天然气点供加臭补偿监控装置
阅读：1028发布：2020-08-17
专利汇可以提供天然气点供加臭补偿监控装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且天然气 点供加臭补偿监控装置属于 煤 改气工程LNG点供微小燃气流量加臭装置技术领域，尤其涉及一种天然气点供加臭补偿监控装置。本 发明 就是针对上述问题，提供一种加臭连续、精确、安全的天然气点供加臭补偿监控装置。本发明包括CPU、EEPROM、RS485部分、电源转换部分、USB 接口 部分、时钟 电路 、检测 信号 脉冲输入部分、单向 阀 驱动控制部分、加臭 泵 驱动控制部分、按键部分和 液晶 显示屏，CPU的 信号传输 端口分别与EEPROM的信号传输端口、RS485部分的信号传输端口、USB接口部分的信号传输端口、时钟电路的信号传输端口相连，CPU的检测信号输入端口与检测信号脉冲输入部分的检测信号输出端口相连。，下面是天然气点供加臭补偿监控装置专利的具体信息内容。
1.天然气点供加臭补偿监控装置，包括CPU、EEPROM、RS485部分、电源转换部分、USB接口部分、时钟电路、检测信号脉冲输入部分、单向阀驱动控制部分、加臭泵驱动控制部分、按键部分和液晶显示屏，其特征在于CPU的信号传输端口分别与EEPROM的信号传输端口、RS485部分的信号传输端口、USB接口部分的信号传输端口、时钟电路的信号传输端口相连，CPU的检测信号输入端口与检测信号脉冲输入部分的检测信号输出端口相连，检测信号脉冲输入部分的检测信号输入端口与燃气流量计的检测信号脉冲输出端口相连；
CPU的运行参数设置输入端口与按键部分相连；
CPU的控制信号输出端口分别与单向阀驱动控制部分的控制信号输入端口、加臭泵驱动控制部分的控制信号输入端口相连，单向阀驱动控制部分的控制信号输出端口分别与下单向阀的控制信号输入端口、上单向阀的控制信号输入端口相连，加臭泵驱动控制部分的控制信号输出端口与加臭泵的控制信号输入端口相连；
CPU的电源端口与电源转换部分的电源输出端口相连。
2.根据权利要求1所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述CPU采用STC12C5A60S2芯片U1。
3.根据权利要求2所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述检测信号脉冲输入部分采用TPL521光耦U2，U2的1脚接24V电源，U2的2脚通过电阻R6接燃气流量计的检测信号脉冲输出端口，U2的3脚接地，U2的4脚接U1的12脚。
4.根据权利要求2所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述加臭泵驱动控制部分采用TPL521光耦U3，U3的1脚接5V电源，U3的2脚接通过电阻R7接U1的34脚，U3的4脚、
3脚接加臭泵的控制信号输入端口。
5.根据权利要求2所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述单向阀驱动控制部分包括TPL521光耦U7和TPL521光耦U13，U7的1脚通过电阻R40接3.3V电源，U7的2脚分别与电阻R41一端、电容C35一端、U1的21脚相连，电容C35另一端接地，电阻R41另一端分别与U7的3脚、电阻R43一端、电阻R42一端相连，U7的4脚与P‐12V端相连，电阻R43另一端分别与电容C39一端、NPN三极管Q2基极相连，电容C39另一端分别与电阻R42另一端、NPN三极管Q2发射极、地线相连，NPN三极管Q2集电极分别与电阻R44一端、下单向阀的控制信号输入端口相连，电阻R44另一端通过LED灯D9接P‐12V端；
U13的1脚通过电阻R74接3.3V电源，U13的2脚分别与电阻R77一端、电容C79一端、U1的
22脚相连，电容C79另一端接地，电阻R77另一端分别与U13的3脚、电阻R83一端、电阻R80一端相连，U13的4脚与P‐12V端相连，电阻R83另一端分别与电容C81一端、NPN三极管Q3基极相连，电容C81另一端分别与电阻R80另一端、NPN三极管Q3发射极、地线相连，NPN三极管Q3集电极分别与电阻R86一端、上单向阀的控制信号输入端口相连，电阻R86另一端通过LED灯15接P‐12V端。
6.根据权利要求1所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述EEPROM包括
24C02芯片，24C02芯片的1、2、3、4脚接地，24C02芯片的5脚分别与电阻R2一端、CPU信号传输端口相连，24C02芯片的6脚通过电阻R1接3.3V电源，电阻R2另一端分别与3.3V电源、24C02芯片的8脚、电容C1一端相连，电容C1另一端接地。
7.根据权利要求2所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述RS485部分包括MAX485E芯片U5，U5的1脚与U1的10脚相连，U5的2脚分别与U5的3脚、U1的14脚相连，U5的4脚与U1的11脚相连，U5的5脚接地，U5的6脚分别与电阻R14一端、传输接口J7的A口相连，电阻R14另一端分别与传输接口J7的B口、U5的7脚相连，U5的8脚接5V电源。
