一种燃气设备泄漏检测装置及方法与流程

1.本发明属于燃气泄漏检测技术领域，具体涉及一种燃气设备泄漏检测装置及方法。


背景技术：

2.随着经济和科学技术的快速发展，人们对生活质量的提高和生活环境的改善越来越重视。液化石油气、天然气等清洁能源的使用给人们带来了方便，也改善了城市的环境，减少了排放，减少了环境污染，但也给人们带来了潜在的危险。其中燃气泄漏是主要的危险源，燃气灶等燃气设备在使用过程中，若阀门、连接胶管、管道接头及使用设备损坏或密封不严，都有可能发生燃气泄漏，轻者会引起中毒，重者造成火灾或爆炸，威胁着人们的生命和财产安全。为了降低燃气泄漏造成的危害，有些燃气设备通过设置一个温度传感器、电磁阀一体化装置实现火焰探测和自动熄火功能。温度检测由一个半导体温差发电片实现，如果燃气设备打火时能够正常点火或正常工作时，火焰使温差发电片的两个面有足够的温差，温差发电片输出一定幅度的直流电压至电磁阀使其开启，接通主燃气通道；如果燃气设备打火时不能正常点火或因故障中途熄火，温差发电片无输出或输出不足以维持电磁阀接通，电磁阀断开切断燃气。这种改进措施虽然能够保证没有火焰时切断燃气，但对连接胶管的密封不严和老化泄漏、燃气管道损坏等原因造成的泄漏不起作用，还会增加查找泄漏点的时间，不能及时地解决泄漏问题。
3.申请号为201910221240.7的发明专利公开了一种燃气防泄漏系统和方法，所述系统主要由集控单元、温度传感器、流量传感器、燃气探测报警器、燃气管道电磁阀等组成，主要根据流量传感器测得的流量大小与设定的阈值进行比较判断是否发生燃气泄漏。由于燃气流量并不是很稳定，而且流量传感器的测量精度有限，经常出现误报或漏报情况，尤其是当泄漏不是很严重时，检测精度更难保证。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种燃气设备泄漏检测装置及方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
6.第一方面，本发明提供一种燃气设备泄漏检测装置，包括控制器和与控制器相连的安装在燃气管道上的一个或多个温压传感器，控制器用于基于温压传感器输出的温度和压力分别计算一定时间内流过的燃气质量m和流量l，根据温压传感器处的m和l是否均在设定的阈值范围内，或根据相邻两个温压传感器处的m和l的差δm和δl是否均在设定的阈值范围内，判定是否发生燃气泄漏。
7.进一步地，所述温压传感器包括分别安装在连接燃气设备的胶管进气端和出气端的第一温压传感器和第二温压传感器，如果基于第一温压传感器和第二温压传感器得到的δm和δl均在设定的阈值范围内，则在胶管两端的连接处或胶管本身发生了燃气泄漏。
8.更进一步地，所述装置还包括与控制器相连的安装在燃气入户管道的电磁阀，用于当检测到发生燃气泄漏时，在控制器的作用下切断主管道燃气。
9.更进一步地，所述装置还包括与控制器相连的吸油烟机和/或排风扇，用于当检测到发生燃气泄漏时，在控制器的作用下开始工作。
10.更进一步地，所述装置还包括与控制器相连的声光报警模块，用于当检测到发生燃气泄漏时，在控制器的作用下进行声光报警。
11.更进一步地，所述装置还包括与控制器相连的安装在燃气设备上用于检测是否产生火焰的温度传感器。
12.更进一步地，所述装置还包括与控制器相连燃气浓度传感器，用于测量燃气设备周围环境的燃气浓度，控制器根据所述燃气浓度是否超过设定的阈值判定是否发生了燃气泄漏。
13.更进一步地，所述装置还包括与控制器相连的无线通信模块，用于当检测到发生燃气泄漏时，在控制器的作用下向用户手机和/或控制中心发送报警信息。
14.第二方面，本发明提供一种应用所述装置进行燃气泄漏检测的方法，包括以下步骤：
15.读取温度传感器输出的温度值，如果所述温度值超过设定的阈值，则火焰正常；如果所述温度值小于设定的阈值，则没有产生火焰或火焰熄灭；
16.在火焰正常的情况下，根据温压传感器输出的温度和压力计算一定时间内流过的燃气质量m和流量l，如果m和l在设定的阈值范围内，则发生了燃气泄漏；
17.在火焰正常的情况下，分别计算第一温压传感器和第二温压传感器对应的δm和δl，如果δm和δl均在设定的阈值范围内，则在胶管两端的连接处或胶管本身发生了燃气泄漏；
18.读取燃气浓度传感器输出的燃气浓度，如果所述燃气浓度超过了设定的阈值，则发生了燃气泄漏。
19.进一步地，所述方法还包括：一旦检测到发生了燃气泄漏，控制器输出控制信号，切断电磁阀，开启吸油烟机和/或排风扇，触发声光报警模块进行声光报警，向用户手机和/或控制中心发送报警信息。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。
