溫度補償燃氣表的應用

潘曉陽

摘 要：隨著我國燃氣行業的快速發展，燃氣用戶的大量增長，燃氣表作為燃氣供需雙方一個重要的貿易結算工具，在日常燃氣供應活動中起著舉足輕重的作用，隨著國家煤改氣政策的推行，戶外掛表的數量也激增，鑒于溫度的變化對燃氣體積有著很大影響，因此在燃氣表上加裝溫度補償組件可以有效的降低燃氣公司的供銷差。

關鍵詞：燃氣表;溫度補償;供銷差

近年來，隨著城鎮人口數量一直在穩步增長，國家城鎮化進程的加快，擴張的城市需要更多的能源保障，而天然氣作為一種清潔高效的能源，已成為城鎮燃氣的支撐能源之一。燃氣表作為一種燃氣計量器具，也作為供用氣雙方的計量貿易結算工具，主要采用累計體積方量計量、金額結算的方式對居民用氣及購氣進行計量和管理。其精確度、穩定度直接影響著燃氣公司及用戶的經濟利益。所以，燃氣表選型對于供氣雙方都是一個重要的影響因素。

眾所周知，大多數民用膜式燃氣表都是掛在戶內，由于在戶內一年四季溫度差別不是很大，因此對于燃氣表溫度補償沒有特殊的要求。而近些年隨著國家“煤改氣”工程的大規模推進，戶外掛表已經成為了一種新的安裝方式。根據氣體的特性，其體積會隨著溫度的變化而變化。在我國北方，由于冬季溫差較大，就對燃氣表的計量性能產生了較大的影響。溫度每降低3℃，相應法人燃氣體積就會減少1%。盡管戶外掛表用戶均配備了表箱，但仍然無法解決溫度對燃氣表計量的誤差的影響再加上壁掛爐用戶冬季的采暖需求，如果燃氣表沒有溫度補償功能，很大程度上會導致燃氣公司大大增加供銷差，加大燃氣經營企業的虧損，因此膜式燃氣表加裝溫度補償組件是一種必要的措施[1]。

1 膜式燃氣表的原理

普通的膜式燃氣表是一種典型的容積式計量產品。當流動的氣體經過燃氣表時，內部的燃氣會在燃氣表進出口兩端產生壓力差，通過這個壓力差推動膜式燃氣表的膜片在計量室內運動。燃氣表的膜盒由左右相同的兩個氣體測量室組成，每個氣體測量室由一張柔軟的膜片將其分為兩個相同的計量室。當分配的氣體依次進入四個計量室，推動膜片作自由式來回擺動，膜片組件的運動通過搖桿帶動連桿機構并使閥蓋做旋轉運動從而控制各計量室依次充氣和排氣，使燃氣表連續循環運動，配氣機構不斷的進行協調配氣，使得膜片的運動能夠連續往復的進行。膜式燃氣表通過內部的機械結構，把直線往復運動轉變成圓周運動，再通過圓周運動帶動機械滾輪計數器轉動;膜片每往復一次，就排出一定量氣體，最終滾輪轉過一個計數單元，實現滾輪旋轉計量顯示效果[2]。

2 機械式溫度補償膜式燃氣表

機械式溫度補償燃氣表的原理是在普通膜式燃氣表機械傳動機構上加裝溫度補償組件。具體來說是在連桿位置加裝熱敏元件，在不同溫度下，熱敏元件產生不同的伸縮性，在氣體推動運轉過程中隨著溫度的變化，熱敏元件也就同時影響了傳動機構的變化當溫度升高時，曲柄半徑增大，使燃氣表的回轉體積增大，以補償氣體因溫度升高膨脹的部分，反之當溫度降低，曲柄半徑減小，使燃氣表的回轉體積減小，以補償氣體因溫度降低而收縮的部分。從而達到了溫度補償的目的[3]。