8.根据权利要求1所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述电源转换部分包括LM2596芯片U9和LM1117芯片U10，U9的1脚分别与二极管D12阴极、12V电源端、电容C44正极、电容C46一端相连，二极管D12阳极接开关电源输出端，开关电源输入端接市电；电容C44负极、电容C46另一端、U9的5脚、U9的3脚接地，U9的2脚分别与肖特基二极管D13阴极、电感L5一端相连，肖特基二极管D13阳极接地，电感L5另一端分别与电容C50正极、U9的4脚、5V电源端、电容C52一端、U10的3脚相连，电容C50负极、电容C52另一端、U10的1脚接地；U10的2脚分别与电容C53一端、电感L6一端相连，电容C53另一端接地，电感L6另一端分别与3.3V电源端、电容C55一端、电阻R46一端相连，电容C55另一端接地，电阻R46另一端通过LED灯D14接地。
9.根据权利要求2所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述USB接口部分包括HEADER 14X2USB芯片，USB芯片的2脚通过0.47μF电容接3V3电源，USB芯片的5脚接U1的3脚，USB芯片的6脚分别与U1的4脚、3V3电源相连，USB芯片的9脚分别与10nF电容一端、USB芯片的11脚相连，10nF电容另一端接地；USB芯片的13脚分别与12M晶振一端、第一22pF电容一端相连，第一22pF电容另一端接地，12M晶振另一端分别与第二22pF电容一端、USB芯片的14脚相连，第二22pF电容另一端接地，USB芯片的24脚依次通过反向发光二极管、1K电阻接3V3电源。
10.根据权利要求2所述天然气点供加臭补偿监控装置，其特征在于所述时钟电路包括
1302芯片U4，U4的2、3脚接32K768晶振两端，U4的5脚分别与电阻R12一端、U1的38脚相连，电阻R12另一端接5V电源，U4的6脚分别与电阻R11一端、U1的37脚相连，电阻R11另一端接5V电源，U4的7脚分别与电阻R10一端、U1的36脚相连，电阻R10另一端接5V电源；U4的8脚接电池。
天然气点供加臭补偿监控装置
技术领域
背景技术
[0002] 利用天然气清洁能源取代燃煤工程项目，是我国政府为减少二氧化碳排放、改善大气质量、保护生态环境、提高人民生活质量的一项基本国策，将广大农村的燃煤生活方式提升为燃气生活方式。作为政府的一项惠民工程和蓝天环保工程，LNG点供设备全部为低成本高性能安全可靠的配备要求。
[0003] 天然气作为清洁能源使用后十分环保、方便，但天然气是易燃易爆气体，一旦发生泄漏，很可能会引发火灾或爆炸事故，使用天然气必须有足够的安全保障措施。向无色无味的天然气内加入燃气加臭剂，使燃气具有足够的十分容易识别的特殊气味，是目前世界普遍应用的安全供气措施之一。
[0004] 燃气加臭剂气味十分特殊，在很小的浓度就有很强的刺激性气味，而且不宜消失，是一种很好的燃气气味警示剂。
[0005] 燃气加臭剂本身是化学品，多数是有毒液体，其气体具有易燃易爆性，同燃气一样有一定的危险和危害性。多数燃气加臭剂化学性质十分稳定，不易自然分解，也不易与其他物质化合，是具有很大危害性和安全隐患的物质。此外加臭剂还具有很强的吸附性和解吸附性，吸附和解吸附速度因材料不同差异很大，一旦泄漏后很容易吸附到其他物体上很长时间都会散发加臭剂的气味。
[0006] 在燃气中加臭剂的添加量不足不能起到安全警示作用，在燃气中加臭剂的添加量过多，则会造成不完全燃烧，引发其他不应有的供气事故。GB50028《城镇燃气设计规范》第3.2.3条明确规定，无毒燃气泄漏到空气中达到爆炸下限20％浓度时应能够嗅到加臭剂的气味，加臭剂的气味强度为2级警示强度，以四氢噻吩加臭剂为例，单位燃气的加臭量应添加20mg。
[0007] 燃气加臭装置的作用就是向燃气内加入加臭剂，使燃气管道的燃气具有独特的标志性气味，在发生燃气刚刚泄漏还没有对人产生伤害也不可能发生爆炸的时侯，就很容易被人察觉，及时处理泄漏报警或逃生，有效避免因燃气泄漏而引发的中毒及爆炸事故，保障安全供气。
[0008] 由于燃气中需要的加臭剂含量十分微小，处于毫克级，对于现有的燃气加臭装置3
来说，在燃气流量足够大(500m /h以上)时，累积所需加臭剂量都在500×20＝10000mg以上，每分钟所需加臭剂量10000÷60＝166.67mg以上，按单次输出量150mg-50mg计算，加臭泵基本保证每分钟都能有1-3次的输出频率，基本保证无加臭剂回漏现象，且比较容易实现加臭剂浓度均匀，添加量基本准确。
来说，在燃气流量足够大(500m /h以上)时，累积所需加臭剂量都在500×20＝10000mg以上，每分钟所需加臭剂量10000÷60＝166.67mg以上，按单次输出量150mg-50mg计算，加臭泵基本保证每分钟都能有1-3次的输出频率，基本保证无加臭剂回漏现象，且比较容易实现加臭剂浓度均匀，添加量基本准确。
