梁永增

(成都秦川物聯(lián)網(wǎng)科技股份有限公司， 四川 成都 610100)

1 概述

國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19205—2008《天然氣標(biāo)準(zhǔn)參比條件》規(guī)定了在對天然氣進(jìn)行計量時，溫度、壓力的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是101 325 Pa，20 ℃(293.15 K)。

在家用燃?xì)庥嬃款I(lǐng)域，家用燃?xì)獗盹@示的體積多為實時工作狀態(tài)下的計量體積(以下簡稱工況體積)，而燃?xì)夤九c上游天然氣企業(yè)交易時采用的計量體積為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(101 325 Pa，293.15 K)下的體積(以下簡稱標(biāo)況體積)。對于某一數(shù)量確定的天然氣，由于氣體壓力和溫度不同，工況體積和標(biāo)況體積之間必然存在差異，是供銷差率的影響因素之一。因此，在一定條件范圍內(nèi)，對天然氣溫度壓力進(jìn)行修正是有必要的。

目前市場上存在的帶有溫壓修正功能的燃?xì)獗碇饕捎脙煞N技術(shù)方式實現(xiàn)：機械式溫度體積修正和電子式溫壓體積修正。當(dāng)前，市場上暫未見采用機械式壓力體積修正技術(shù)的燃?xì)獗懋a(chǎn)品。

2 機械式溫度體積修正[1]

膜式燃?xì)獗頇C械式溫度體積修正的實現(xiàn)有兩種途徑，一種是保持燃?xì)獗韨鲃酉到y(tǒng)的傳動比不變，通過改變動力系統(tǒng)回轉(zhuǎn)體積來實現(xiàn)燃?xì)獗頊囟润w積修正；另一種途徑是保持燃?xì)獗韯恿ο到y(tǒng)回轉(zhuǎn)體積不變，通過改變?nèi)細(xì)獗韨鲃酉到y(tǒng)傳動比來實現(xiàn)溫度體積修正。機械式溫度體積修正具有性能穩(wěn)定、性價比高、故障少等特點。

① 改變膜式燃?xì)獗韯恿ο到y(tǒng)[2]回轉(zhuǎn)體積

改變動力系統(tǒng)回轉(zhuǎn)體積實現(xiàn)溫度體積修正的基本原理為：利用安裝于膜式燃?xì)獗韯恿ο到y(tǒng)的熱敏金屬的熱脹冷縮特性來自動調(diào)節(jié)燃?xì)獗韯恿ο到y(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)體積的控制和調(diào)整，修正氣體隨溫度變化的體積變化量，從而實現(xiàn)體積修正的目的。通過改變膜式燃?xì)獗韯恿ο到y(tǒng)回轉(zhuǎn)體積實現(xiàn)體積修正是膜式燃?xì)獗韺崿F(xiàn)溫度體積修正的常用方式。

② 改變膜式燃?xì)獗韨鲃酉到y(tǒng)[3]的傳動比

此技術(shù)同樣需要利用熱敏金屬的熱脹冷縮特性，但不同之處在于熱敏金屬片安裝于膜式燃?xì)獗韨鲃酉到y(tǒng)中，通過改變膜式燃?xì)獗韨鲃酉到y(tǒng)的傳動比來實現(xiàn)溫度體積的修正。

膜式燃?xì)獗頇C械式溫度體積修正的兩種技術(shù)的詳細(xì)描述見文獻(xiàn)[1]。

3 電子式溫壓體積修正

我國居民用氣常采用低壓入戶，管道內(nèi)天然氣壓力約2 000 Pa，可將管道內(nèi)天然氣當(dāng)作理想氣體看待[4]，溫度、壓力、體積之間的關(guān)系滿足理想氣體狀態(tài)方程。膜式燃?xì)獗黼娮邮綔貕后w積修正的實現(xiàn)需要在膜式燃?xì)獗碇袃?nèi)置溫度傳感器和壓力傳感器，用于溫度和壓力的測量。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程可得標(biāo)況體積和工況體積之間的關(guān)系，見式(1)。

(1)

式中V1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣體積，m3

p2——工作狀態(tài)下天然氣的絕對壓力，Pa

T1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的熱力學(xué)溫度，K，取293.15 K

p1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的絕對壓力，Pa,取101 325 Pa

T2——工作狀態(tài)下天然氣熱力學(xué)溫度，K

V2——工作狀態(tài)下天然氣體積，m3

按式(1)進(jìn)行軟件算法設(shè)計，在獲得燃?xì)獗碛嬃康臉?biāo)況體積后，利用燃?xì)獗碇悄苓\算單元將工況體積轉(zhuǎn)換為標(biāo)況體積，實現(xiàn)對天然氣的溫壓體積修正，并以標(biāo)況體積為基礎(chǔ)進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算，保障燃?xì)夤?yīng)商和燃?xì)庥脩綦p方利益。

