一种管道测压装置
技术领域
本实用新型涉及一种管道测压装置和方法，特别是一种具有压力检测功能，同时具有压力异常报警及关闭阀门功能的管道测压装置。
背景技术
燃气管道用紧急切断阀是燃气安全控制系统中至关重要的联动设备，目前全国市场有数百家燃气阀门厂家，生产家用、工商业用各种口径的燃气切断阀，但是燃气阀门的基本功能和原理始终没有进步，仅能实现阀门的切断或导通功能。
目前广泛使用的燃气切断阀，由于仅能实现报警切断功能，所以安装后阀门始终处于导通状态。一旦燃气管道出现泄漏，只有报警器报警并发出阀门切断信号后，管道才能切断。现有技术的具有检测报警功能的阀门，使用燃气时，通过控制装置首先进行管路气密性检查，在保证管路无泄漏后才开启阀门，进行供气。停止使用时，也通过控制装置关闭阀门，再次进行气密性检查，保证阀门后端不可能再漏气。该类阀门的使用，大大提升了燃气安全等级。
现有技术的阀门按口径可分为从DN15到DN300等10多个不同口径产品，若实现上述测量管道压力功能，需要在现有结构上增加导气孔，并增加压力测量电路，这将导致目前电磁阀必须重新设计。而这类产品一般都是金属铸件，模具设备昂贵，这样势必将造成巨额资金投入。同时市场上正在使用的电磁阀如果需要实现该功能也必须重新购买安装，这对于用户而言也必将是一笔较大的开支。
电磁阀部件多是机械、橡胶等材料，如果选材质量可靠、工艺控制科学，其寿命一般可达数十年之久，因此电磁阀产品寿命一般均承诺10年以上。但是电子器件随着使用寿命的延长，其失效的概率在逐渐升高，产品故障现象也会经常出现，因此需要考虑压力测量部件的维修更换问题。
因此，如何设计一款配套现有电磁阀、实现管道压力测量的装置，是目前阀门厂家和工程现场亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的上述问题，提供一种具有压力检测功能，同时具有压力异常报警及关闭阀门功能的管道测压装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种管道测压装置，安装在待检测管道上，或安装在切断阀上，其中，所述管道测压装置包括：
壳体，包括互相连接的连接部和导气结构，所述连接部与所述待检测管道或切断阀连接，所述导气结构与所述待检测管道连通；
压力传感模块，密封安装在所述导气结构内，实时测量管道内的压力参数；
控制器，分别与所述压力传感模块和所述切断阀连接，接收所述压力传感模块检测的所述压力参数，所述压力参数低于设定值时，发出报警信号，并触发控制关闭所述切断阀；以及
安装帽，安装在所述导气结构上并密封所述导气结构。
上述的管道测压装置，其中，所述导气结构为集气腔体，所述集气腔体与所述连接部为一体结构件，所述集气腔体内设置有安装部，所述压力传感模块安装在所述安装部上，所述压力传感模块与所述安装部之间设置有密封材料。
上述的管道测压装置，其中，所述连接部为与所述待检测管道适配的管道连接口，所述集气腔体的轴线垂直于所述管道连接口的轴线。
上述的管道测压装置，其中，所述集气腔体为圆柱结构，所述安装部为位于所述集气腔体内壁的凸台面，所述压力传感模块通过密封圈、防爆胶泥或密封树脂与所述凸台面密封连接。
上述的管道测压装置，其中，所述导气结构包括压力传感模块安装部和导气孔，所述导气孔设置在所述压力传感模块安装部与所述连接部的结合处。
上述的管道测压装置，其中，所述压力传感模块为压力传感器或膜片轻触开关。
上述的管道测压装置，其中，所述管道测压装置安装在待检测管道上，所述连接部包括两个管道连接口，所述两个管道连接口同轴设置，所述管道连接口与所述待检测管道为螺纹连接或法兰连接。
上述的管道测压装置，其中，所述管道测压装置安装在切断阀上，所述连接部包括一个气体连接口，所述气体连接口与所述切断阀为螺纹连接或法兰连接。
上述的管道测压装置，其中，所述压力传感模块包括压力检测单元和压力分析单元，所述压力检测单元将压力信号转换成电信号，并将所述电信号传递给压力分析单元，所述压力分析单元对所述电信号进行压力分析获得所述压力参数，并将所述压力参数输出至所述控制器。
本实用新型的技术效果在于：
本实用新型将阀门与压力检测配套，不改变现有的阀门，具有压力检测功能的同时具有压力异常报警且阀门关闭功能，相对于现有技术，生产制造和施工都简单易行。另外，本实用新型用于对现有管路改造时，无需更换现有的电磁阀，即可通过检测压力实现泄漏报警，大大提高了安全等级，降低了安装及维护成本。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的管道测压装置结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例的管道测压装置结构示意图；