[0009] 在燃气流量很小，低于500m3/h时，现有的燃气加臭装置不能满足精确加臭需求，通常采用过量加臭的方法处理，也有个别情况出现加臭量不足、燃气流量很低时加臭不连续，产生供气安全隐患。
[0010] 现有的燃气加臭装置的工作原理是这样：加臭控制器接收燃气流量计的模拟电流流量信号，控制加臭泵按设定的加臭量数出加臭剂。加臭泵将连续的燃气流量信号转换成柱塞的往复运动次数，是一个非连续的输出过程，通过加臭管线的传输趋于连续流动注入燃气管道内。加臭泵的输出端设置单向阀，控制加臭剂液体单向流动，理论上单向阀不应有任何回漏量，实际上受机械加工精度、管道内灰尘和加臭剂内颗粒杂质的影响，单向阀是有回漏量的，单向阀在高频运动时回漏量很小，几乎显现不出来，一旦单向阀低频运动时，回漏量会随时间长度累积的回漏量会变得越来越大，过低的运动频率必然导致单向阀停止运动时间很长，回漏量可能超过输出量。目前加臭泵单向阀保压时间范围在30分钟到90分钟左右，工作频率50次/分时稳定的最小单次输出量50mg，按国标规定20mg/m3的加臭标准可供2.5m3天然气加臭。当燃气流量500m3/h时，工作频率为3.33次，如果燃气流量低至50m3/h3
时，工作频率每分钟仅仅0.333次，即3分钟动作一次。如果燃气流量低至5m/h时，工作频率每分钟仅仅0.0333次/分，即30分钟动作一次，燃气回灌现象就有可能发生，也就是说这是一个临界点如果燃气流量长期低于5m3/h，就会发生燃气回灌。
时，工作频率每分钟仅仅0.333次，即3分钟动作一次。如果燃气流量低至5m/h时，工作频率每分钟仅仅0.0333次/分，即30分钟动作一次，燃气回灌现象就有可能发生，也就是说这是一个临界点如果燃气流量长期低于5m3/h，就会发生燃气回灌。
[0011] 在加臭设备实际运行时，燃气流量会不断变化，LNG点供站在某些情况下1天也只用几十方燃气，很多情况用气集中在早午晚三个饭时使用，其他时间燃气流量很小，甚至几小时才有1m3燃气流量通过，气体流量计在这种情况下，仅仅能够输出3.96mA～4.04mA左右的模拟电流信号，基本属于零点漂移现象，常规控制器接收这样的信号值不会输出准确有效的加臭泵动作信号，加臭泵停止运行时间会很长，最长达到10至12小时，这种运行工况下流过的燃气就没有加入加臭剂。
[0012] 另一方面在加臭设备内部加臭泵长期不运动单向阀的回漏量会比较明显，留在加臭设备管线内的加臭剂会被燃气顶回一部分，也有可能顶回到加臭泵处，最严重顶回到加臭剂储罐内，从储罐泄压口排燃气和加臭剂的混合气体。发生这种情况即污染周边环境，也存在安全隐患，当加臭设备再次运动输出时，由于加臭泵内部已经完全充满燃气，没有了液体加臭剂，加臭泵运行频率再高也不能输出加臭剂了。
发明内容
[0013] 本发明就是针对上述问题，提供一种加臭连续、精确、安全的天然气点供加臭补偿监控装置。
[0014] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括CPU、EEPROM、RS485部分、电源转换部分、USB接口部分、时钟电路、检测信号脉冲输入部分、单向阀驱动控制部分、加臭泵驱动控制部分、按键部分和液晶显示屏，CPU的信号传输端口分别与EEPROM的信号传输端口、RS485部分的信号传输端口、USB接口部分的信号传输端口、时钟电路的信号传输端口相连，CPU的检测信号输入端口与检测信号脉冲输入部分的检测信号输出端口相连，检测信号脉冲输入部分的检测信号输入端口与燃气流量计的检测信号脉冲输出端口相连；
[0015] CPU的运行参数设置输入端口与按键部分相连；
[0016] CPU的控制信号输出端口分别与单向阀驱动控制部分的控制信号输入端口、加臭泵驱动控制部分的控制信号输入端口相连，单向阀驱动控制部分的控制信号输出端口分别与下单向阀的控制信号输入端口、上单向阀的控制信号输入端口相连，加臭泵驱动控制部分的控制信号输出端口与加臭泵的控制信号输入端口相连；
[0017] CPU的电源端口与电源转换部分的电源输出端口相连。
[0018] 作为一种优选方案，本发明所述CPU采用STC12C5A60S2芯片U1。
[0019] 作为另一种优选方案，本发明所述检测信号脉冲输入部分采用TPL521光耦U2，U2的1脚接24V电源，U2的2脚通过电阻R6接燃气流量计的检测信号脉冲输出端口，U2的3脚接地，U2的4脚接U1的12脚。
[0020] 作为另一种优选方案，本发明所述加臭泵驱动控制部分采用TPL521光耦U3，U3的1脚接5V电源，U3的2脚接通过电阻R7接U1的34脚，U3的4脚、3脚接加臭泵的控制信号输入端口。
[0021] 作为另一种优选方案，本发明所述单向阀驱动控制部分包括TPL521光耦U7和TPL521光耦U13，U7的1脚通过电阻R40接3.3V电源，U7的2脚分别与电阻R41一端、电容C35一端、U1的21脚相连，电容C35另一端接地，电阻R41另一端分别与U7的3脚、电阻R43一端、电阻R42一端相连，U7的4脚与P-12V端相连，电阻R43另一端分别与电容C39一端、NPN三极管Q2基极相连，电容C39另一端分别与电阻R42另一端、NPN三极管Q2发射极、地线相连，NPN三极管Q2集电极分别与电阻R44一端、下单向阀的控制信号输入端口相连，电阻R44另一端通过LED灯D9接P-12V端；
