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膜式燃气表标准探讨与研究

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2019-05-24  浏览次数:136

膜式燃气表标准探讨与研究
费战波、陈浩强
(新天科技股份有限公司,郑州,450001)
GB/T 6968—2011《膜式燃气表》实施至今已有大约六年半,它为我国燃气表的设计指明了方向,也帮助我们避免了很多可能出现的问题。我司将实际工作中遇到的情况与GB/T 6968—2011《膜式燃气表》进行对比,将发现的几项差异提出来与各位同行一同探讨研究。
燃气表功能方面,可以考虑加上对异常关阀、自动校时、阶梯费率等方面的要求。特性方面,可以考虑加上对工作环境或试验环境温度、湿度、气压等条件的要求。部件方面,可以考虑对铭牌、电池等加上更为细致的要求。
关键词:膜式燃气表;GB/T 6968—2011;探讨;研究
一、对于燃气表功能的探讨与研究
1、关于异常关阀功能
当燃气表检测到外部攻击、微漏、过流等异常情况时,燃气表应主动关阀并产生报警信号提醒用户,同时将异常情况上传至服务器。
2、关于自动校时功能
在燃气表实际使用过程中,无论是随着时间的推移电量自动消耗,还是用户在不用的时候自行扣掉的电池,致使燃气表难免会出现低电或无电的情况。如果单片机停止工作后表计时间也停止,单片机重新上电后表计时间接着上次断电的节点继续往后走,就可能带来严重的后果,如切换费率出错。因此,我们应要求燃气表控制模块可以自动校时。
所谓硬时钟,即采用实时时钟芯片。它不需要单片机的干预就能产生时、分、秒;年、月、日等日历数据,自动修正润年。而另一类由单片机利用内部或外部定时中断,通过程序计算出实时时间,被称为软时钟。软时钟是为了提供时间标志,早期的计算机在内存中开辟了几个单元,分别作年、月、日、时、分、秒计数器,并设置了一个定时信号发生器,大约 55ms输出一个脉冲,作为中断请求,在中断服务程序中,修改这些时间、日期计数器。这种主要通过软件提供的时间标志称为软时钟。
实时时钟芯片是日常生活中应用最为广泛的消费类电子产品之一。它为人们提供精确的实时时间,或者为电子系统提供精确的时间基准,目前实时时钟芯片大多采用精度较高的晶体振荡器作为时钟源。有些时钟芯片为了在主电源掉电时,还可以工作,需要外加电池供电。
各厂家最后安装到用户家里的整表应具备自动校时的功能,避免出现结算或切换费率出错等问题。
3、关于阶梯费率功能
中国的居民用气不均衡,有一段时间,不足20%居民家庭消费40%居民气量;用气量最多的5%家庭消费了近20%的居民气量。因此,国家决定推行阶梯气价。阶梯气价是指居民每年或每月超过天然气基本消费量后,执行高气价,对用户消费的气量分段定价。阶梯气价将居民用气划分为三档,各档气价按照1:1.2:1.5的比价安排,实行超额累计加价方式计费。同时,实行阶梯气价前的价格政策下,收入高,天然气高消费家庭得到的暗补比普通家庭反而更多。
第一档气价按基本补偿供气成本的原则确定,并在一定时期内保持稳定;第二档气价按合理补偿成本、取得合理收益的原则制定;第三档气价要充分体现天然气资源稀缺程度。原则上,第一、二、三档气价按1:1.2:1.5的比价安排。各档具体气量和气价由各地结合当地实际确定。建立“多用者多付费”的阶梯价格机制,将有助于形成节能减排的社会共识,促进资源节约型、环境友好型社会的建设。改革开放以来,伴随着我国经济社会的持续快速发展,资源约束、环境污染、气候变化等一系列挑战接踵而至。建立“多用者多付费”的阶梯价格机制,将有助于形成节能减排的社会共识,促进资源节约型、环境友好型社会的建设。
因此,燃气表应具有阶梯计费功能。燃气表可以设置不同阶梯费率及启用时间,并可以查询并显示当前所使用的费率。
4、关于防逆转装置的逆向通气量
燃气表回转体积指燃气表内转阀旋转一圈,出气口送出气体的体积。燃气表防逆转装置指燃气表分为进气口和出气口,安装时要根据箭头的进气和出气方向正确安装,若进出气方向装反,燃气表的字轮不会反向转动。