21.本发明通过设置控制器和与控制器相连的安装在燃气管道上的一个或多个温压传感器，控制器基于温压传感器输出的温度和压力分别计算一定时间内流过的燃气质量m和流量l，根据温压传感器处的m和l是否均在设定的阈值范围内，或根据相邻两个温压传感器处的m和l的差δm和δl是否均在设定的阈值范围内，判定是否发生燃气泄漏，实现了燃气设备燃气泄漏的自动检测。本发明用温压传感器取代现有技术的流量传感器，通过基于计算温压传感器输出的温度和压力分别计算一定时间内流过的燃气质量m和流量l，并根据m和l检测是否发生了燃气泄漏，由原来的一维(l)检测改进为二维(m和l)，使检测精度明显提高，降低了误报率。另外，本发明还可以基于相邻的两个温压传感器处的δm和δl进行泄漏检测，求差的结果消除了两个温压传感器处近似相同的m波动和l波动，可以进一步提高检测精度；而且还可以大致确定泄漏点的位置。
附图说明
22.图1为本发明实施例一种燃气设备泄漏检测装置的组成框图，图中：1
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控制器，2
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温压传感器，3
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电磁阀，4
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温度传感器，5
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声光报警模块，6
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无线通信模块，7
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燃气浓度传感器，8
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吸油烟机/排风扇。
23.图2为本发明实施例所述装置的安装位置示意图，图中：3
‑
电磁阀，4
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温度传感器，11
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燃气入户管道，12
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手动阀，13
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燃气表，14
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胶管，15
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燃气设备，21
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第一温压传感器，22
‑
第二温压传感器。
24.图3为本发明实施例应用所述装置进行燃气泄漏检测的方法的流程图。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.图1为本发明实施例一种燃气设备泄漏检测装置的组成框图，包括控制器1和与控制器1相连的安装在燃气管道上的一个或多个温压传感器2，控制器1用于基于温压传感器2输出的温度和压力分别计算一定时间内流过的燃气质量m和流量l，根据温压传感器2处的m和l是否均在设定的阈值范围内，或根据相邻两个温压传感器2处的m和l的差δm和δl是否均在设定的阈值范围内，判定是否发生燃气泄漏。
27.本实施例中，所述装置主要由控制器1和温压传感器2组成。温压传感器2是一种温度和压力一体化传感器，安装在燃气管道上，可直接输出反映燃气温度和压力的电压值。控制器1用来读取温压传感器2输出的温度和压力数据。由于本实施例并不直接根据燃气的温度和压力值判断是否发生了燃气泄漏，而是根据一定时间(一个数据采集周期，或单位时间如1秒，或设定的固定时间)内流过的燃气质量m和流量l进行判断，因此控制器1还要根据所述温度和压力值计算m和l。