图3为本实用新型一实施例的压力传感模块结构示意图；
图4为本实用新型另一实施例的压力传感模块结构示意图；
图5为本实用新型一实施例的安装示意图；
图6为本实用新型另一实施例的安装示意图；
图7为本实用新型又一实施例的安装示意图。
其中，附图标记
1待检测管道
2切断阀
3管道测压装置
31 壳体
311集气腔体
312安装部
313密封件
314固定螺钉
315进气口
316传感器安装口
317连接部
318可形变气囊
319导气孔
32 压力传感模块
321压力检测单元
322压力分析单元
33 控制器
34 安装帽
35 连接线
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：
参见图1及图2，图1为本实用新型一实施例的管道测压装置结构示意图，图2为本实用新型另一实施例的管道测压装置结构示意图。图1为具有两个连接口(双口)的管道测压装置3，图2为具有一个连接口的管道测压装置3。本实用新型的管道测压装置3，用于测量燃气管道内压力，可安装在待检测管道1上(如图5及图6所示)，或安装在切断阀2上等燃气设备的外壳上或内置到该类设备中(如图7所示)，该管道测压装置3具有多种不同的结构形式，其利用导气管路将管道内燃气引到压力传感模块32上，由压力传感模块32完成检测并将结果输出。可安装在不同形状的管道上，例如直通型、弯头型等；与管道连接可采用不同的连接方式，包括外螺纹、内螺纹、法兰或过盈配合的方式等；壳体31可采用不同的金属材料，包括铝、铜、不锈钢等。配合具有电控开关功能的切断阀2使用，该切断阀2可以是电磁式紧急切断阀，也可以是球阀切断阀。所述管道测压装置3包括：壳体31，包括互相连接的连接部317和导气结构，其中导气结构为壳体31的一部分，导气结构可以是通孔，也可以是其他可进行压力传导的液体/膜片等，用于将气体导入到压力传感器上，以供压力传感器检测。例如导气结构可为集气腔体311，也可以仅仅是一个导气孔319，集气腔体311下端与连接部317结合处设置进气口315，其作用为将待测气体从外部导入到压力传感模块32的压力检测面上，以供压力检测部件测量压力。集气腔体311上壁有一个安装部312，用于安装压力传感模块32，同时在该安装部312上通过密封垫、密封圈等密封材料实现气体密封。传感器安装口316的顶端安装有中间露孔穿线的安装帽34，压力传感模块32安装后拧上安装帽34，即装配完成。本实用新型另一实施例中，所述导气结构包括压力传感模块安装部和导气孔319，所述导气孔319设置在所述压力传感模块安装部与所述连接部317的结合处，所述导气孔319用于将待测气体从外部导入到所述压力传感模块32的压力检测面上，以供所述压力传感模块32的压力检测部件测量压力。所述连接部317与所述待检测管道1或切断阀2连接，所述导气结构与所述待检测管道1连通；压力传感模块32，通过密封件313密封安装在所述导气结构内，用于实时测量管道内的压力参数；控制器33，分别与所述压力传感模块32和所述切断阀2连接，用于接收所述压力传感模块32检测的所述压力参数，当所述压力参数低于设定值时，发出报警信号，并触发控制关闭所述切断阀2；以及安装帽34，安装在所述导气结构上并密封所述导气结构。采用专用工具可以非常容易地打开该安装帽34，更换压力传感模块32。
如图1及图2所示，耐压壳体31的连接部317具有螺纹或法兰连接接口，可以一端连接到燃气管路或者切断阀2的阀门壳体上，或者两端分别连接到燃气管路两端，并作为燃气传输的通道存在。安装后，气体从燃气管路一端经连接部317通入该壳体31。压力传感模块32，可以实时测量管道内的压力参数。当管道内压力参数低于设定值时，发出报警信号，并触发控制器33控制切断燃气阀门。压力传感模块32与集气腔体311的安装孔紧密配合，安装后可由安装帽34压紧，保证燃气管路的气密性。更换压力传感模块32时，首先把前端管道切断阀2的阀门关闭，更换压力传感模块32后，进行相应的压力检测，检测合格后方可进行正常供气。