[0022] U13的1脚通过电阻R74接3.3V电源，U13的2脚分别与电阻R77一端、电容C79一端、U1的22脚相连，电容C79另一端接地，电阻R77另一端分别与U13的3脚、电阻R83一端、电阻R80一端相连，U13的4脚与P-12V端相连，电阻R83另一端分别与电容C81一端、NPN三极管Q3基极相连，电容C81另一端分别与电阻R80另一端、NPN三极管Q3发射极、地线相连，NPN三极管Q3集电极分别与电阻R86一端、上单向阀的控制信号输入端口相连，电阻R86另一端通过LED灯15接P-12V端。
[0023] 作为另一种优选方案，本发明所述EEPROM包括24C02芯片，24C02芯片的1、2、3、4脚接地，24C02芯片的5脚分别与电阻R2一端、CPU信号传输端口相连，24C02芯片的6脚通过电阻R1接3.3V电源，电阻R2另一端分别与3.3V电源、24C02芯片的8脚、电容C1一端相连，电容C1另一端接地。
[0024] 作为另一种优选方案，本发明所述RS485部分包括MAX485E芯片U5，U5的1脚与U1的10脚相连，U5的2脚分别与U5的3脚、U1的14脚相连，U5的4脚与U1的11脚相连，U5的5脚接地，U5的6脚分别与电阻R14一端、传输接口J7的A口相连，电阻R14另一端分别与传输接口J7的B口、U5的7脚相连，U5的8脚接5V电源。
[0025] 作为另一种优选方案，本发明所述电源转换部分包括LM2596芯片U9和LM1117芯片U10，U9的1脚分别与二极管D12阴极、12V电源端、电容C44正极、电容C46一端相连，二极管D12阳极接开关电源输出端，开关电源输入端接市电；电容C44负极、电容C46另一端、U9的5脚、U9的3脚接地，U9的2脚分别与肖特基二极管D13阴极、电感L5一端相连，肖特基二极管D13阳极接地，电感L5另一端分别与电容C50正极、U9的4脚、5V电源端、电容C52一端、U10的3脚相连，电容C50负极、电容C52另一端、U10的1脚接地；U10的2脚分别与电容C53一端、电感L6一端相连，电容C53另一端接地，电感L6另一端分别与3.3V电源端、电容C55一端、电阻R46一端相连，电容C55另一端接地，电阻R46另一端通过LED灯D14接地。
[0026] 作为另一种优选方案，本发明所述USB接口部分包括HEADER 14X2USB芯片，USB芯片的2脚通过0.47μF电容接3V3电源，USB芯片的5脚接U1的3脚，USB芯片的6脚分别与U1的4脚、3V3电源相连，USB芯片的9脚分别与10nF电容一端、USB芯片的11脚相连，10nF电容另一端接地；USB芯片的13脚分别与12M晶振一端、第一22pF电容一端相连，第一22pF电容另一端接地，12M晶振另一端分别与第二22pF电容一端、USB芯片的14脚相连，第二22pF电容另一端接地，USB芯片的24脚依次通过反向发光二极管、1K电阻接3V3电源。
[0027] 作为另一种优选方案，本发明所述时钟电路包括1302芯片U4，U4的2、3脚接32K768晶振两端，U4的5脚分别与电阻R12一端、U1的38脚相连，电阻R12另一端接5V电源，U4的6脚分别与电阻R11一端、U1的37脚相连，电阻R11另一端接5V电源，U4的7脚分别与电阻R10一端、U1的36脚相连，电阻R10另一端接5V电源；U4的8脚接电池。
[0028] 作为另一种优选方案，本发明所述按键部分包括KEYLEFT按键、KEYUP按键、KEYDOWN按键、KEYSET按键、KEYRIGHT按键和KEYCHANGE按键，KEYLEFT按键一连接点分别与电阻R2一端、U1的2脚相连，KEYLEFT按键另一连接点接地；
[0029] KEYUP按键一连接点分别与电阻R3一端、U1的5脚相连，KEYUP按键另一连接点接地；
[0030] KEYDOWN按键一连接点分别与电阻R4一端、U1的7脚相连，KEYDOWN按键另一连接点接地；
[0031] KEYSET按键一连接点分别与电阻R5一端、U1的6脚相连，KEYSET按键另一连接点接地；
[0032] KEYRIGHT按键一连接点分别与电阻R1一端、U1的8脚相连，KEYRIGHT按键另一连接点接地；
[0033] KEYCHANGE按键一连接点分别与电阻R2一端、U1的1脚相连，KEYCHANGE按键另一连接点接地；
[0034] 电阻R2另一端、电阻R3另一端、电阻R4另一端、电阻R5另一端、电阻1另一端、电阻R2另一端相连。
[0035] 作为另一种优选方案，本发明所述下单向阀的控制信号输入端口和上单向阀的控制信号输入端口采用固态继电器。