28.下面介绍一下m和l的计算方法。温压传感器2用于温度测量的部件是其内部的两个高灵敏度、高精度温度探头，当气体在管道内流动时两个温度探头会产生温差，根据所述温差的大小可以计算气体的流速。有了流速，结合管道的内径面积可以计算流量：流量＝流速
×
管道内径面积。气体在不同温度和压力下的密度不一样，可将温压传感器2内部压力传感器输出的压力数值和温度探头输出的温度数值换算成气体密度，有了气体密度就可以计算一定时间内流过的气体质量了：质量＝体积
×
密度，体积＝流量
×
时间。
29.燃气设备15正常工作情况下，m和l均有一个变化范围，当发生泄漏且泄漏点在温压传感器2前面的管道(或设备)上时，m和l同样均有一个变化范围，只是发生泄漏时变化范围的最大最小值均分别小于正常情况下变化范围的最大最小值。因此，可以根据发生泄漏时m和l的变化范围分别设定一个阈值范围，控制器1根据m和l是否均在设定的阈值范围内判定是否发生了泄漏。由于本实施例是基于m和l进行二维检测，相对现有技术只基于l进行一维检测，可明显提高检测精度。
30.本实施例没有限定温压传感器2的数量，既可以是一个，也可以是多个。当设置多个温压传感器2时，分别计算相邻的两个温压传感器m和l的差δm和δl。燃气设备15正常工
作时，如果没有发生泄漏或泄漏点不在这两个温压传感器2之间，两个温压传感器2的m和l近似相等或δm和δl均接近于0；如果两个温压传感器2之间发生了泄漏，则δm和δl应该有一个较大值，可根据实验或经验设定一个阈值范围，如果δm和δl在设定的阈值范围内，则判定发生了燃气泄漏。由于相邻两个温压传感器2处m和l的差δm和δl抵消了m和l波动的影响，即m和l波动时δm和δl近似不变，因此基于δm和δl进行泄漏检测可进一步提高检测精度。另外，通过增加温压传感器2的数量即减小相邻间隔，对每两个相邻的温压传感器2都进行相同的判断，则可以较精确地确定泄漏点的位置。
31.作为一可选实施例，所述温压传感器2包括分别安装在连接燃气设备15的胶管14进气端和出气端的第一温压传感器21和第二温压传感器22，如果基于第一温压传感器21和第二温压传感器22得到的δm和δl均在设定的阈值范围内，则在胶管14两端的连接处或胶管14本身发生了燃气泄漏。
32.本实施例中，两个温压传感器分别安装在胶管14两端，具体地说就是，第一温压传感器21安装在与胶管14进气端连接的管道上，第二温压传感器22安装在与胶管14出气端连接的燃气设备15上，如图2所示。本实施例主要是针对胶管14容易老化、其两端连接处容易松动引发泄漏这一现象设计的，根据两个温压传感器的δm和δl是否均在设定的阈值范围内，可以判定胶管14本身或两端是否发生泄漏。
33.作为一可选实施例，所述装置还包括与控制器1相连的安装在燃气入户管道11的电磁阀3，用于当检测到发生燃气泄漏时，在控制器1的作用下切断主管道燃气。
34.在本实施例中，在燃气入户管道11设置一个电磁阀3，如图2所示。电磁阀3的控制端与控制器1相连。电磁阀3平时处于接通状态，燃气设备15正常供气。当检测到发生燃气泄漏时，为了确保安全，控制器1输出控制信号至电磁阀3的控制端，使电磁阀3断开，切断主管道燃气。
35.作为一可选实施例，所述装置还包括与控制器1相连的吸油烟机和/或排风扇8，用于当检测到发生燃气泄漏时，在控制器1的作用下开始工作。
36.本实施例中，为了防止人员中毒，将控制器1与燃气设备15自带的吸油烟机和/或室内的排风装置连接，当检测到发生燃气泄漏时，控制器1输出控制信号开启吸油烟机和/或排风扇8，清洁燃气设备15周围的空气环境。一般是在吸油烟机和/或排风扇8的供电回路设置电子开关如继电器，控制器1与电子开关的控制端连接，通过控制电子开关的通断控制吸油烟机和/或排风扇8的启停。
37.作为一可选实施例，所述装置还包括与控制器1相连的声光报警模块5，用于当检测到发生燃气泄漏时，在控制器1的作用下进行声光报警。
38.在本实施例中，为了在检测到发生燃气泄漏时及时提醒相关人员进行处理，设置一个与控制器1相连的声光报警模块5。当检测到发生燃气泄漏时，控制器1输出控制信号至声光报警模块5，声光报警模块5被触发进行声光报警。
39.作为一可选实施例，所述装置还包括与控制器1相连的安装在燃气设备15上用于检测是否产生火焰的温度传感器4。
40.本实施例给出了检测是否产生火焰的一种技术方案。设置一个与控制器1相连的温度传感器4，温度传感器4安装在燃气设备15上接近火焰的某一位置，根据火焰产生时温度传感器4输出的温度值明显升高这一原理进行检测。进行火焰检测主要是为了确定燃气