此種方式對于產品的加工精度要求較高，且結構復雜，并且在長時間使用后會出現熱敏元件老化，使得計量的精度出現較大的誤差。因此在實際使用中，此種方式已經逐漸淘汰，取而代之的是電子式溫度補償燃氣表。

3 電子式溫度補償膜式燃氣表

3.1 機械數輪式

這種溫度補償燃氣表是在普通膜式燃氣表內加裝溫度傳感器，在不同溫度下根據機械數輪所走的數字，通過采樣組件將其顯示在液晶上。然后根據不同溫度下的體積量，利用理想氣體狀態方程換算成標況下的體積。實現不同溫度條件下燃氣的等效計量，并由液晶屏顯示溫度補償后的流量值這種方式結構簡單，計算準確，但是會出現液晶顯示屏顯示累計量與機械數輪顯示數值不一樣的情況。在日常供需活動中，常常會引起供需雙方的爭議[4]。

3.2 電子數輪式溫度補償燃氣表

由于機械式溫度補償燃氣表的在加工使用時的各種弊端，以及機械數輪式溫度補償燃氣表可能產生的供需爭議。有研發團隊研發出一款電子數論式溫度補償燃氣表，可有效的解決上述兩種溫度補償方式的弊端。

此種方式使用傳統磁傳動式膜式燃氣表基表。傳統膜式燃氣的內外傳動方式是通過內部磁環帶動外部主動齒輪尾部磁環轉動來，然后再通過調速齒輪來帶動機械數輪轉動從而顯示氣體累積量，而不同燃氣表調整誤差所依靠的就是調速尺寸的不同變比來實現。

由于基表內部磁環處有四個方向的磁鋼，現在將外部主動尺寸從磁傳動孔內取出，放入兩個不同方向的霍爾傳感器，同時也集成一塊溫度傳感器。在原來機械數輪處換成一個電機帶動式數輪，并且與智能表主控板通過2.54mm 2pin端子進行連接。

在理論情況下，膜式燃氣表磁傳動部件每轉一圈，所走的氣體量是10l，帶動機械數輪最后一位所走的一格也即10l，但由于每塊基表加工的差異性，就需要通過不同調速齒輪的配比來進行調整，以實現磁傳動主動尺寸與機械數輪的一致。因此這種電子式溫度補償燃氣表在生產時即可將調速齒輪變比數寫入主控板以生成一個誤差調整系數。

在燃氣表正常通氣時，內部磁環每轉動一周，會帶來8個脈沖信號，這樣可算出每個脈沖所代表的體積數，然后根據誤差調整系數可得出正確的體積數。通過溫度傳感器溫度算出標況下體積數，然后使主控板帶動電機式數輪進行轉動，就可以得到一致的體技顯示。

這種方式是一種對電子溫補機械數輪與液晶顯示不一致的妥協，不僅計量準確，而且可有效減少爭議，但此種方式的弊端在于功耗不控好制，在冬季北方寒冷的氣溫下，堿性電池的電量本身就會大幅下降，再加上這種純電子帶動式的方式，對于功耗是一個很大的考驗。從另一個方面來說，這種方式也無法通過國家法定計量檢定機構的強制檢定，所以還是有待進一步發展。

4 總結

隨著燃氣工業的持續發展，燃氣用戶的進一步增加，對于燃氣計量器具溫度補償的研究還會繼續進行，希望在不久的將來可以研究出一種既科學合理，又符合標準且功耗很低的溫度補償燃氣表，有效的解決燃氣供應企業的供銷差問題。

參考文獻：

[1]程波.膜式燃氣表增加溫壓補償功能必要性[C].2015中國燃氣運營與安全研討會論文集，2015.

[2]陳黎衷.膜式煤氣表設計原理[J].煤氣與熱力，1982（1）：58-62+57.

[3] GB/T 6968-2011《膜式燃氣表》起草組.GB/T6968-2011《膜式燃氣表》實施指南[M].北京：中國質檢出版社，2012.

[4]趙會平，崔浩.膜式燃氣表的溫度補償研究[J].科技與創新，2017，000（016）：78-79.