温度补偿燃气表的应用

潘晓阳

摘 要：随着我国燃气行业的快速发展，燃气用户的大量增长，燃气表作为燃气供需双方一个重要的贸易结算工具，在日常燃气供应活动中起着举足轻重的作用，随着国家煤改气政策的推行，户外挂表的数量也激增，鉴于温度的变化对燃气体积有着很大影响，因此在燃气表上加装温度补偿组件可以有效的降低燃气公司的供销差。

关键词：燃气表;温度补偿;供销差

近年来，随着城镇人口数量一直在稳步增长，国家城镇化进程的加快，扩张的城市需要更多的能源保障，而天然气作为一种清洁高效的能源，已成为城镇燃气的支撑能源之一。燃气表作为一种燃气计量器具，也作为供用气双方的计量贸易结算工具，主要采用累计体积方量计量、金额结算的方式对居民用气及购气进行计量和管理。其精确度、稳定度直接影响着燃气公司及用户的经济利益。所以，燃气表选型对于供气双方都是一个重要的影响因素。

众所周知，大多数民用膜式燃气表都是挂在户内，由于在户内一年四季温度差别不是很大，因此对于燃气表温度补偿没有特殊的要求。而近些年随着国家“煤改气”工程的大规模推进，户外挂表已经成为了一种新的安装方式。根据气体的特性，其体积会随着温度的变化而变化。在我国北方，由于冬季温差较大，就对燃气表的计量性能产生了较大的影响。温度每降低3℃，相应法人燃气体积就会减少1%。尽管户外挂表用户均配备了表箱，但仍然无法解决温度对燃气表计量的误差的影响再加上壁挂炉用户冬季的采暖需求，如果燃气表没有温度补偿功能，很大程度上会导致燃气公司大大增加供销差，加大燃气经营企业的亏损，因此膜式燃气表加装温度补偿组件是一种必要的措施[1]。

1 膜式燃气表的原理

普通的膜式燃气表是一种典型的容积式计量产品。当流动的气体经过燃气表时，内部的燃气会在燃气表进出口两端产生压力差，通过这个压力差推动膜式燃气表的膜片在计量室内运动。燃气表的膜盒由左右相同的两个气体测量室组成，每个气体测量室由一张柔软的膜片将其分为两个相同的计量室。当分配的气体依次进入四个计量室，推动膜片作自由式来回摆动，膜片组件的运动通过摇杆带动连杆机构并使阀盖做旋转运动从而控制各计量室依次充气和排气，使燃气表连续循环运动，配气机构不断的进行协调配气，使得膜片的运动能够连续往复的进行。膜式燃气表通过内部的机械结构，把直线往复运动转变成圆周运动，再通过圆周运动带动机械滚轮计数器转动;膜片每往复一次，就排出一定量气体，最终滚轮转过一个计数单元，实现滚轮旋转计量显示效果[2]。

2 机械式温度补偿膜式燃气表

机械式温度补偿燃气表的原理是在普通膜式燃气表机械传动机构上加装温度补偿组件。具体来说是在连杆位置加装热敏元件，在不同温度下，热敏元件产生不同的伸缩性，在气体推动运转过程中随着温度的变化，热敏元件也就同时影响了传动机构的变化当温度升高时，曲柄半径增大，使燃气表的回转体积增大，以补偿气体因温度升高膨胀的部分，反之当温度降低，曲柄半径减小，使燃气表的回转体积减小，以补偿气体因温度降低而收缩的部分。从而达到了温度补偿的目的[3]。

此种方式对于产品的加工精度要求较高，且结构复杂，并且在长时间使用后会出现热敏元件老化，使得计量的精度出现较大的误差。因此在实际使用中，此种方式已经逐渐淘汰，取而代之的是电子式温度补偿燃气表。

3 电子式温度补偿膜式燃气表

3.1 机械数轮式

这种温度补偿燃气表是在普通膜式燃气表内加装温度传感器，在不同温度下根据机械数轮所走的数字，通过采样组件将其显示在液晶上。然后根据不同温度下的体积量，利用理想气体状态方程换算成标况下的体积。实现不同温度条件下燃气的等效计量，并由液晶屏显示温度补偿后的流量值这种方式结构简单，计算准确，但是会出现液晶显示屏显示累计量与机械数轮显示数值不一样的情况。在日常供需活动中，常常会引起供需双方的争议[4]。

3.2 电子数轮式温度补偿燃气表

由于机械式温度补偿燃气表的在加工使用时的各种弊端，以及机械数轮式温度补偿燃气表可能产生的供需争议。有研发团队研发出一款电子数论式温度补偿燃气表，可有效的解决上述两种温度补偿方式的弊端。

此种方式使用传统磁传动式膜式燃气表基表。传统膜式燃气的内外传动方式是通过内部磁环带动外部主动齿轮尾部磁环转动来，然后再通过调速齿轮来带动机械数轮转动从而显示气体累积量，而不同燃气表调整误差所依靠的就是调速尺寸的不同变比来实现。

由于基表内部磁环处有四个方向的磁钢，现在将外部主動尺寸从磁传动孔内取出，放入两个不同方向的霍尔传感器，同时也集成一块温度传感器。在原来机械数轮处换成一个电机带动式数轮，并且与智能表主控板通过2.54mm 2pin端子进行连接。

在理论情况下，膜式燃气表磁传动部件每转一圈，所走的气体量是10l，带动机械数轮最后一位所走的一格也即10l，但由于每块基表加工的差异性，就需要通过不同调速齿轮的配比来进行调整，以实现磁传动主动尺寸与机械数轮的一致。因此这种电子式温度补偿燃气表在生产时即可将调速齿轮变比数写入主控板以生成一个误差调整系数。

在燃气表正常通气时，内部磁环每转动一周，会带来8个脉冲信号，这样可算出每个脉冲所代表的体积数，然后根据误差调整系数可得出正确的体积数。通过温度传感器温度算出标况下体积数，然后使主控板带动电机式数轮进行转动，就可以得到一致的体技显示。

这种方式是一种对电子温补机械数轮与液晶显示不一致的妥协，不仅计量准确，而且可有效减少争议，但此种方式的弊端在于功耗不控好制，在冬季北方寒冷的气温下，碱性电池的电量本身就会大幅下降，再加上这种纯电子带动式的方式，对于功耗是一个很大的考验。从另一个方面来说，这种方式也无法通过国家法定计量检定机构的强制检定，所以还是有待进一步发展。

4 总结

随着燃气工业的持续发展，燃气用户的进一步增加，对于燃气计量器具温度补偿的研究还会继续进行，希望在不久的将来可以研究出一种既科学合理，又符合标准且功耗很低的温度补偿燃气表，有效的解决燃气供应企业的供销差问题。

参考文献：

[1]程波.膜式燃气表增加温压补偿功能必要性[C].2015中国燃气运营与安全研讨会论文集，2015.

[2]陈黎衷.膜式煤气表设计原理[J].煤气与热力，1982（1）：58-62+57.

[3] GB/T 6968-2011《膜式燃气表》起草组.GB/T6968-2011《膜式燃气表》实施指南[M].北京：中国质检出版社，2012.

[4]赵会平，崔浩.膜式燃气表的温度补偿研究[J].科技与创新，2017，000（016）：78-79.