[0036] 作为另一种优选方案，本发明所述U1的23脚分别与521光耦U19的2脚、电容C102一端相连，电容C102另一端分别与地线、U19的3脚相连，U19的1脚通过电阻R121接3.3V电源，U19的4脚通过电阻R125分别与电容C104一端、PNP三极管Q6基极相连，电容C104另一端分别与地线、PNP三极管Q6集电极相连，PNP三极管Q6发射极分别与二极管D18阳极、继电器K5控制端一端相连，二极管D18阴极分别与继电器K5控制端另一端、POWER电源端、继电器K5受控开关固定端相连，继电器K5受控开关第一拨动端接P-12V端，继电器K5受控开关第二拨动端接防止回灌的电磁阀的控制端，防止回灌的电磁阀设置在上单向阀与加臭管线之间。
[0037] 可配备防止回灌的电磁阀，CPU监测加臭泵动作反馈输出信号间断时间，在设定时间内没有输出信号，继电器K5可控制电磁阀关闭，防止燃气回灌发生。当输出信号再次传来时电磁阀立即打开，继续输出加臭剂。
[0038] 作为另一种优选方案，本发明所述U1的39脚通过电阻R9与PNP三极管Q2的基极相连，PNP三极管Q2的发射极接5V电源，PNP三极管Q2的集电极接蜂鸣器正极，蜂鸣器负极接地。
[0039] 其次，本发明所述液晶显示屏采用OCMJ4X8C液晶显示模块。
[0040] 另外，本发明还包括RS232部分，RS232部分包括MAX3232C芯片，MAX3232C芯片的12、11脚分别与U1的10、11脚相连，MAX3232C芯片的16脚分别与3.3V电源、电容C3一端、电容C2一端相连，电容C3另一端接MAX3232C芯片的2脚，电容C2另一端分别与电容C4一端、地线、MAX3232C芯片的15脚相连，电容C4另一端接MAX3232C芯片的6脚；MAX3232C芯片的8脚通过反向TVS二极管D2接地，MAX3232C芯片的7脚通过反向TVS二极管D4接地，MAX3232C芯片的13脚通过反向TVS二极管D1接地，MAX3232C芯片的14脚通过反向TVS二极管D3接地；MAX3232C芯片的5脚通过电容C6与MAX3232C芯片的4脚相连，MAX3232C芯片的3脚通过电容C5与MAX3232C芯片的1脚相连。
[0041] 本发明有益效果。
[0042] 本发明分析了现有设备工作原理和实际运行工况及可能发生的运行故障，本着按照LNG点供所要求的连续加臭、均匀加臭、避免运行故障、无人值守、成本低廉、稳定可靠的几个基本原则，本发明基于现有加臭设备技术的基础上，在控制系统与燃气流量计信号对接、控制系统运行工况、设备精度合理配备等几个方面进行了认真研究好技术研发和改进，并进行了长期的工厂内模拟和实际运行测试，记录运行工况全过程，监测管网末端加臭浓度，多次修改控制系统控制模式和设备配置，达到了LNG点供的要求。
[0043] 本发明使用脉冲信号接入稳定可靠连续加臭，具有补偿避免加臭剂回灌功能，无人值守、不使用电磁阀，成本低廉。
[0044] 本发明采用了脉冲信号直接指挥加臭泵输出，减少信号转换过程，无论燃气流量多小或多久，都能可靠加臭，加臭连续稳定；实现随动加臭，燃气流量不断变化加臭剂输出量也随之变化，保证单位燃气中的加臭剂浓度基本均匀。
[0045] 本发明无需改变原有设备部分结构和配置，产品制造成本低廉。
[0047] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
[0048] 图1是加臭装置正常运行模式示意图。
[0049] 图2是加臭装置回灌路线示意图。
[0050] 图3、图4是燃气流量信号与加臭泵工作次数曲线图。
[0051] 图5是本发明电源转换部分电路原理图。
[0052] 图6是本发明EEPROM电路原理图。
[0053] 图7是本发明RS232部分电路原理图。
[0054] 图8是本发明单向阀驱动控制部分电路原理图。
[0055] 图9是本发明设置防止回灌的电磁阀的控制电路图。
[0056] 图10是本发明CPU检测控制相关部分电路原理图。
[0057] 图11是图10中USB接口部分电路原理图。
[0058] 图12是图10中按键部分电路原理图。
[0059] 图13是图10中CPU电路原理图。
[0060] 图14是图10中时钟电路电路原理图。
[0061] 图15是图10中检测信号脉冲输入部分和加臭泵驱动控制部分电路原理图。
[0062] 图16是图10中液晶显示屏部分电路原理图。
[0063] 图17是自动与手动控制转换控制电路。
[0064] 图18是脉冲控制电源部分(图18中的U3为LM2575芯片)。本发明电源转换部分也可采用图18的电路。
[0065] 图19是本发明单向阀驱动控制部分另一实施例。
具体实施方式
[0066] 如图所示，本发明可应用于LNG点供加臭装置，LNG点供加臭装置包括脉冲时段补偿控制器(即本发明天然气点供加臭补偿监控装置)、燃气流量计、加臭剂储罐、加臭泵、下单向阀、上单向阀、加臭管线和止逆阀，脉冲时段补偿控制器的检测信号脉冲输入端口与燃气流量计的检测信号脉冲输出端口相连，脉冲时段补偿控制器的控制信号输出端口与加臭泵的控制信号输入端口相连；
[0067] 加臭泵的进口通过下单向阀与加臭剂储罐的出口相连，加臭泵的出口通过上单向阀与加臭管线入口相连，加臭管线出口通过止逆阀与燃气管道相连。
[0068] 加臭泵从加臭剂储罐内抽出加臭剂输出到上单向阀，加臭剂流经加臭管线到止逆阀后进入燃气管道，加臭剂汽化与燃气混合使燃气具有可识别的特殊气味，保证供气安全。
