温度对膜式燃气表检定的影响及解决方法

吴家平/ 泉州市计量所

0 引言

膜式燃气表是一种广泛用于燃气计量的容积式流量计。具有计量准确度较高、量程范围宽、稳定性好、价格低等优点，是涉及人民群众切身利益的贸易结算用计量器具。因此其量值准确与否，直接关系到用气、供气双方的切身利益，因此燃气表属于强制检定的计量器具，燃气表的检定是一项很重要的工作。实际的燃气表检定工作中检定结果与实验室的人员、设备、环境条件和检定方法等因素有关，本文主要分析温度条件对燃气表示值误差检定结果的影响。

1 膜式燃气表的工作原理

燃气表是容积式气体流量计，其原理是利用气体在表体内流动过程中的压力差作为动力，由阀座、阀盖的相对位置来控制气体流向的分配。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小计量室。当分配的气体依次进入四个小计量室，推动膜片自由摆动，膜片组件的运动通过摇杆带动连杆机构（双曲柄摇杆机构）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。同时连杆机构的偏心转动齿轮通过齿轮的传动驱动机械式单向计数器计数，最终通过计数器显示燃气表的排气量。当皮膜都作一次往复运动时，排出的气体就叫做“回转体积”。这就是煤气表的计量原理。

2 燃气表的检定方法和检定条件

燃气表检定方法有很多，实际操作中主要使用的有两种，钟罩法和标准表法。钟罩法检定的准确度较高，稳定性较好，因此JJG577-2013《燃气表检定规程》要求仲裁检定优先采用钟罩法，本文以钟罩法为例分析温度对示值误差检定的影响。

燃气表检定条件 检定温度：对于最大流量qmax≤10 m3/h的燃气表为（20± 2) ℃；对于最大流量qmax＞ 10 m3/h的燃气表为（20±5) ℃；大气压力：86～106 kPa；相对湿度：45%～75%。

燃气表应在检定环境条件下放置4 h 以上方可进行检定。检定过程中，标准器处的温度和燃气表处的温度之差（包括室温、标准器液温、检定介质温度）应不超过1 ℃。

3 燃气表示值误差的检定

燃气表单次测量示值误差 δ的计算：

式中：Vm—燃气表示值（L、dm3）；

Vref—通过燃气表的气体实际值（L、dm3）

检定时应测量燃气表的入口处和标准器处的温度和压力，进行温度和压力的修正：

式中：Vs—标准器示值（L、dm3）；

Psa—标准器压力（Pa）；

Tsa—标准器的热力学温度（K）；

Pma—燃气表的进口处压力（Pa）；

Tma—燃气表的进口处热力学温度（K）

根据JJG 577-2012《膜式燃气表检定规程》的规定，当标准器温度和燃气表处温度差≤0.5℃、压力修正值≤±0.2%时，可以不进行温度和压力修正，单次测试示值误差式（1）可以简化为

燃气表检定工作量大时间长，为了提高工作效率，实际工作中在控制好恒温室的温度、湿度、压力等条件的情况，通常采用式（3）代替式（1）计算燃气表的示值误差，也就是以标准器的示值 Vs代替通过燃气表的气体实际值 Vref。下文重点分析以 Vs代替 Vref可能带来的测量误差。

4 温度条件对膜式燃气表检定的影响

气体是可压缩的流体，压缩性和膨胀性比较复杂，检定时使用空气作为介质，可按理想气体状态方程考虑，因此实际体积可以按照式（2）计算。以200 L 钟罩式气体流量标准装置检定为例，计算温度条件对检定结果的影响。

式（2）中影响参量有四个，即标准器的压力psa、温度Tsa和燃气表进口处的压力pma、温度Tma，如果标准器安装使用正确，压力差Δp=psa-pma可以控制在100 Pa 以内，取大气压力为标准大气压pn=101.325 kPa，小于0.1%相对于温度的影响可忽略不计，为计算方便取psa≈pma，式（2）可简化为

根据JJG 577-2012的规定，标准器处的温度和燃气表处的温度之差（包括室温、标准器液温、检定介质温度）应不超过1℃，取最大值1℃，设检定环境温度为20℃，标准器示值 Vs为100 L，代入式（4）可得气体实际值Vref：

因此，以Vs代替 Vref计算示值误差可能带来的最大误差为±0.34%。

5 温度条件影响的解决方法

按照JJG 577-2012 要求燃气表的最大允许误差为1.5%，而温度差带来的影响可达0.34%，对检定结果的准确性影响很大，不可以忽略不计。实际检定工作中，如果每次检定都对温度差进行测量和修正需要很多时间，严重影响工作效率。在不影响测量准确度的情况下，采用下面的方法解决这个问题。

先按照式（3）计算示值误差 δ，然后根据δ的情况进行分类处理如下：①当≥1.8%时，被检煤气表直接判定为“不合格”；

这样既不影响检定的准确度，又有效节约检定时间，提高工作效率。如果实验室的温度条件能控制得更好，则上述判定区间还能进一步缩小，需要进行温度修正的范围更小，检定工作效率更高。

6 结语

影响燃气表检定结果的因素有很多，本文重点论述了温度条件对示值误差的影响，并根据实际工作的情况，提出解决问题的方法，即能保证检定的准确性，又能有效提高工作效率。