本实施例中，所述导气结构优选为集气腔体311，所述集气腔体311与所述连接部317为一体结构件，所述集气腔体311内设置有安装部312，所述压力传感模块32安装在所述安装部312上，所述压力传感模块32与所述安装部312之间设置有密封件313实现气体密封。其中，根据在待检测管道1的安装位置不同，管道测压装置3还可分为双口和单口结构，单口结构又可包括外部安装和内部安装的结构。当采用双口结构安装在管道上时，参见图5，所述管道测压装置3安装在待检测管道1上时，所述连接部317包括两个管道连接口，壳体还设置有一个传感器安装口316，两个管道连接口连接到管道上或其他设备上，用于燃气的传输；所述两个管道连接口同轴设置，所述管道连接口与所述待检测管道1为螺纹连接或法兰连接，所述连接部317为与所述待检测管道1适配的管道连接口，所述集气腔体311的轴线垂直于所述管道连接口的轴线。当管道测压装置3安装到切断阀2的阀体上时，连接部317包括一个气体连接口，壳体31还设置有一个传感器安装口316，此时燃气由进气口315导入，该安装方式不影响燃气的传输，故只需要一个气体连接口。其中，所述集气腔体311优选为圆柱结构，所述安装部312为位于所述集气腔体311内壁的凸台面，所述压力传感模块32通过密封件313如密封圈、防爆胶泥或密封树脂与所述凸台面密封连接，也可通过固定螺钉314固定后密封。
参见图3及图4，图3为本实用新型一实施例的压力传感模块结构示意图(采用可形变腔体)，图4为本实用新型另一实施例的压力传感模块结构示意图(采用压力传感器)。根据压力检测方式不同，所述压力传感模块32可为压力传感器或膜片轻触开关。还可以根据不同的检测原理，采用压力传感器、模拟电阻、接触开关等方式。压力传感器是专用于测量压力大小的传感器，可以直接将压力信号转变成可识别电信号并输出。其他类型压力检知装置其原理也是压力变化引起电信号变化，例如图3中显示的，通过可形变气囊318的腔体体积的变化，或者这种变化带动其他部件位置/长度的变化，例如带动弹簧长度/连杆位置的变化，来达到测量其压力的目的。所述压力传感模块32可包括压力检测单元321和压力分析单元322，所述压力检测单元321用于将压力信号转换成电信号，并将所述电信号传递给压力分析单元322，所述压力分析单元322对所述电信号进行压力分析获得所述压力参数，并将所述压力参数输出至所述控制器33。压力检测单元321和压力分析单元322由连接线35供电，两者均安装在壳体31内，该压力传感模块32外壁上具有密封圈，该密封圈可以环绕在压力传感器的外壁上，也可以处于压力传感器的底部。通过压力传感模块32外部或下部的密封件313与集气腔体311外壁紧密连接。本实用新型可采用多种方法实现压力检测功能，优选采用电子式的压力传感器，此类传感器采用硅片测量气体压力的变化，精度高，安装容易，一致性好。也可以采用膜片与行程开关实现该功能，其原理就是膜片压力变化时推动行程开关运动，而行程开关的运动可以产生不同的状态。其特点是原理简单，价格低廉。但不能测量压力的精确数值，或者只能实现个别点位压力数值的测量。可以根据不同的需求进行选择。其中，压力信号输出方式与检测原理相关，一般可输出数字信号、模拟信号或者简单的状态信号。使用压力传感器时，就包含数字信号和模拟信号输出，输出的信号可以很容易被外部电路识别并获取到压力值，如果设定有压力报警状态，还可以获取到压力的异常状态信号。压力传感模块32的信号传递和自身供电都可通过有线方式连接，可具有一组连接线35，通过该连接线35对内置压力传感模块32进行供电，同时将压力状态或数据传输给控制器33，由控制器33负责对其供电和数据采集。当压力传感模块32装配到壳体31内部时，该压力传感模块32外壁的密封圈与集气腔体311外壁外侧面压紧(压紧方式也可以采用固定螺钉314、压气箍等方式实现，也可以采用安装帽34作为压气箍来实现压紧)，其密封圈可以达到气体密封的效果。当采用可形变气囊318时，可形变气囊318的腔体形变后可以直接作为密封材料压紧密封，或者增加密封圈以达到气体密封的目的。该压力传感模块32内置数据分析功能，可以通过单片机等技术很容易实现实时压力检测或压力变化模型搭建，通过该数据分析可以获取气体压力的变化状态和变化量值，当压力变化超过设定值时，输出警告信号。
参见图5-图7，图5为本实用新型一实施例的安装示意图，图6为本实用新型另一实施例的安装示意图，图7为本实用新型又一实施例的安装示意图。图5为具有两个管道连接口的管道测压装置3安装示意图。图6为具有一个气体连接口的管道测压装置3安装到管道上时的示意图。图7为具有一个气体连接口的管道测压装置3安装到阀门上时的安装示意图。该管道测压装置3可安装到燃气管路上或者安装到切断阀2的内部或者外部。当安装到燃气管路上时，该装置可以有双口、单口两种形式，如图5所示，双口结构可直接安装到管道中，并作为管路的一段存在。如图6所示，单口结构可直接使用丝扣方式垂直拧到管路上，管路上对应位置应开出合适尺寸的安装孔，用于导气和固定该设备，最终在不影响管路输送燃气的同时监控燃气压力。或者其一端采用丝扣或法兰盘安装到切断阀2等管路设备的出气口端、另一端连接到管路上，如图7中所述管道测压装置3安装在切断阀2上，所述连接部317包括一个气体连接口，所述气体连接口与所述切断阀2的壳体可螺纹连接或法兰连接。当安装到切断阀2内部或者外部时，类似安装到管路上的方式，采用单口结构时，切断阀2的阀门上对应开孔，用于导气和固定该设备。
