一种全自动高灵敏管网泄漏监测传感器的制作方法

1.本发明涉及一种全自动高灵敏管网泄漏监测传感器，属于传感器技术领域。


背景技术：

2.目前的泄漏监测，现有技术中采用的方法是，在主管路上设置一个由弹性元件加载的止回阀和并联的一个小管径旁路，在该旁路上设置一个可以探测微小流量的传感器；在喷水状态下，水流主要从止回阀流过；在非喷水状态下，由于单向阀的弹性阻挡作用，泄漏水流主要从旁路流过；这样，可以构成一个专用的泄漏流量检测装置。这种方案的缺点是结构复杂，而且为了检测工作流量，还需要增设另外一个大流量传感器。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种兼顾检测工作流量和泄漏流量的自动高灵敏管网泄漏监测传感器。
4.解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：本发明的全自动高灵敏管网泄漏监测传感器，包括止回阀体以及传感器本体，止回阀体内设有沿介质出入方向能够自由位移的阀瓣，阀瓣上设有跟随阀瓣同步位移的阀芯，阀芯内设有通道，通道的通道入口处设有流速增益部，传感器本体设有临近流速增益部设置的探头。
5.进一步的，本发明的止回阀体内设有介质通道，介质通道两端分别为介质入口和介质出口，介质入口和介质出口处分别设有第一阀座和第二阀座，阀芯穿插在第一阀座和第二阀座上并与二者构成导向配合，阀芯上套有所述阀瓣，阀芯与第二阀座之间安装有弹簧。
6.进一步的，本发明的阀芯外部设有一体成型的环托，阀瓣和弹簧分布在环托两侧，所述弹簧安装在阀座的环托与第二阀座之间，并且弹簧两端抵触环托和第二阀座。
7.进一步的，本发明的第二阀座固定于止回阀体上，第二阀座呈环状，第二阀座外部设有多个向止回阀体内壁延伸的第一辐条，第一辐条两端采用焊接；止回阀体与监测管网的管道对接，传感器本体安装在管道上，第一阀座固定在管道上，第一阀座呈环状，第一阀座外部设有多个向管道内壁延伸的第二辐条，第二辐条两端采用焊接。
8.进一步的，本发明的流速增益部为直径小于通道内径的通孔；更进一步的，通孔内径为通道内径的三分之一。
9.进一步的，本发明的止回阀体两端分别设有用于管道连接的承接口和插口。
10.进一步的，本发明的所述探头数量至少为一个。
11.进一步的，本发明的传感器本体设有循环执行如下数据处理步骤的单片机：s201：进行采样，对探头流速信号进行采样，采样精度12位，采样频率100hz；s202：判断层流/湍流，即对原始信号计算噪音水平，并由此判断层流/湍流；s203：计算流量；s204：输出，即将流量数据提供给外部设备。
12.本发明相较于现有技术具备如下有益效果：结构简单一套系统中只含止回阀体及传感器本体；成本低在管道中安装一套系统便能进行流量及泄漏监测；兼顾检测工作流量和泄漏流量在喷水时，通道入口远离探头，传感器本体工作在其默认的工况下，输出信号为实际流量；在平时，通道入口紧邻探头，泄漏的微小流量通过通道和通道入口的流速增益部的加速作用，在探头上形成较高的流速，这时传感器本体的输出流量是泄漏流量乘以流速增益，从而监测泄漏状况；精度和可靠性强传感器本体还具有单片机，对探头流速信号进行采样，采样精度12位，采样频率100hz；可以判断层流/湍流，即对原始信号计算噪音水平，并由此判断层流/湍流，并可以在不同位置增加探头；结合多点采样和层流/湍流工况判断，以获得更好的精度和可靠性。
附图说明
13.图1为实施例一结构示意图；图2为实施例二结构示意图；图3为实施例三计算步骤图。
14.附图标记说明：1
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止回阀体；11
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承接口；12
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插口；2
‑
传感器本体；21
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探头；22
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第二探头；3
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介质通道；32
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介质出口；33
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第一阀座；331
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第二辐条；34
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第二阀座；341
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第一辐条；4
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阀芯；41
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通道；42
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环托；5