国标GB/T 6968—2011中描述:燃气表可安装防逆转装置。装有防逆转装置的燃气表在遭遇燃气逆向流动时,所记录的逆向通气量不应大于50倍回转体积。从实际使用上考虑,50这个范围放的过宽,可进行一定幅度的削减。
5、关于能量计量
迄今为止,国际上商品天然气作为结算依据采用的计量方式有三种:质量计量、体积计量和能量计量。除第一种方式很少采用外,其他两种方式都是普遍采用的。但是,由于不同国家和地区所产天然气的组成有很大差异,其发热量也不可能是一个固定值,因而体积计量难以正确反映商品天然气作为一级能源的价值。因此,20世纪80年代北美地区就在天然气大规模交接计量中,开始以能量计量取代传统的体积计量。目前在北美和西欧地区,大规模交接计量几乎全部采用能量计量作为结算依据。另外,全球正在迅速发展中的液化天然气(ING)国际贸易也均以能量计量的方式进行结算。
能量计量是一种更先进、更可靠的计量方式。国标中可增加对能量计量方式的推荐使用,这将更利于我国智能表行业的发展进步。
6、关于电子铅封
新一代电子铅封,是采用RFID无线射频识别技术的创新产品,无源防爆,每个铅封对应全球唯一的RFID芯片号、唯一的全局序列号、唯一的加密序列号,不可能被仿制,配合我公司开发的铅封管理系统使用,是替代传统铅封、提升管理水平的理想产品。
电子芯片铅封采用数据记录识别芯片,数据一次写入之后不能二次写入,芯片由于和铅封是一体的所以不可被取出,一但被取出便遭到破坏不能识别,使用放用配套的芯片数据采集器无法识别,即可认定铅封遭到人为破坏,便可开展处理和各项措施。电子铅封的数据和频率可以由我们编辑和设定,也可以由使用放自己编辑设定储存。电子铅封必须使用和之相对照的芯片数据采集器进行识别,对照,即使买到相同的产品,也无法读取电子芯片数据,因为它的设备中没有储存我们的数据。
国标中可加上对燃气表设置电子铅封的建议,电子铅封可以进一步提高燃气表可靠性和安全性。
二、对于燃气表自身特性的探讨与研究
1、关于实际工作环境温度
膜式燃气表的表壳通常为铁制品或铝制品,它的热交换性好、导热性比较强,外界环境温度的变化对其影响较大。所以我们应考虑燃气表的工作环境。
由于燃气气体属于可压缩性的,并且其特性相对比较复杂,因此在检定时,可以采用空气作为介质, 并按理想气体状态方程进行计算,按照规程规定确定误差等的计算公式,并对公式中的参数进行说明,根据公式进行计算。若在实际测量时.公式不符合实际情况, 需要对公式的确定进行明确,实时调整计算方案。高温时误差偏正,低温(从20℃开始)时偏负,不同厂家的产品有不同的变化趋势,这个偏差就是通过试验要找的温度对燃气表产生的误差影响,它不遵守气体状态方程,是由于环境温度变化对燃气表的皮膜、橡胶件、塑料件及其他对温度变化敏感的零部件所产生的系统误差,是仪表本身的特点决定的。
国标GB/T 6968—2011中没有体现工作环境温度对燃气表的限制,可以考虑加上一个温度范围。如根据我国多地在四季常见的温度范围(零下15摄氏度到零上35摄氏度),或者根据我国不同地区温度分布情况提出不同的温度要求,在这温度范围内,示值误差应在最大允许误差范围内。
2、关于耐水蒸气特性
金属材料受周围介质的作用而损坏,称为金属腐蚀。金属的锈蚀是最常见的腐蚀形态。腐蚀时,在金属的界面上发生了化学或电化学多相反应,使金属转入氧化(离子)状态。这会显著降低金属材料的强度、塑性、韧性等力学性能,破坏金属构件的几何形状,增加零件间的磨损,恶化电学和光学等物理性能,缩短设备的使用寿命,甚至造成火灾、爆炸等灾难性事故。
空气中相对湿度越高,金属表面水膜越厚,空气中的氧透过水膜到金属表面作用。相对湿度达到一定数值时,腐蚀速度大幅上升,这个数值称为临界相对湿度,钢的临界相对湿度约为70%。
因此,对于安装在潮湿地带燃气表,应具有一定的耐水蒸气的能力。对于这类特殊的燃气表,国标可以考虑加上经过一定天数的湿度试验后,示值误差在最大允许误差范围内。
3、关于示值误差试验条件