设备15是否处于正常工作状态，从而针对不同的状态制定不同的燃气泄漏检测方案。
41.作为一可选实施例，所述装置还包括与控制器1相连燃气浓度传感器7，用于测量燃气设备15周围环境的燃气浓度，控制器1根据所述燃气浓度是否超过设定的阈值判定是否发生了燃气泄漏。
42.为了提高燃气泄漏检测的可靠性，本实施例设置了一个与控制器1相连燃气浓度传感器7。燃气浓度传感器7用于检测燃气设备15周围环境的燃气浓度，如果燃气浓度超过了设定的阈值，则判定发生了燃气泄漏。基于燃气浓度传感器7检测燃气泄漏的方法，一般是在泄漏发生一段时间后才能有效，报警时机一般滞后于其它检测方式。但当其它检测方式失效时，此方法也不失为一种有效的补充。
43.作为一可选实施例，所述装置还包括与控制器1相连的无线通信模块6，用于当检测到发生燃气泄漏时，在控制器1的作用下向用户手机和/或控制中心发送报警信息。
44.本实施例给出了所述装置向用户或控制中心进行远程报警的一种技术方案。具体方案是设置一个与控制器1相连的无线通信模块6，如5g/4g芯片，当检测到发生燃气泄漏时，在控制器1的作用下自动将提示信息发送到用户手机和/或控制中心。
45.图3为本发明实施例一种应用所述装置进行燃气泄漏检测的方法的流程图，所述方法包括以下：
46.步骤101，读取温度传感器4输出的温度值，如果所述温度值超过设定的阈值，则火焰正常；如果所述温度值小于设定的阈值，则没有产生火焰或火焰熄灭；
47.步骤102，在火焰正常的情况下，根据温压传感器2输出的温度和压力计算一定时间内流过的燃气质量m和流量l，如果m和l在设定的阈值范围内，则发生了燃气泄漏；
48.步骤103，在火焰正常的情况下，分别计算第一温压传感器21和第二温压传感器22对应的δm和δl，如果δm和δl均在设定的阈值范围内，则在胶管14两端的连接处或胶管14本身发生了燃气泄漏；
49.步骤104，读取燃气浓度传感器7输出的燃气浓度，如果所述燃气浓度超过了设定的阈值，则发生了燃气泄漏。
50.本实施例中，步骤101主要用于判断燃气设备15的火焰是否正常。本实施例通过将温度传感器4输出的温度值与设定的阈值比较判断火焰是否正常，如果所述温度值超过设定的阈值，说明火焰正常；如果所述温度值小于设定的阈值，说明没有产生火焰或火焰熄灭。这两个阈值一般不相等，前面的阈值明显大于后面的阈值。
51.本实施例中，步骤102主要用于基于一个温压传感器处的m和l判断是否发生了燃气泄漏。如果步骤101的判定结果是火焰正常，根据温压传感器2输出的温度和压力计算流过的燃气质量m和流量l，如果m和l均在设定的阈值范围内，则认为是发生了燃气泄漏，且泄漏点在所述温压传感器2之前。如果温压传感器2的数量大于1，可基于每个温压传感器2处的m和l进行判断，根据各个温压传感器2处的判定结果可确定泄漏点的大致位置。
52.本实施例中，步骤103主要用于基于第一温压传感器21和第二温压传感器22对应的δm和δl进行泄漏检测。如果步骤101的判定结果是火焰正常，分别计算第一温压传感器21和第二温压传感器22对应的δm和δl，如果δm和δl均在设定的阈值范围内，说明发生了泄漏，且泄漏点在第一温压传感器21和第二温压传感器22之间，也就是在胶管14两端的连接处或胶管14本身。
53.本实施例中，步骤104主要用于基于燃气浓度传感器7进行泄漏检测。燃气浓度传感器7用于测量燃气设备15周围环境的燃气浓度，如果测得的燃气浓度超过了设定的阈值，则认为发生了燃气泄漏。
54.值得说明的是，本实施例给出的泄漏检测方法，只给出了一些常见泄漏场景的检测方法，其它不同场景的检测方法只需在此基础上进行一些简单推理便能得到，这里不一一列出。
55.作为一可选实施例，所述方法还包括：一旦检测到发生了燃气泄漏，控制器1输出控制信号，切断电磁阀3，开启吸油烟机和/或排风扇，触发声光报警模块5进行声光报警，向用户手机和/或控制中心发送报警信息。
56.本实施例给出了检测到泄漏后进行处理的一种技术方案。不管是哪种方法检测到了燃气泄漏，为了防止事故扩大、保证人身和设备安全、排除故障，控制器1都立即输出控制信号，切断电磁阀3，开启吸油烟机和/或排风扇，触发声光报警模块5进行声光报警，向用户手机和/或控制中心发送报警信息。
57.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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。