[发明专利]一种甲烷混空调控系统及方法

权利要求书

1.一种甲烷混空调控系统及方法，包括：来气管道（1）、流量传感器1（2）、甲烷浓度传感器1（3）、带有高压气泵的高压气室（4）、流量控制阀（5）、流量传感器2（6）、混气结构（7）、甲烷浓度传感器2（8）、出气管道（9）、数据采集及控制装置（10）、装有自主开发的调控软件的计算机（11）；所述的甲烷来气管道（2）内置流量传感器1（2），可实时测量管道中的甲烷流量；所述的甲烷浓度传感器1（3）可实时测量管道中的甲烷浓度，且甲烷流量和浓度信息可通过数据采集装置提供给计算机；所述的带有高压气泵的高压气室（4）一端连接流量控制阀（5），所述的流量控制阀（5）连接流量计2（6）以实现监控输出的空气流量；所述的数据采集及控制系统（10）可接收流量计测量的数据，并输出信号来控制上述的流量控制阀（5），所述的控制软件可实时显示各部分的数据，通过计算后控制软件将所需的混气流量通过数据采集装置反馈给流量控制阀（5），最终实现输出稳定的甲烷浓度；所述的甲烷浓度探头（8）可用来检测输出甲烷浓度，以判断甲烷混空调控系统是否正常工作。

2.如权利要求1所述的一种甲烷混空调控系统及方法，其特征在于：由来气管道（1）、流量传感器1（2）、甲烷浓度传感器1（3），可高精度的测量来气管道中甲烷的流量和浓度，并且将测量数据通过数据采集装置进行模数转换后传递给带有控制软件的计算机。

3.如权利要求1所述的甲烷混空调控系统，其特征在于：所述流量控制阀为延迟小、可精调的空气质量流量控制阀。

4.如权利要求1所述的一种甲烷混空调控系统及方法，其特征在于：所述的甲烷浓度探头可实时检测混空后的甲烷浓度；所述数据采集及控制装置的规格，应根据甲烷浓度传感器1、甲烷浓度传感器2、流量传感器1、流量传感器2及控制阀的输入、输出电压来选择。

5.如权利要求1所述的一种甲烷混空调控系统及方法，其特征在于：所述的控制软件可分四个窗口显示测量数据，包括：流量控制阀的输出信号监测，流量传感器1所测量的空气流量监测，流量传感器2的甲烷流量监测，以及最后的甲烷浓度探头测量的甲烷浓度监测；控制软件可根据预先设定的输出甲烷浓度，对监测到的甲烷流量数据进行计算来控制混入空气的流量，以实现预定的甲烷浓度。

6.本申请的一种实施例，使用权利要求1所述的一种甲烷混空调控系统及方法对甲烷浓度进行调控，其特征在于：包括以下步骤：

1）安装所述的气泵与高压气室，并连接好电源；

2）流量控制阀连接在气泵与高压气室后以调节空气流量；将流量控制阀连接好电源，并将信号输入端连接到数据采集卡的信号输出端，数据采集卡将软件发出的数字信号转为模拟信号传输给流量控制阀；

3）流量传感器2连接电源，并将其模拟信号输出端连接到数据采集卡的信号输入端，信号经过模数转换后被软件读取换算成流速信息显示在控制软件上；

4）根据控制软件显示界面上监测流量控制阀的自检输出信号和流量传感器2所测量的空气流量两个窗口所显示的数据，判断流量控制阀是否处于正常工作状态；

5）流量传感器1的安装、接线与显示同流量传感器2；

6）混气结构安装在汇入空气的支路之后，考虑安全因素，混气结构应选择不能燃烧且耐腐蚀的材料；

7）混合后的气体继续在管道中传输，甲烷浓度传感器2对此时的甲烷浓度进行监测，其输出的模拟信号通过数据采集卡转变为数字信号后，被程序读取并显示在控制软件显示界面的甲烷浓度监测窗口上；

8）控制软件的程序设计原理如下：

a）软件通过接收的来自甲烷浓度传感器1和流量传感器1探测的数据与预先设定的混合气体浓度与之的关系，计算得出所需通入的空气流量，计算公式如下 ：

其中，C_c为甲烷进气管道中气体浓度，I_c为甲烷管道中气体流量，I_a为计算得出的空气流量，C_H为混合后的甲烷浓度；

b）程序将计算得出的需要通入的空气流量数据进行控制编码生成控制信号，通过数据采集卡的输出端口传输给流量控制阀，由流量控制阀执行操作向管道通入特定流量的空气。