[0069] 所述加臭泵采用充油型电磁隔膜柱塞计量泵。
[0070] 所述液位计采用玻璃管标定液位计。
[0071] 所述燃气流量计的检测信号脉冲输出端口以0.1m3或1.0m3或2m3或5m3或10m3流量输出一个脉冲信号，脉冲时段补偿控制器接收一个脉冲信号控制加臭泵进行一次或多次动作。每个脉冲随动信号都可以保证加臭泵有一次或多次动作，有效输出一定量的加臭剂，减少信号转换过程，保证加臭剂连续输出，保证每流过一定量的燃气，都会有一定比例的加臭剂输出与燃气混合。
[0072] 所述加臭泵单次输出量为50mg，一个脉冲信号代表5m3燃气量，脉冲时段补偿控制器接收一个脉冲信号控制加臭泵输出2次。
[0073] 所述脉冲时段补偿控制器接收一个脉冲信号控制加臭泵输出0.4次、0.8次、2次。不足1次时，脉冲时段补偿控制器根据脉冲数累加凑够整数时输出1次50mg加臭剂；在现场工况下调整单次输出量，当一个脉冲信号代表2m3燃气流量时，单次输出量调整为80mg，四个脉冲时加臭泵动作1次；
[0074] 在现场工况下调整单位燃气加臭标准，当一个脉冲信号代表2m3燃气流量时，将加臭标准调整为25mg/m3,单次输出量可仍然为50mg，2个脉冲时加臭泵动作1次。
[0075] 所述加臭泵在长时间(30分钟以上)不运动时，脉冲时段补偿控制器控制加臭泵增加几次加臭泵运动，输出一点加臭剂，把燃气顶回来的加臭剂再补充回来，使燃气回顶量与补偿输出量保持相等；补偿量和补偿次数依据燃气管道压力和下单向阀、上单向阀的严密程度现场实测确定，并做跟踪监测调整出补偿量和补偿次数(使用平均质量的单向阀，以DN8管径、0.1MPa压力的实测数据，在24小时内应补偿40次左右。DN8管径每米容积50克左右，单次输出量50mg，40次输出40×50＝2000mg＝2克，约4厘米长度。按常规加臭装置的实际安装方法，加臭管线长度都在3米以上，距离单向阀3.5米以上，基本不会有燃气进入单向阀的可能。据此数据燃气进入单向阀的最短时间应该在3.5×50÷2＝87.5天)。由上述可知，本发明脉冲时段补偿控制器具有长期无燃气流量工况下防燃气回灌补偿加臭功能。使用电磁阀自动关闭加臭管线上的阀门可以起到切断燃气回灌现象，但需增加电磁阀、三通、旁通管、旁通阀以及电缆等零件，电磁阀前后要有供检修时用的切断阀门。费用较高，不适用低成本LNG点供加臭设备。
[0076] 所述脉冲时段补偿控制器包括手动时段单元控制模式和自动随动控制模式，如果自动随动控制模式出现问题时，启动手动时段单元控制模式,见电路原理图17,在电路设计上加一个1K的监测电阻R14,当脉冲输入信号端出现问题时，本控制器输出的DC 24V负载会发生变化，监测电阻R14会发出变化信号传给软件程序，软件会自动跳转切换至手动时段控制模式。当脉冲输入信号端出现问题被解除后，本控制器输出的DC 24V负载自动恢复正常，软件会自动跳转切换至自动随动控制模式。
[0077] 所述手动时段单元控制模式将一天(24小时)分为48个时段单元，每30分钟为一个单元，在每个时段单元内设定0～255次的输出次数，输出次数平均分配到每分钟；每分钟不足1次时，两分钟(或三分钟或更多分钟)输出一次，以此类推；仅设置有1次输出时，在该时段单元第一分钟输出，其余分钟内无输出。
[0078] 所述自动随动控制模式出现的问题包括燃气流量计故障、燃气流量计检修、燃气流量计通讯中断。
[0079] 所述脉冲时段补偿控制器设置在密闭防爆箱体内；适于防爆区域内室外长期无人值守连续运行。
[0081] 所述脉冲时段补偿控制器包括短路保护和报警电路；
[0082] 脉冲时段补偿控制器的供电电源采用外部AC220V±20％供电电源，脉冲时段补偿控制器设置有可对外输出24V直流电源给燃气流量计供电的直流电源输出端口；
[0083] 脉冲时段补偿控制器设置有0～300V脉冲信号输出端口，控制加臭泵输出0～50次/分，脉冲信号宽度为200ms，峰值为300V±20V，低峰值为0V。
[0084] 所述脉冲时段补偿控制器设置有液晶显示屏，液晶显示屏显示累计加臭量(单位g)、累计时间(年月日时分秒)、单次加臭量(单位mg)、自然时钟日期；自动随动控制模式显示累计燃气流量。
[0085] 所述脉冲时段补偿控制器运行数据每小时自动储存一次，存储内容包括存储时间、累计加臭量；运行数据存储量35天以上，人为进行存储数据清零重新累计，不进行清零操作时新的运行数据自动覆盖更新取代前期的旧数据。
[0086] 所述脉冲时段补偿控制器设置有数据通讯接口和用于运行数据输出USB接口，数据通讯接口采用RS485 modbus通讯协议；电脑笔记本或paid采用MODSCON测试软件对脉冲时段补偿控制器运行参数进行设定，读取控制器运行历史数据。
[0087] 所述脉冲时段补偿控制器关机或突然断电时自动保存运行数据，开机或恢复供电时原有的运行模式、设置的运行参数不发生改变。利用CPU内具有EEPROM功能，在运行状态发生改变时，其运行状态时时自动存入EEPROM中，当关机或突然断电时，数据已保存在EEPROM里，再次开机或恢复供电时，数据由EEPROM读出，并自动按已存储数据运行。保证供气加臭同步及事故分析调查取证。