電子式溫壓修正膜式燃?xì)獗砀鶕?jù)所采用的電子溫壓體積修正技術(shù)路線不同分為兩種，一種為機械計量-電子間接計量溫壓體積修正，另一種為電子間接計量溫壓體積修正。

3.1 機械計量-電子間接計量溫壓體積修正

膜式燃?xì)獗聿捎脵C械計量-電子間接計量溫壓體積修正技術(shù)時，其既具有機械計量部件(動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、計數(shù)顯示系統(tǒng))，也具有電子計量部件；既有機械顯示，也有電子顯示，機械顯示內(nèi)容為工況體積，電子顯示內(nèi)容至少有標(biāo)況體積和工況體積，還包括具體的測量工況條件和標(biāo)況條件參數(shù)等內(nèi)容。機械計數(shù)器字輪顯示的工況體積需要符合GB/T 6968—2011《膜式燃?xì)獗怼?以下簡稱GB/T 6968—2011)第7.2節(jié)的機械計數(shù)器字輪顯示要求，并且機械計數(shù)器字輪顯示的工況體積可作為GB/T 28885—2012《燃?xì)夥?wù)導(dǎo)則》(以下簡稱GB/T 28885—2012)第6.2.4條的第c款的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的支撐。

機械計量-電子間接計量是在獲得機械計量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過機電轉(zhuǎn)換裝置獲得電子計量信號。計量信息顯示為機電雙顯：機械計數(shù)器字輪顯示和電子顯示。機械計量-電子間接計量溫壓體積修正流程見圖1。

圖1 機械計量-電子間接計量溫壓體積修正流程

機械計量：利用容積式計量技術(shù)，通過動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)獲得機械計量數(shù)據(jù)。

機械計數(shù)器字輪顯示：根據(jù)機械計量數(shù)據(jù)實現(xiàn)燃?xì)饫鄯e體積的顯示。

電子計量：在獲得機械計量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用機電轉(zhuǎn)換裝置將機械計量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電子脈沖，得到電子計量數(shù)據(jù)。

溫度壓力修正：獲得電子計量數(shù)據(jù)后，即獲得了工況條件下的燃?xì)怏w積，在測得燃?xì)鉁囟群腿細(xì)鈮毫Φ幕A(chǔ)上，利用公式(1)將燃?xì)獾墓r體積轉(zhuǎn)換為標(biāo)況體積，實現(xiàn)燃?xì)鉁貕后w積的修正。

電子顯示：工況體積數(shù)據(jù)和標(biāo)況體積數(shù)據(jù)等內(nèi)容在顯示屏上顯示。

機械計量-電子間接計量溫壓體積修正能夠客觀反映燃?xì)獾墓r體積和標(biāo)況體積，在標(biāo)況計量還沒有廣泛普及和得到廣大消費者接納時，機械顯示的工況體積和電子顯示的標(biāo)況體積不一致的問題，確實給燃?xì)庥脩艉腿細(xì)夤?yīng)方帶來對計量結(jié)果理解的不一致，而產(chǎn)生計量糾紛。

要解決此類問題，各級燃?xì)獗O(jiān)管政府部門和燃?xì)夤居胸?zé)任在燃?xì)夤接嬃糠矫孀龃罅康男麄骱鸵龑?dǎo)工作，讓公平計量深入人心。另外，燃?xì)獗碇圃焐虘?yīng)正確標(biāo)示測量條件和計量交易條件，使用戶明明白白消費。采用機械計量-電子間接計量溫壓體積修正的燃?xì)獗?，?yīng)標(biāo)明機械計數(shù)器字輪顯示的是工況體積，電子顯示器顯示的是標(biāo)況體積，有條件的在電子顯示器上可以輔助顯示工況體積，電子顯示的工況體積是機械字輪顯示的輔助顯示(即機械顯示是工況體積的主顯示)。電子顯示的標(biāo)況體積是經(jīng)修正的主顯示值，可以作為計量交易的依據(jù)。燃?xì)獗肀韮?nèi)存儲器應(yīng)能對溫壓修正記錄進(jìn)行有效、長期保存，并做到掉電不擦除，記錄可查。燃?xì)獗沓鰪S前，燃?xì)獗碇圃焐虘?yīng)在燃?xì)獗磴懪坪驼f明書中注明電子溫壓體積修正的原理，明確說明標(biāo)況體積和工況體積的關(guān)系。

