O(shè)定的壓力異常值時，第一導(dǎo)電觸點(diǎn)與第二導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸而形成閉合導(dǎo)電回路，將產(chǎn)生電信號而被燃?xì)獗硭兄?/p>
如圖1所示，在這個法治體系中，家規(guī)是這邏輯結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)，經(jīng)由家規(guī)和族律又衍生出國法，從而形成了一個“人”字形狀的結(jié)構(gòu)。在三者之間互有交叉，相互融合，形成了“你中有我，我中有你”的密不可分的邏輯體系，體現(xiàn)了中國古代社會管理在理論與實(shí)踐、邏輯與歷史的統(tǒng)一。
彈簧片、第一導(dǎo)電觸點(diǎn)及第二導(dǎo)電觸點(diǎn)是單刀單擲開關(guān)組件的主要組成部分。除此之外，單刀單擲開關(guān)組件還含有支架、壓片、觸片。支架連接著彈簧片和上蓋；觸片連接著第二導(dǎo)電觸點(diǎn)。其中，第一導(dǎo)電觸點(diǎn)為靜觸點(diǎn)，第二導(dǎo)電觸點(diǎn)為動觸點(diǎn)，它們均通過導(dǎo)線與燃?xì)獗淼碾娫催B接，當(dāng)它們相互接觸時，可形成閉合導(dǎo)電回路；反之，當(dāng)它們相互分離時，導(dǎo)電回路則將處于斷開狀態(tài)。具體過程為：在正常工作條件下，燃?xì)夤鈮毫φ?，第一腔室的壓力與燃?xì)夤鈮毫Ρ３忠恢?，并隨燃?xì)夤鈮毫Φ淖兓兓?，第一腔室施加給壓力傳感皮膜組件的壓力大于第二腔室中預(yù)先設(shè)定在微調(diào)彈簧上的壓力，此時第一導(dǎo)電觸點(diǎn)與第二導(dǎo)電觸點(diǎn)處于分離狀態(tài)，它們所形成的導(dǎo)電回路是斷開的；在燃?xì)鈮毫档蜁r，第一腔室的壓力也隨之降低，此時為保持力的平衡，壓力傳感皮膜組件在第一腔室與第二腔室微調(diào)彈簧之間的壓力差作用下將向底座的方向移動，并帶動第二導(dǎo)電觸點(diǎn)向第一導(dǎo)電觸點(diǎn)靠近，當(dāng)燃?xì)鈮毫档椭令A(yù)先設(shè)定的壓力異常值時，第二導(dǎo)電觸點(diǎn)正好與第一導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸，即此時它們所形成的導(dǎo)電回路將處于閉合狀態(tài)，隨即產(chǎn)生電信號被燃?xì)獗砦㈦娔X控制器所接收，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)猱惓５蜌鈮旱母兄?/p>
燃?xì)庑孤z測裝置需要與安全切斷控制技術(shù)相結(jié)合才能真正保障用戶的用氣安全。當(dāng)用戶對燃?xì)庑孤顩r進(jìn)行檢測時，若有燃?xì)庑孤┑漠惓Ｇ闆r發(fā)生，安全切斷控制技術(shù)能夠使燃?xì)獗黹y門始終處于關(guān)閥狀態(tài)，直到故障修復(fù)才能正常開閥用氣，其具體控制方式如圖2所示。
圖2 燃?xì)獗硇孤z測與安全切斷控制技術(shù)原理
進(jìn)入自檢狀態(tài)的燃?xì)獗?，切斷閥在微電腦控制器控制下會短暫開閥，隨后關(guān)閥，壓力傳感器開始對表內(nèi)氣壓進(jìn)行檢測，若在120 s內(nèi)表內(nèi)壓力降至0.4 kPa，壓力傳感器會向微電腦控制器發(fā)出氣體異常電信號，微電腦控制器在接收到氣體異常電信號后將拒絕向切斷閥發(fā)出開閥指令，切斷閥會始終處于關(guān)閉狀態(tài)，并通過液晶顯示屏、蜂鳴器進(jìn)行輔助報警，而燃?xì)夤具h(yuǎn)程控制端也可以通過數(shù)據(jù)傳輸模塊接收到報警信息并及時做出處理。
1.2 檢測方法
具有燃?xì)庑孤z測裝置的智能燃?xì)獗肀眢w上裝有狀態(tài)恢復(fù)按鈕，當(dāng)燃?xì)鈮毫φr，在確保燃?xì)獗硐掠嗡虚y門保持密封的狀態(tài)下，操作復(fù)位按鈕可對已經(jīng)處于關(guān)閉狀態(tài)的燃?xì)獗磉M(jìn)行安全復(fù)位，復(fù)位成功即可正常使用燃?xì)?。通過狀態(tài)恢復(fù)按鈕用戶在家中即可自行對燃?xì)獗砑捌湎掠卧O(shè)備進(jìn)行檢漏。