[0088] 所述加臭泵单次输出量与燃气流量的换算关系为：Q×S＝D×F×60
[0089] 单位燃气内加臭剂的添加量，S—加臭标准：mg/m3；
[0090] 加臭泵单次输出量，D—单次输出量：mg/次；
[0091] 加臭泵最高工作频率，F—最高工作频率：次/分；
[0092] 燃气最高小时流量：Q—最大燃气流量：m3/h；
[0093] 通过按键设置加臭泵最高工作频率。
[0094] 脉冲时段补偿控制器根据燃气流量变化和加臭标准运算出加臭泵的输出次数。如果参数设定出错或超限，脉冲时段补偿控制器报警提示参数设置错误。
[0095] 作为另一种优选方案，本发明所述通讯协议规约如下：
[0096]
[0097]
[0098]
[0099]
[0100] 所述脉冲时段补偿控制器包括CPU、EEPROM、RS485部分、电源转换部分、USB接口部分、时钟电路、检测信号脉冲输入部分、单向阀驱动控制部分、加臭泵驱动控制部分、按键部分和液晶显示屏，CPU的信号传输端口分别与EEPROM的信号传输端口、RS485部分的信号传输端口、USB接口部分的信号传输端口、时钟电路的信号传输端口相连，CPU的检测信号输入端口与检测信号脉冲输入部分的检测信号输出端口相连，检测信号脉冲输入部分的检测信号输入端口与燃气流量计的检测信号脉冲输出端口相连；
[0101] CPU的运行参数设置输入端口与按键部分相连；
[0102] CPU的控制信号输出端口分别与单向阀驱动控制部分的控制信号输入端口、加臭泵驱动控制部分的控制信号输入端口相连，单向阀驱动控制部分的控制信号输出端口分别与下单向阀的控制信号输入端口、上单向阀的控制信号输入端口相连，加臭泵驱动控制部分的控制信号输出端口与加臭泵的控制信号输入端口相连；
[0103] CPU的电源端口与电源转换部分的电源输出端口相连。
[0104] 数据输出接口可与485通讯口相连，远程传输累积加臭量及运行数据。
[0105] 脉冲时段补偿控制器接收脉冲燃气流量信号控制加臭泵按设定输出量输出加臭剂。
[0106] 脉冲时段补偿控制器对运行数据进行累积存储，可通过USB接口部分存储到外接U盘内。
[0107] 按键部分可进行系统时间设定、本站地址设定、单次加药设定、配合比设定、脉冲随动流量设定、加药频率设定、
[0108] 所述CPU采用STC12C5A60S2芯片U1，检测信号脉冲输入部分采用TPL521光耦U2，U2的1脚接24V电源，U2的2脚通过电阻R6接燃气流量计的检测信号脉冲输出端口，U2的3脚接地，U2的4脚接U1的12脚。
[0109] 所述加臭泵驱动控制部分采用TPL521光耦U3，U3的1脚接5V电源，U3的2脚接通过电阻R7接U1的34脚，U3的4脚、3脚接加臭泵的控制信号输入端口。
[0110] 所述单向阀驱动控制部分包括TPL521光耦U7和TPL521光耦U13，U7的1脚通过电阻R40接3.3V电源，U7的2脚分别与电阻R41一端、电容C35一端、U1的21脚相连，电容C35另一端接地，电阻R41另一端分别与U7的3脚、电阻R43一端、电阻R42一端相连，U7的4脚与P-12V端相连，电阻R43另一端分别与电容C39一端、NPN三极管Q2基极相连，电容C39另一端分别与电阻R42另一端、NPN三极管Q2发射极、地线相连，NPN三极管Q2集电极分别与电阻R44一端、下单向阀的控制信号输入端口相连，电阻R44另一端通过LED灯D9接P-12V端；
[0111] U13的1脚通过电阻R74接3.3V电源，U13的2脚分别与电阻R77一端、电容C79一端、U1的22脚相连，电容C79另一端接地，电阻R77另一端分别与U13的3脚、电阻R83一端、电阻R80一端相连，U13的4脚与P-12V端相连，电阻R83另一端分别与电容C81一端、NPN三极管Q3基极相连，电容C81另一端分别与电阻R80另一端、NPN三极管Q3发射极、地线相连，NPN三极管Q3集电极分别与电阻R86一端、上单向阀的控制信号输入端口相连，电阻R86另一端通过LED灯15接P-12V端。
[0112] 所述EEPROM包括24C02芯片，24C02芯片的1、2、3、4脚接地，24C02芯片的5脚分别与电阻R2一端、CPU信号传输端口相连，24C02芯片的6脚通过电阻R1接3.3V电源，电阻R2另一端分别与3.3V电源、24C02芯片的8脚、电容C1一端相连，电容C1另一端接地。
[0113] 所述RS485部分包括MAX485E芯片U5，U5的1脚与U1的10脚相连，U5的2脚分别与U5的3脚、U1的14脚相连，U5的4脚与U1的11脚相连，U5的5脚接地，U5的6脚分别与电阻R14一端、传输接口J7的A口相连，电阻R14另一端分别与传输接口J7的B口、U5的7脚相连，U5的8脚接5V电源。
