工商用单声道超声波燃气表计量特性测试研究

摘 要 本文通过对G10、G25等型号的单声道超声波燃气表开展计量性能测试，概述性能测试的主要标准依据。围绕实验设备及步骤、实验结果对工商用单声道超声波燃气表计量特性进行测试，经过分析得出利用该技术可以对燃气实现精准计量，不过气流通道数量和计量误差成正比，容易降低误差曲线的稳定性。

关键词 单声道超声波燃气表;计量特性;示值误差

前言

燃气计量工作是燃气结算的关键，常见的仪表包含罗茨式、涡轮式、孔板式流量计设备，工商领域燃气计量主要利用膜式、罗茨式、涡轮式流量计。当前超声波流量计适用于高压大流量燃气计量工作中，可以代替传统机械燃气表开展计量工作，具有降低计量误差、耐久性良好、便于维护、完成精准计量的优势。

1 实验过程分析

1.1 实验标准

我国早在2011年便针对大口径的气体超声波流量计制定了《气体超声流量计测量天然气流量》标准，并于2014年颁发GB/T18604-2014，代替了2011年版本[1]。该文件中针对单声道超声波流量计的内容为：单声道测试性能相较于多声道要求低，实际指标数值由对应制造厂提供。近年来国家又陆续出台了《超声波燃气表》、《家用超声波燃气表》等文件，不过对于工商超声波燃气表的内容涉及较少[2]。因此，为了测试工商用超声波燃气表计量性质是否满足要求，本课题依据2018年《超声波燃气表》开展测试工作。

1.2 实验设备

本项目中涉及的单声道超声波燃气表型号为G6、G10、G16、G25，而G6与G10、G16与G25的结构和计量模块相同，因此可以从四类超声波流量计中分别选择G10、G25燃气表开展测试工作。两种型号的燃气表随机各选择3台，同时将其标记为1#、2#、3#计量表。

1.3 实验过程

首先，结合《超声波燃气表》标准，对型号是G10、G25的单声道超声波燃气表开展检测工作，检测要素分别为：过载流量、计量过程重复性、始动流量、示值误差。注意在选择市值误差时需设置7个测点，分别为qmin、3qmin、qt、0.2qmax、0.4qmax、0.7qmax、qmax，分别对其开展测量工作，同时对每一个流量点重复测试6次，结合平均示值误差绘制曲线图。

其次，当单声道超声波燃气表完成初始检测工作后，可以将其放置在燃气跑马台开展耐久性测试，流量为qmax并持续运行1000小时。运行完毕后将燃气表放置在盐雾箱内，进行耐盐雾操作，经过250小时后拿出风干，并分析其表面外壳腐蚀情况。设置和初始测试相同的环境与设备，对经历过盐雾测试的燃气表开展示值误差、计量重复、过载流量实验。

最后，应将完成耐久中期实验的单声道超声波燃气表放置在燃气跑马台上开展耐久性终极实验。将流量设置为qmax持续运行1000小时，当所有的耐久测试均结束后，将该设备放置在盐雾试验箱内，时间设置为250小时，在测试后观察其表面外壳的腐蚀情况。当完成盐雾实验、耐久性实验后，应对超声波燃气表的计量重复性、示值误差、过载流量进行分析。

2 实验结果研究

2.1 始动流量环境

在测试工作中需要确保实验室处于恒温状态，起始实验的温度是18.86℃、湿度为64.96%;中期耐久性实验的温度是21.44℃，湿度为67.23%;最后耐久性实验测试温度是20.78℃，湿度是42.74%。通过对燃气计量表的始动流量进行测试后发现，当型号是G10、G25的超声波燃气表处于始动流量条件下，仍可以精准计量微小气体，相关测试项满足标准。因此可以将误差示值通过表格进行统计，并绘制曲线图。

2.2 G10超声波燃气表示值误差

分析耐久性测试前后，单通道超声波燃气表的7个测点示值误差后得出，在单点重复性测试时，G10超声波燃气表不存在漂移情况，示值误差处于小流状态下，因此会出现一定程度的波动情况。但此形式在大流范围中十分稳定，其过载流量点性质良好。同时，其燃气表示值误差的平滑度较高，且线性状况良好。在耐久性测试的前后阶段，燃气表中示值误差的曲线线性相同，因此稳定性较高。此外，在耐久性实验后，燃气表示值的误差稍大，七个测点的示值误差小于标准允许值的限度，尚未发生计量发散问题。

2.3 G25超声波燃气表示值误差

在对3个G25超声波燃气表展开测试工作后得出以下结论：每个测点的示值误差满足标准，其初始状态下燃气表的示值误差较低。当耐久性实验开始后，燃气表示值误差缓慢增加，尚未超过标准值的上限和下限。同时，在分析G25超声波燃气表误差曲线后发现，测点一致性相较于G10超声波燃气表较差，稳定性不足，在小流范围内其燃气表示值误差波动十分显著，不過在过载流量点和大流范围内计量十分稳定。

2.4 燃气表试验结果综合分析

通过对G10、G25超声波燃气表开展示值误差、始动流量、盐雾测试、耐久性实验可以得出，二者的测试数值均满足国家相关标准和规定。不过在对比G25与G10燃气表时发现，G10超声波燃气表的准确性、计量稳定性均优于G25燃气表，主要原因如下：管道中流体流速属于抛物线形状分布，因此其在管道内的截面中心速度最快，在靠近管壁的区域速度较小。单声道超声波流量计中只有一对换能器，会随着时间的流逝影响测量精确性，不过优势是提升燃气表的抗干扰能力，充分发挥小口径流体特点。

3 结束语

综上所述，本文围绕耐盐雾试验、耐久性试验对工商用单声道超声波燃气表进行计量特性测试。三台燃气表均在示值误差、起始流量、计量重复性等方面参数良好，其中型号是G10的燃气表相较于G25燃气表在稳定性方面较强，因此利用超声波单声道计量技术可以充分发挥小口径流体优势，减少示值误差。

参考文献

[1] 丁水龙，李乐，李帆，等.工商用单声道超声波燃气表计量特性测试[J].城市燃气，2019（12）：13-18.

[2] 李萌，李跃忠，曾令源，等.低功耗超声波燃气表设计[J].电子测试，2020（7）：39-42.

作者简介

严伟（1983-），江苏靖江人;学历：本科，职称：中级;现就职单位：靖江市产品质量综合检验检测中心，研究方向：力学类如试验机、硬度计、加油机、压力表、燃气表等。