使用狀態(tài)恢復(fù)按鈕前需要滿足以下條件：燃?xì)饽苷Ｊ褂茫脩魶]有欠費(fèi)；電源電量要在欠壓值以上；燃?xì)夤?yīng)壓力大于0.4 kPa；燃?xì)獗硐掠喂芫€開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)且燃?xì)獗聿荒軝z測到有氣流經(jīng)過；鎖定后已經(jīng)解鎖。
以上條件得到滿足后，用戶便可自主或向燃?xì)饨?jīng)營者申報進(jìn)行燃?xì)庑孤z測，自主檢測具體步驟如下：
(1)先將燃?xì)獗砩嫌稳細(xì)膺M(jìn)戶開關(guān)關(guān)閉，打開燃?xì)庠铋_關(guān)，消耗燃?xì)獗韮?nèi)燃?xì)?，表?nèi)壓力會隨著燃?xì)獾南亩档停?dāng)表內(nèi)壓力降至0.4 kPa時，內(nèi)置壓力傳感器會將氣體異常信號傳輸給微電腦控制器，從而控制閥門關(guān)閉；
(2)將燃?xì)獗硐掠嗡腥細(xì)忾_關(guān)關(guān)閉，包括燃?xì)庠?，熱水器等燃?xì)庠O(shè)備開關(guān)，打開燃?xì)獗砩嫌稳細(xì)膺M(jìn)戶開關(guān)，此時燃?xì)獗黹y門仍處于關(guān)閉狀態(tài)；
(3)按下狀態(tài)恢復(fù)按鈕，智能燃?xì)獗韺⑦M(jìn)入自檢狀態(tài)：閥門會短暫開閥，燃?xì)怆S即進(jìn)入燃?xì)獗砑捌鋬?nèi)置壓力傳感器內(nèi)，此過程開閥時間大概為2 s，等候時間為10 s，以保證對燃?xì)獗硐掠纬錃猓怀錃馔瓿珊箝y門將自動關(guān)閉，內(nèi)置壓力傳感器會對表內(nèi)氣體壓力進(jìn)行檢測，時間為120 s。
有時由于燃?xì)獗戆惭b位置等原因，用戶可能無法對燃?xì)庑孤┻M(jìn)行自主檢測，此時可以利用燃?xì)獗硖峁┑牡诙l途徑——申報檢測來進(jìn)行。申報檢測不需要自主檢測那么繁雜的操作，只需事先向燃?xì)饨?jīng)營者申報或者通過由燃?xì)饨?jīng)營者提供的軟件，在保證燃?xì)獗硐掠喂芫€開關(guān)關(guān)閉的條件下，授權(quán)燃?xì)饨?jīng)營者遠(yuǎn)程操作，使燃?xì)獗碜詣舆M(jìn)入燃?xì)庑孤z測狀態(tài)。
自檢過程中，若出現(xiàn)燃?xì)庑孤瑝毫鞲衅鞯谝磺皇业膲毫S之降低，壓力傳感皮膜組件將向底座的方向移動，并帶動第二導(dǎo)電觸點(diǎn)向第一導(dǎo)電觸點(diǎn)靠近，當(dāng)表內(nèi)燃?xì)鈮毫档椭令A(yù)先設(shè)定的壓力異常值時，第二導(dǎo)電觸點(diǎn)與第一導(dǎo)電觸點(diǎn)接觸形成的導(dǎo)電回路將處于閉合狀態(tài)，并發(fā)出氣體異常電信號傳輸給微電腦控制器，控制閥門始終處于關(guān)閉狀態(tài)，直到故障排除方能正常用氣；若燃?xì)鉀]有發(fā)生泄漏，則壓力傳感器第一腔室和壓力傳感器第二腔室處于平衡狀態(tài)，第一導(dǎo)電觸點(diǎn)與第二導(dǎo)電觸點(diǎn)分離，微電腦控制器在沒有接收到氣體異常電信號的情況下，控制閥門正常開閥，用戶能夠正常使用燃?xì)狻?/p>
2 燃?xì)獍踩珯z查制度創(chuàng)新建議
根據(jù)國家及各地方相關(guān)法律法規(guī)，燃?xì)馄髽I(yè)均應(yīng)實(shí)施入戶安全檢查，并在與用戶簽訂用氣安全協(xié)議的過程中，確定入戶安全檢查的時間間隔。但事實(shí)上，很多城市燃?xì)馄髽I(yè)入戶安檢的效果并不十分理想，除了安檢結(jié)果真實(shí)性受人為因素影響較大外，在安檢過程中還會出現(xiàn)到訪不遇用戶的情況，安檢人員可能需要多次到訪才能完成安檢工作，嚴(yán)重影響工作效率。
安裝內(nèi)置有燃?xì)庑孤z測裝置的智能燃?xì)獗韺⒛軌蚪鉀Q這一問題，用戶在家中便可隨時對燃?xì)庑孤┣闆r進(jìn)行自主或申報檢測，實(shí)時掌握燃?xì)獍踩珷顩r，使得入戶安檢變得簡單高效?；诖耍?xì)饨?jīng)營者可根據(jù)需要修改入戶安全檢查制度：