[0114] 所述电源转换部分包括LM2596芯片U9和LM1117芯片U10，U9的1脚分别与二极管D12阴极、12V电源端、电容C44正极、电容C46一端相连，二极管D12阳极接开关电源输出端，开关电源输入端接市电；电容C44负极、电容C46另一端、U9的5脚、U9的3脚接地，U9的2脚分别与肖特基二极管D13阴极、电感L5一端相连，肖特基二极管D13阳极接地，电感L5另一端分别与电容C50正极、U9的4脚、5V电源端、电容C52一端、U10的3脚相连，电容C50负极、电容C52另一端、U10的1脚接地；U10的2脚分别与电容C53一端、电感L6一端相连，电容C53另一端接地，电感L6另一端分别与3.3V电源端、电容C55一端、电阻R46一端相连，电容C55另一端接地，电阻R46另一端通过LED灯D14接地。
[0115] 所述USB接口部分包括HEADER 14X2USB芯片，USB芯片的2脚通过0.47μF电容接3V3电源，USB芯片的5脚接U1的3脚，USB芯片的6脚分别与U1的4脚、3V3电源相连，USB芯片的9脚分别与10nF电容一端、USB芯片的11脚相连，10nF电容另一端接地；USB芯片的13脚分别与12M晶振一端、第一22pF电容一端相连，第一22pF电容另一端接地，12M晶振另一端分别与第二22pF电容一端、USB芯片的14脚相连，第二22pF电容另一端接地，USB芯片的24脚依次通过反向发光二极管、1K电阻接3V3电源。
[0116] 所述时钟电路包括1302芯片U4，U4的2、3脚接32K768晶振两端，U4的5脚分别与电阻R12一端、U1的38脚相连，电阻R12另一端接5V电源，U4的6脚分别与电阻R11一端、U1的37脚相连，电阻R11另一端接5V电源，U4的7脚分别与电阻R10一端、U1的36脚相连，电阻R10另一端接5V电源；U4的8脚接电池。
[0117] 所述按键部分包括KEYLEFT按键、KEYUP按键、KEYDOWN按键、KEYSET按键、KEYRIGHT按键和KEYCHANGE按键，KEYLEFT按键一连接点分别与电阻R2一端、U1的2脚相连，KEYLEFT按键另一连接点接地；
[0118] KEYUP按键一连接点分别与电阻R3一端、U1的5脚相连，KEYUP按键另一连接点接地；
[0119] KEYDOWN按键一连接点分别与电阻R4一端、U1的7脚相连，KEYDOWN按键另一连接点接地；
[0120] KEYSET按键一连接点分别与电阻R5一端、U1的6脚相连，KEYSET按键另一连接点接地；
[0121] KEYRIGHT按键一连接点分别与电阻R1一端、U1的8脚相连，KEYRIGHT按键另一连接点接地；
[0122] KEYCHANGE按键一连接点分别与电阻R2一端、U1的1脚相连，KEYCHANGE按键另一连接点接地；
[0123] 电阻R2另一端、电阻R3另一端、电阻R4另一端、电阻R5另一端、电阻1另一端、电阻R2另一端相连。
[0124] 所述下单向阀的控制信号输入端口和上单向阀的控制信号输入端口采用固态继电器。
[0125] 所述U1的23脚分别与521光耦U19的2脚、电容C102一端相连，电容C102另一端分别与地线、U19的3脚相连，U19的1脚通过电阻R121接3.3V电源，U19的4脚通过电阻R125分别与电容C104一端、PNP三极管Q6基极相连，电容C104另一端分别与地线、PNP三极管Q6集电极相连，PNP三极管Q6发射极分别与二极管D18阳极、继电器K5控制端一端相连，二极管D18阴极分别与继电器K5控制端另一端、POWER电源端、继电器K5受控开关固定端相连，继电器K5受控开关第一拨动端接P-12V端，继电器K5受控开关第二拨动端接防止回灌的电磁阀的控制端，防止回灌的电磁阀设置在上单向阀与加臭管线之间。可配备防止回灌的电磁阀，CPU监测加臭泵动作反馈输出信号间断时间，在设定时间内没有输出信号，继电器K5可控制电磁阀关闭，防止燃气回灌发生。当输出信号再次传来时电磁阀立即打开，继续输出加臭剂。
[0126] 所述U1的39脚通过电阻R9与PNP三极管Q2的基极相连，PNP三极管Q2的发射极接5V电源，PNP三极管Q2的集电极接蜂鸣器正极，蜂鸣器负极接地。蜂鸣器进行故障报警。
[0127] 所述液晶显示屏采用OCMJ4X8C液晶显示模块。
[0128] 本发明还包括RS232部分，RS232部分包括MAX3232C芯片，MAX3232C芯片的12、11脚分别与U1的10、11脚相连，MAX3232C芯片的16脚分别与3.3V电源、电容C3一端、电容C2一端相连，电容C3另一端接MAX3232C芯片的2脚，电容C2另一端分别与电容C4一端、地线、MAX3232C芯片的15脚相连，电容C4另一端接MAX3232C芯片的6脚；MAX3232C芯片的8脚通过反向TVS二极管D2接地，MAX3232C芯片的7脚通过反向TVS二极管D4接地，MAX3232C芯片的13脚通过反向TVS二极管D1接地，MAX3232C芯片的14脚通过反向TVS二极管D3接地；MAX3232C芯片的5脚通过电容C6与MAX3232C芯片的4脚相连，MAX3232C芯片的3脚通过电容C5与MAX3232C芯片的1脚相连。
[0129] 可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
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