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阀瓣；6
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弹簧；7
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管道；8
‑
通孔。
具体实施方式
15.下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
16.在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
17.实施例一：本发明的一种全自动高灵敏管网泄漏监测传感器，如图1所示，包括止回阀体1和传感器本体2，止回阀体1内设有介质通道3，介质通道3两端分别为介质入口和介质出口32，介质入口和介质出口32的中心位置处分别设有与止回阀体1同轴设置的第一阀座33和第二阀座34，第一阀座33和第二阀座34上穿插有阀芯4，阀芯4上套有阀瓣5，阀芯4与第二阀座34之间安装有弹簧6，阀芯4采用第一阀座33和第二阀座34导向，在弹簧6作用下，带动阀瓣5移动封闭介质入口；止回阀体1安装所监测管网的管道7上，传感器本体2固定在管道7上，传感
器本体2设有探头21，止回阀体1的阀芯4为中空设置，内部设有通道41，通道41两端为通道入口和通道出口，探头21临近通道入口设置，通道41内径为管道7内径的十分之一，通道入口设有通孔8，通孔8直径为通道41内径的三分之一。
18.弹簧6的弹性系数设计为：在一个规定的微小流量下阀瓣5闭合，在最小喷水流量下阀瓣5完全打开。通道41内径为管道7内径的十分之一，通道入口大小为通道41的三分之一的设计起节流作用，对微小流量具有显著的流速增益。
19.传感器本体2为常规的电磁流量传感器或热式流量传感器，匹配具体管径。其下端的探头21位于管道7中心线，并紧邻平时阀瓣5闭合状态下的通道入口。传感器本体2通过内置的变送器将流量信号实时输出。
20.以本发明作用于消防水为例，原理是，采用人为区别对待两种工况：平时、喷水时。
21.喷水时，介质从管道7经介质入口流入，入口压力大于阀瓣5重量和弹簧6阻力，阀芯4后移，阀瓣5打开，阀芯4上的通道入口远离探头21，传感器本体2工作在其默认的工况下，输出信号为实际流量；在平时，通道入口紧邻探头21，泄漏的微小流量通过通道41和通道入口的加速作用，在探头21上形成较高的流速，这时传感器本体2的输出流量是泄漏流量乘以流速增益。流速增益可以通过实流试验获得。
22.在平时进行泄漏检查时，工作人员可以用流量读数除以流速增益获得泄漏流量。在喷水时，直接采用流量读数为实际流量。
23.除应用在消防水上，还可用在天然气、煤气流量监测等。
24.优选的，本发明的止回阀体1两端分别设有承接口11和插口12，用于管道连接的。
25.优选的，本发明的阀芯4外部设有一体成型的环托42，阀瓣5和弹簧6分布在环托42两侧，所述弹簧6安装在阀座的环托42与第二阀座34之间，并且弹簧6两端抵触环托42和第二阀座34。
26.优选的，本发明的第二阀座34固定于止回阀体1上，第二阀座34呈环状，第二阀座34外部设有多个向止回阀体1内壁延伸的第一辐条341，第一辐条341两端采用焊接。介质可从第一辐条341与第一辐条341之间的间隙通过。
27.优选的，本发明的第一阀座33固定在管道7上，第一阀座33呈环状，第一阀座33外部设有多个向管道7内壁延伸的第二辐条331，第二辐条331两端采用焊接。第一阀座33固定在管道7上是为了安装阀芯4方便，止回阀体1与管道7连接的前，先将弹簧6套在阀芯4尾部，再将阀芯4插在第二阀座34上，最后套上阀瓣5，止回阀体1与管道7连接的，阀芯4前端顺势插入第一阀座33。
28.实施例二：参照图2，为了更好的流场采样，在实施一的基础上增加一个探头，新增的探头为第二探头22，新增的第二探头22设置在第一个探头21和管壁之间的位置上。
29.两个探头的的流速信号分别被采集，再综合计算和输出流量数字值，提供了管道7内部流场（径向曲线）的两个采样值，可以通过流场曲线拟合计算出流量，也可以通过实时查表方式获得流量；查询表事先通过拟合计算或实流试验获得。
30.实施例三：参照图3，在传感器本体2还具有单片机，执行如图3所示的数据处理步骤。步骤如
下：s201：进行采样，对探头21流速信号进行采样，采样精度12位，采样频率100hz；s202：判断层流/湍流，即对原始信号计算噪音水平，并由此判断层流/湍流；s203：计算流量；s204：输出，即将流量数据提供给外部设备。
31.以上步骤循环执行。
32.在喷水工况下，消防水管总是处于湍流状态下（雷诺数远大于2300），而平时由于泄漏流量绝对值很小，即便在探头上形成较高的流速，依然是层流。步骤s202判断层流/湍流s202，就是基于这个原理。湍流的流速信号具有显著的脉动噪音，可以采用以原始信号和平滑值的差的标准偏差作为判据（超过给定的阈值即判定为湍流）；为保险起见，可同时计算三个平滑时间尺度（如10ms、50ms、200ms）的标准偏差，当两个或全部超过给定的阈值时判定为湍流。
33.这样，计算流量s203根据当前具体工况计算流量，如参照实施例一，湍流时采用常规计算，层流时将常规计算值除以流速增益，输出反映当前实际流量的数值。
34.该数据处理方法也可以被实施例二所利用，即结合多点采样和层流/湍流工况判断，以获得更好的精度和可靠性。
35.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。