民用膜式燃氣表檢定裝置（鐘罩式）的自動化升級改造

李程

摘 要：為保障民用膜式燃氣表測量結果的可靠性、準確性，根據《JJG577-2012膜式燃氣表》檢定規程的要求，需要對民用燃氣表進行強制檢定。傳統的鐘罩式膜式燃氣表檢定裝置容易受到環境、人員、方法等因素影響造成誤差，從而影響測量結果。鐘罩式膜式燃氣表檢定裝置經過自動化升級改造，使用成熟的自動控制技術，可以快速提高膜式燃氣表的檢定效率和質量。本文主要對檢定裝置的壓力補償、溫度自動測量、圖像識別等相關技術進行升級改造。

關鍵詞：膜式燃氣表；鐘罩式檢定裝置；壓力補償；溫度測量

中圖分類號：TH814 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）24-0068-02

1 引言

當前，計量技術機構使用鐘罩式膜式燃氣表檢定裝置主要由鐘罩、氣源、U型管壓力計、酒精溫度計等設備組合而成。檢定工作基本由檢定人員手動完成，檢定效率、檢定質量難以得到控制。本文所述主要以原鐘罩式燃氣表檢定裝置為基礎，對溫度自動測量系統、壓力補償系統、圖像識別系統進行升級，實現符合《JJG577-2012膜式燃氣表》檢定規程要求的自動化檢定裝置，從根本上解決膜式燃氣表強制檢定工作的效率和質量問題，從而提升計量技術機構的技術水平。

2 系統整體設計

如圖1所示，該檢定裝置主要由標準裝置、壓縮氣源、溫度變送器、差壓變送器、圖像識別系統和PC機六個部分組成。

2.1 系統工作原理

鐘罩和固定的液槽形成一個容積可變的密封空腔。鐘罩下降過程中通過壓力補償機構，使其內部氣體壓力不隨鐘罩浸入密封液的深度而變化。以鐘罩內有效容積為標準，當鐘罩下降時，鐘罩內氣體經管道排往被檢燃氣表，以鐘罩內排出的氣體容量值與被檢燃氣表的累計流量值作比較，從而計算出被檢燃氣表的測量誤差。

2.2 系統的技術指標及功能的實現

系統升級后測量范圍為（0.016～6.0）m3/h，準確度等級不低于0.5%。主要實現的功能有環境溫度、封液溫度、鐘罩出口氣體的溫度自動檢測功能，被檢燃氣表的壓力損失自動補償功能，測量結果的自動識別功能，計算機軟件部分為多單位聯合研發。

3 溫度自動檢測系統

結合該裝置運行的環境溫度變化范圍小的特點，本文選用了三只集成采集模塊的pt100一體化熱電阻溫度計，如圖2所示，分別用于測量室內環境溫度、封液溫度和鐘罩出口氣體溫度。并將采集的實際溫度經A/D轉換后傳送至計算機。環境溫度點測量的實際溫度超出檢定規程要求時，溫度信號觸發報警裝置，提醒檢定人員及時調整溫度，同時系統停止工作。封液溫度和鐘罩出口氣體溫度點測量的實際溫度，通過計算機軟件計算，折算為工況下的氣體累計體積進行溫度補償。

4 壓力補償系統

由于鐘罩下降過程中其內部氣體壓力需要保持恒定，不隨鐘罩浸入封液的深度而變化。且氣體介質通過被檢燃氣表造成的壓力損失均需要進行壓力補償。如圖3所示，本文選用一支表壓力傳感器測量表前壓力，選用三支差壓變送器測量被檢燃氣表的壓力損失。結合封液溫度和出口氣體溫度，通過計算機軟件，利用公式（1）進行壓力補償。

（1）

5 圖像識別系統

膜式燃氣表圖像識別系統主要由攝像部分、視頻切換器、視頻捕捉卡、圖像分析軟件、計算機等構成。首先在每只燃氣表字輪的正對位置安裝工業攝像頭，讀取字輪圖像。視頻切換器將讀取的多路圖像信息進行組合切換，將需要顯示的信息輸入視頻捕捉卡中。經過計算機中的圖像分析軟件生成燃氣表字輪讀數并建立圖庫，實現圖像自動識別的功能。識別結果如圖4所示。

6 裝置的測量能力

該裝置改造完成后，本單位與燃氣表廠甲和燃氣表廠乙對同一塊燃氣表進行了數據比對。按照檢定規程的要求選取了4.0m3/h、0.8m3/h、0.025m3/h三個檢定點，分別通氣100L、50L、20L，進行兩次檢定。測量結果如表1、表2所示。

測量結果最大示值誤差為0.7%，符合規程要求。

測量結果最大示值誤差為1.0%，符合規程要求。

8 結語

本單位對現有的鐘罩式燃氣表檢定裝置實施了自動化改造，結合《JJG577-2012膜式燃氣表》檢定規程的要求，應用pt100一體化溫度變送器實現了環境溫度、封液溫度、鐘罩出口氣體的溫度自動檢測功能；應用表壓傳感器和差壓變送器實現了被檢燃氣表的壓力損失自動補償功能；應用工業攝像頭實現了測量結果自動識別功能。通過與燃氣表廠商的數據比對，測量結果基本一致。該裝置的自動化升級改造進一步加強了民用膜式燃氣表檢定工作的檢定效率和質量，使計量技術機構的技術水平得以提升。

參考文獻

[1]丁維光.鐘罩式燃氣表檢定裝置自動控制系統[J].中國計量，2006（05）：52-54+76.

[2]陸建華.淺談氣體流量測量中的溫度及壓力補償[J].化工自動化及儀表，2011，38（04）：488-491.

[3]余英林.數字圖象處理與模式識別[M].廣州：華南理工大學出版社，1990.

[4]李誠人.現代機電控制系統[M].西安：西北工業大學出版社，1999：25-32.

[5]夏勇.壓阻式壓力傳感器溫度補償的研究與實現[D].西北工業大學，2006.

[6]JJF1033—2016，計量標準考核規范[S].北京：中國計量出版社，2016.

[7]JJG52—2013，彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表[S].北京：中國計量出版社，2012.

[8]JJG52—2013，膜式燃氣表[S].北京：中國計量出版社，2013.