根据配套管道口径的不同，本实用新型可以有不同的规格尺寸，从DN15至DN300。由于其结构相比电磁阀类产品要简单很多，所以很容易制造。在通气管道上设置一个安装口，该安装口与管道内部连通，以实现压力传感模块32对管道内气体压力的有效检测。压力传感模块32的传感部件应直接与管道气体接触，同时该压力传感模块32还具有密封功能，将管道内气体与外界气体有效隔绝。实现气体探测与隔绝的方法很多，本实施例中将压力传感模块32优选为一个圆柱状，如图5所示，压力检测单元321置于该圆柱体的最下表面，该压力检测单元321可以是一种膜片，也可以是一种传导介质。在该圆柱体的腰部设置O型圈，用于进行密封。安装时在安装孔的对应位置设置一个大于圆柱体直径但是小于O型圈直径的结构凸台。通过O型圈与该凸台配合并压紧达到密封的目的。压紧该圆柱体的压力则可来自于安装帽34，也可以额外增加固定配件。除使用O型圈进行密封外，还可以使用很多材料，包括防爆胶泥、树脂等。
使用时，具有一定气压的气体通过导气孔319达到集气腔体311，压力敏感元件测量集气腔体311中气体的气压，并通过分析得出压力值和工作状态信息。举例来说，切断阀2的阀门关闭后，如果燃气没有被使用，则该管道内压力在某一定时间内应处于稳定状态，如果在这种状态下检测到燃气压力下降，则可认为燃气管道有泄漏。压力分析单元322可根据泄漏量的大小发出异常提示，同时该压力分析单元322可接受外部发来的修正指数，以提升其算法的精确度和应用广度。经过计算后的压力值和经过分析后的状态信息通过连接线35传送给控制器33，控制器33根据设定的异常报警阈值进行异常处理，例如关闭阀门、发出报警等动作。
该管道测压装置3可以提供压力数据测量与输出，同时可以提供压力异常状态判别与输出。该装置通过有线方式和控制器33连接，由控制器33通过连接线35进行供电，同时通过有线通信的方式将检出的数据或状态上传控制器33。该供电为低压直流电源，通信方式可以为485通信、4-20mA通信或其他的有线通信方式，数据流方向包括控制器33主动控制信号与压力传感模块32的状态上报信号。同时可以接受控制器33发来的校准指令或校准信号，以提升数据分析精度及其不同适用场景的使用。控制器33作为系统的总协调单元，通过获取该压力传感模块32的数据与状态，进而控制前端切断阀2的阀门开启与关闭。
本实用新型与具有电控开、关功能的阀门配套使用，应安装到切断阀2下游，保证关阀后可检测切断阀2下游的气体压力变化。并应和切断阀2接入同一个控制器33，并由该控制器33协调整个系统。当控制器33关闭阀门后，可通过采样压力传感模块32输出的压力信息，确认管路后端是否有压力变化，最终起到检测管路泄漏的目的。由控制器33总体协调压力传感模块32和切断阀2的信号与控制，即可实现更高安全等级的产品。
因为涉及到直接接触燃气，现有技术需采用灌胶等方式进行密封。其密封效果很好，但是产品灌胶后如果需要进行更换，则必须整个产品全部拆掉，这在实际施工过程中往往需要破坏燃气管道，而燃气管路工程因为涉及燃气安全与防爆，必须由专业人员操作，并进行严格的安全检测后才能使用，其涉及工期、人力物力都比较庞大。本实用新型的外壳安装后一般不容易损坏，也不需要更换。压力传感模块32因为内部包含电子部件，存在老化、传感部件受污受潮等原因导致的受损情况，可能需要多次更换，而内置的压力传感模块32可很方便实现现场更换。其内部压力传感模块32与壳体31采用橡胶圈、密封垫等弹性元件通过螺钉、管箍等紧压密封，通过拆卸螺钉或管箍等螺接元件即可实现对该压力传感模块32的拆卸，不需要破坏管道的原有结构。
本实用新型将阀门与压力检测分离，可不改变现有的阀门结构，相对于现有技术，生产制造和施工都简单易行。可减少部件更换的成本，同时降低工人现场更换的难度，提升劳动效率，最终达到降低成本、提高安全性的目的。对现有管路改造时不用更换已有的电磁阀，就可以通过检测压力实现泄漏报警，大大提高了安全等级。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