3.2 電子間接計量溫壓體積修正

根據(jù)實現(xiàn)的技術(shù)路徑不同，電子間接計量溫壓體積修正膜式燃?xì)獗矸譃閮煞N：一是純電子式電子間接計量，除保留部分動力系統(tǒng)部件外，膜式燃?xì)獗淼臋C械傳動系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)均不存在；二是燃?xì)獗硐冗M(jìn)行電子計量，然后將電子計量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機械計量數(shù)據(jù)，再在機械計數(shù)器上顯示。

① 純電子間接計量溫壓體積修正

純電子間接計量的膜式燃?xì)獗頍o完整的機械計量部件(只含有動力系統(tǒng)，作為機械計量傳感器存在)，電子計量部件并不能直接獲得燃?xì)庥嬃繑?shù)據(jù)，需要通過膜式燃?xì)獗淼臋C械計量傳感器間接獲得，屬于間接計量。電子計量部件獲得的燃?xì)庥嬃繑?shù)據(jù)是工況體積，是電子溫壓轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

純電子間接計量溫壓修正膜式燃?xì)獗砜梢酝ㄟ^溫壓傳感器獲得溫度和壓力參數(shù)，利用式(1)的軟件算法將工況體積轉(zhuǎn)換為標(biāo)況體積，并將該標(biāo)況體積儲存和顯示，作為燃?xì)夤┬桦p方供氣合同載明的貿(mào)易結(jié)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

純電子間接計量只有電子顯示，顯示內(nèi)容至少包括工況體積和標(biāo)況體積，還包括具體的測量工況條件和標(biāo)況條件參數(shù)等內(nèi)容。其工況體積可以作為GB/T 28885—2012第6.2.4條的第c款的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐。純電子間接計量溫壓體積修正流程見圖2。

圖2 純電子間接計量溫壓體積修正流程

機械計量傳感器：利用膜式計量技術(shù)，對經(jīng)過的燃?xì)怏w積信息進(jìn)行采集，其上安裝有電子計量裝置能夠識別的部件，例如光電采集所需的反射光標(biāo)等。

電子計量：電子計量信號采集裝置通過機械計量傳感器獲得電子計量脈沖，將燃?xì)怏w積信息轉(zhuǎn)換為電子計量信號并儲存。

溫度壓力修正：獲得電子計量信號后，即獲得了工況條件下的燃?xì)怏w積，在測得燃?xì)鉁囟群腿細(xì)鈮毫Φ幕A(chǔ)上，利用公式(1)的軟件算法將燃?xì)獾墓r體積轉(zhuǎn)換為標(biāo)況體積，實現(xiàn)燃?xì)鉁貕后w積的修正。

電子顯示：工況體積數(shù)據(jù)和標(biāo)況體積數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示，還包括具體的測量工況條件和標(biāo)況條件參數(shù)等內(nèi)容。

采用純電子間接計量的膜式燃?xì)獗聿淮嬖跈C械傳動系統(tǒng)和計量顯示系統(tǒng)，其誤差曲線修正將不再通過換齒來實現(xiàn)，可由軟件自行修正，一定程度上提高了計量的準(zhǔn)確性。純電子顯示作為主顯示，其數(shù)據(jù)可以作為燃?xì)獗砘鶞?zhǔn)數(shù)據(jù)使用。

② 帶機械二次間接計量的溫壓體積修正

帶機械二次間接計量的電子間接計量的膜式燃?xì)獗頍o完整機械計量部件(只含有動力系統(tǒng)，作為機械計量傳感器存在)，電子計量屬于間接計量，其電子顯示部分與純電子間接計量溫壓體積修正的燃?xì)獗淼碾娮语@示部分基本相同。此外，在電子計量顯示外附加了機械輔助顯示裝置，這種方式的顯著特點在于機械輔助顯示裝置顯示的燃?xì)庥嬃矿w積是由電子計量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過來的，屬于二次間接計量。

帶機械二次間接計量的電子間接計量的膜式燃?xì)獗黼娮语@示內(nèi)容至少包括工況體積和標(biāo)況體積，還包括具體的測量工況條件和標(biāo)況條件參數(shù)等內(nèi)容。電子顯示的工況體積可以作為燃?xì)夥?wù)導(dǎo)則GB/T 28885—2012第6.2.4條第c款的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的支撐。該方式的機械計數(shù)器是電子顯示器的附庸，不屬于機械計量結(jié)果，不具備法制計量控制特性，不能作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)使用。