(1)燃?xì)饨?jīng)營者可與用戶簽訂協(xié)議，由用戶通過自主檢測或申報檢測，定期向燃?xì)饨?jīng)營者提交燃?xì)獍踩珷顟B(tài)信息，以代替燃?xì)饨?jīng)營者上門檢測工作，作為回報，燃?xì)饨?jīng)營者可為協(xié)議用戶提供一定的價格優(yōu)惠或用氣減免；
(2)燃?xì)饨?jīng)營者應(yīng)與用戶互留聯(lián)系方式或提供相應(yīng)軟件，方便溝通，一來配合用戶燃?xì)庑孤z測，二來在用戶未定期發(fā)送燃?xì)庑孤z測數(shù)據(jù)時，提醒用戶。
3 結(jié)語
燃?xì)獗韺Ｓ脙?nèi)置壓力傳感器是智能燃?xì)獗淼膲毫Ω袘?yīng)單元，是燃?xì)庑孤z測技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，關(guān)系著燃?xì)庥脩舻纳敭a(chǎn)安全。本文所介紹的燃?xì)獗韮?nèi)置壓力傳感器一方面打破了傳統(tǒng)機(jī)械式壓力開關(guān)體積大，不能安裝于燃?xì)獗韮?nèi)的局限；另一方面彌補(bǔ)了電子式壓力開關(guān)成本高，在天然氣、煤氣、液化石油氣介質(zhì)下使用壽命短、易損壞、高能耗的不足。
燃?xì)馐褂弥羞€會遇到燃?xì)獾蜌鈮旱臓顩r，此時燃?xì)鈮毫π∮谡９鈮毫?，燃具無法點(diǎn)火或點(diǎn)火后易熄滅，如果用戶在燃?xì)馐褂眠^程中突然發(fā)生燃?xì)鈮毫Σ蛔阍斐扇細(xì)庥镁呦?，又未能及時發(fā)現(xiàn)并切斷燃?xì)忾_關(guān)，則為重大安全事故的發(fā)生埋下了隱患。智能燃?xì)獗韮?nèi)置壓力傳感器不僅可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)庑孤z測，還能實(shí)時監(jiān)控燃?xì)夤?yīng)壓力，用于燃?xì)獾蜌鈮焊兄?dāng)燃?xì)夤?yīng)壓力小于0.4 kPa時，會產(chǎn)生異常壓力電信號，與安全切斷技術(shù)一同保障用戶的燃?xì)馐褂冒踩?/p>
Intelligent Gas Meter Capable of Realizing Gas Leakage Detection
Chengdu Qinchuan Technology Development Co., Ltd. Shao Zehua
Based on the analysis of valve control technology of existing diaphragm gas meter, this paper states that the membrane type gas meter should have safety valve opening mode and indoor gas security mode, aiming the hidden security trouble in remote valve technology. By installing pressure sensor to detect tiny differential pressure, the gas meter can automatically check if the downstream pipeline leaks, minimize the risk exists in the process. This intelligent gas meter with safety testing capabilities, complemented by gas safety inspection system,could ensure the long-term safety of gas pipeline operators and users.
rgas leakage, gas meter, pressure sensor, safety cut-off
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