温度变化会使器具形变,在温差不大的环境中,器具会有一个波动值,一般都会在允许范围内,如果温度恒定,一般影响不大,每个器具都有自己的环境使用温度,如果过大的偏离使用温度,会造成误差大,或测量不准对于燃气表的示值误差实验。
在燃气表检定过程中,因为考虑到燃气气体的性质是极其特殊的,是一种可压缩状态的气体,所以需要使用空气作为重要介质。并且按照科学气体状态的方程式进行详细精密的计算,同时需要对该公式中的重要参数情況进行详细的解释说明。如果按照气体公式进行详细的计算后发现得出的数值和实际情況不一致,那么就需要考虑在计算过程中是否出现偏差,同时结合实际对计算公式进行科学的调整。
从实际计算中发现,在高温状态下得出的误差值是一个正值:反之在低温情况下就会得出一个负值,并且研究发现生产厂家的不同所造成的变化情况也有差别。所以整个检定过程中就需要通过对偏差变化的趋势进行详细分析,找出温度对于燃气轰所产生的影响变化规律。而研究发现,燃气表的皮膜和橡胶件等部件对子温度变化是极其敏感的,这是由仪表本身的性质造成的。换一种说法就是在温度逐渐下降的时候,气表会出现大概在-3%的系统误差,纵使可以使用气体状态方程进行矫正,也无法从根本上消除误差带来的影响。
因此在实际测试时,应对实验室的温度进行严格把控,待测燃气表的温度也不能与环境温度相差过大。为了达到这样的目的,我们应该先利用调温装置同时改变实验室环境温度和待测燃气表温度,或者将燃气表放入符合实验温度的环境数小时后再进行测试。
除了要求试验温度的范围限制,国标还可以加上对湿度、磁场强度及分布情况、大气压强等可能影响燃气表计量因素的限制。
三、对于燃气表部件的探讨与研究
1、关于铭牌
对于燃气表粘贴的铭牌,我们需要考虑剥离力和剥离强度。剥离力是在一定条件下将压敏材料从标准测试板上以一定角度、一定速度剥离时所需的力。剥离力属于力,它的单位一般为N、kgf、gf、lbf等。剥离强度是线强度单位,就是单位长度上的力,一般用M/mm、kgf/cm、lbf/in表示。因为剥离力只有在相同条件下才能进行比较,所以引入剥离强度,测试时材料取同样的宽度,这样的话相同的材料甚至不同的材料的剥离力才可有可比性。
剥离强度指粘贴在一起的材料,从接触面进行单位宽度剥离时所需要的最大力。剥离时角度有90度或180度,单位为:牛顿/米(N/m)。它反映材料的粘结强度。安全膜厚度和剥离速度都会影响到剥离强度。但是需要注意的是当安全膜的厚度达到0.2mm及以上时,剥离强度反而变小,其实这是因为由于膜的厚度增加,无法实现90或180度的角度而造成测量条件的不一致。剥离速度也在一定程度上影响剥离强度。
因此,我们需要考虑增加铭牌剥离力测试。如测试铭牌180°剥离力:在一定温度下,将铭牌一半粘贴在与燃气表外壳相同材质的实验板上,另一半折叠180°,以300 mm/min的速率剥离时所需要的力。
2、关于电池
由于燃气表供电方式可以采用不可更换电池供电和可更换电池供电,尤其是对于不可更换方式的电池,对电池的工作寿命应十分严格。电池储存寿命指从电池制成到开始使用之间允许存放的最长时间,以年为单位。包括储存期和使用期在内的总期限称电池的有效期。储存电池的寿命有干储存寿命和湿储存寿命之分。循环寿命是蓄电池在满足规定条件下所能达到的最大充放电循环次数。在规定循环寿命时必须同时规定充放电循环试验的制度,包括充放电速率、放电深度和环境温度范围等。
如果采用不可更换电池供电电池寿命不应小于燃气表规定的使用期限,否则可能对用户使用造成严重后果。如果采用可更换电池供电,燃气表表壳内电池仓中应标注清楚电池的正负极,同时燃气表可具有对于电池极性装反时的提醒功能等。
此外,国标还可以考虑规定燃气表厂家应在产品说明书中指明所用电池的型号。
四、结束语
新天科技从事智能燃气表的研究已有十余年的历史,在燃气表行业里积累了丰富的理论和实践经验。在这里结合我们实际工作中遇到的情况与GB/T 6968—2011《膜式燃气表》进行对比,提出一些拙见与各位同行一起探讨研究,以期产品不断完善。
 
 
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