帶機械二次間接計量的電子間接計量膜式燃?xì)獗硎菫榱私鉀Q機械計量-電子間接計量溫壓體積修正存在的計數(shù)器字輪顯示和電子顯示不一致的問題而出現(xiàn)的，帶機械二次間接計量的電子間接計量溫壓體積修正流程見圖3。

圖3 帶機械二次間接計量的電子間接計量溫壓體積修正流程

帶機械二次間接計量的電子間接計量膜式燃?xì)獗頊囟葔毫w積修正后的標(biāo)況體積以電子顯示的方式顯示出來；同時，為了使電子顯示與機械計數(shù)器字輪顯示(機械顯示)同步，修正后的電子計量信號需再轉(zhuǎn)換為機械計量信號，利用額外的動力裝置推動計數(shù)器字輪轉(zhuǎn)動，使計數(shù)器字輪顯示與電子顯示(標(biāo)況體積)吻合。

采用帶機械二次間接計量的電子間接計量溫壓體積修正的膜式燃?xì)獗泶嬖谝韵聠栴}：

a. 加裝的機械計數(shù)器相關(guān)部件并不屬于機械計量部件，未參與對燃?xì)怏w積的計量，其機械顯示數(shù)據(jù)是由電子計量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化而來，屬于二次間接計量，并不是真實的機械計量的體積數(shù)據(jù)。

b. 計數(shù)器字輪顯示和電子顯示的一致性是人為干預(yù)的結(jié)果，其作用是為了讓燃?xì)獗碛嫈?shù)器字輪顯示與電子顯示同步，在電子顯示失效時，保留機械顯示作為結(jié)算依據(jù)。按照此思路，超聲波燃?xì)獗砗蜔崾劫|(zhì)量燃?xì)獗淼入娮邮饺細(xì)獗硪矐?yīng)當(dāng)安裝機械計數(shù)顯示器，顯然此行為對于電子式燃?xì)獗砗翢o意義，存在對電子式燃?xì)獗淼挠嬃啃阅墚a(chǎn)生不利影響的隱患。

c. 機械計數(shù)器顯示裝置是作為燃?xì)獗淼妮o助裝置而存在的，其顯示的示值是電子溫壓補償后的標(biāo)況數(shù)據(jù)，不會顯示燃?xì)獗淼墓r數(shù)據(jù)，不能作為燃?xì)獗淼幕鶞?zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)電子計量部件出現(xiàn)問題，產(chǎn)生計量糾紛時，其機械計數(shù)器作為輔助裝置，其顯示的數(shù)據(jù)并不能作為GB/T 28885—2012第6.2.4條第c款規(guī)定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)被認(rèn)可，無法保障供需雙方利益。

4 結(jié)語

膜式燃?xì)獗碓谙蛑悄芑较虬l(fā)展，通過電子溫壓體積修正技術(shù)能夠?qū)⑷細(xì)獗碛嬃康墓r體積轉(zhuǎn)換為標(biāo)況體積，保障了燃?xì)夤?yīng)商和燃?xì)庥脩綦p方的利益。

采用帶機械二次間接計量的電子間接計量的電子溫壓修正膜式燃?xì)獗淼臋C械計數(shù)器處于輔助顯示地位，其所顯示的示值是機械二次間接計量的結(jié)果，并不能作為GB/T 28885—2012第6.2.4條第c款的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)支撐，無任何實質(zhì)意義，存在影響燃?xì)獗碛嬃繙?zhǔn)確度的風(fēng)險。同時，以此技術(shù)解決電子溫壓修正膜式燃?xì)獗頇C電雙顯存在的體積不一致問題，忽視了各級燃?xì)獗O(jiān)管政府部門和燃?xì)夤驹谌細(xì)夤接嬃糠矫嫘麄骱鸵龑?dǎo)消費者的作用，無法推動公平計量得到廣泛認(rèn)可，僅由燃?xì)獗碇圃焐淘黾右粋€輔助顯示計數(shù)器，達(dá)不到使用戶明明白白消費的目的，并且可能增加產(chǎn)品的故障風(fēng)險。

基于上述分析，膜式燃?xì)獗黼娮訙貕后w積修正技術(shù)應(yīng)采用機械計量-電子間接計量溫壓體積修正技術(shù)或純電子間接計量溫壓體積修正技術(shù)，二者獲得的燃?xì)怏w積數(shù)據(jù)均可以作為貿(mào)易結(jié)算的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。