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膜式燃氣表標準探討與研究

字體: 放大字體  縮小字體 發布日期:2019-05-24  瀏覽次數:84

膜式燃氣表標準探討與研究
費戰波、陳浩強
(新天科技股份有限公司,鄭州,450001)
GB/T 6968—2011《膜式燃氣表》實施至今已有大約六年半,它為我國燃氣表的設計指明了方向,也幫助我們避免了很多可能出現的問題。我司將實際工作中遇到的情況與GB/T 6968—2011《膜式燃氣表》進行對比,將發現的幾項差異提出來與各位同行一同探討研究。
燃氣表功能方面,可以考慮加上對異常關閥、自動校時、階梯費率等方面的要求。特性方面,可以考慮加上對工作環境或試驗環境溫度、濕度、氣壓等條件的要求。部件方面,可以考慮對銘牌、電池等加上更為細致的要求。
關鍵詞:膜式燃氣表;GB/T 6968—2011;探討;研究
一、對于燃氣表功能的探討與研究
1、關于異常關閥功能
當燃氣表檢測到外部攻擊、微漏、過流等異常情況時,燃氣表應主動關閥并產生報警信號提醒用戶,同時將異常情況上傳至服務器。
2、關于自動校時功能
在燃氣表實際使用過程中,無論是隨著時間的推移電量自動消耗,還是用戶在不用的時候自行扣掉的電池,致使燃氣表難免會出現低電或無電的情況。如果單片機停止工作后表計時間也停止,單片機重新上電后表計時間接著上次斷電的節點繼續往后走,就可能帶來嚴重的后果,如切換費率出錯。因此,我們應要求燃氣表控制模塊可以自動校時。
所謂硬時鐘,即采用實時時鐘芯片。它不需要單片機的干預就能產生時、分、秒;年、月、日等日歷數據,自動修正潤年。而另一類由單片機利用內部或外部定時中斷,通過程序計算出實時時間,被稱為軟時鐘。軟時鐘是為了提供時間標志,早期的計算機在內存中開辟了幾個單元,分別作年、月、日、時、分、秒計數器,并設置了一個定時信號發生器,大約 55ms輸出一個脈沖,作為中斷請求,在中斷服務程序中,修改這些時間、日期計數器。這種主要通過軟件提供的時間標志稱為軟時鐘。
實時時鐘芯片是日常生活中應用最為廣泛的消費類電子產品之一。它為人們提供精確的實時時間,或者為電子系統提供精確的時間基準,目前實時時鐘芯片大多采用精度較高的晶體振蕩器作為時鐘源。有些時鐘芯片為了在主電源掉電時,還可以工作,需要外加電池供電。
各廠家最后安裝到用戶家里的整表應具備自動校時的功能,避免出現結算或切換費率出錯等問題。
3、關于階梯費率功能
中國的居民用氣不均衡,有一段時間,不足20%居民家庭消費40%居民氣量;用氣量最多的5%家庭消費了近20%的居民氣量。因此,國家決定推行階梯氣價。階梯氣價是指居民每年或每月超過天然氣基本消費量后,執行高氣價,對用戶消費的氣量分段定價。階梯氣價將居民用氣劃分為三檔,各檔氣價按照1:1.2:1.5的比價安排,實行超額累計加價方式計費。同時,實行階梯氣價前的價格政策下,收入高,天然氣高消費家庭得到的暗補比普通家庭反而更多。
第一檔氣價按基本補償供氣成本的原則確定,并在一定時期內保持穩定;第二檔氣價按合理補償成本、取得合理收益的原則制定;第三檔氣價要充分體現天然氣資源稀缺程度。原則上,第一、二、三檔氣價按1:1.2:1.5的比價安排。各檔具體氣量和氣價由各地結合當地實際確定。建立“多用者多付費”的階梯價格機制,將有助于形成節能減排的社會共識,促進資源節約型、環境友好型社會的建設。改革開放以來,伴隨著我國經濟社會的持續快速發展,資源約束、環境污染、氣候變化等一系列挑戰接踵而至。建立“多用者多付費”的階梯價格機制,將有助于形成節能減排的社會共識,促進資源節約型、環境友好型社會的建設。
因此,燃氣表應具有階梯計費功能。燃氣表可以設置不同階梯費率及啟用時間,并可以查詢并顯示當前所使用的費率。
4、關于防逆轉裝置的逆向通氣量
燃氣表回轉體積指燃氣表內轉閥旋轉一圈,出氣口送出氣體的體積。燃氣表防逆轉裝置指燃氣表分為進氣口和出氣口,安裝時要根據箭頭的進氣和出氣方向正確安裝,若進出氣方向裝反,燃氣表的字輪不會反向轉動。
國標GB/T 6968—2011中描述:燃氣表可安裝防逆轉裝置。裝有防逆轉裝置的燃氣表在遭遇燃氣逆向流動時,所記錄的逆向通氣量不應大于50倍回轉體積。從實際使用上考慮,50這個范圍放的過寬,可進行一定幅度的削減。
5、關于能量計量
迄今為止,國際上商品天然氣作為結算依據采用的計量方式有三種:質量計量、體積計量和能量計量。除第一種方式很少采用外,其他兩種方式都是普遍采用的。但是,由于不同國家和地區所產天然氣的組成有很大差異,其發熱量也不可能是一個固定值,因而體積計量難以正確反映商品天然氣作為一級能源的價值。因此,20世紀80年代北美地區就在天然氣大規模交接計量中,開始以能量計量取代傳統的體積計量。目前在北美和西歐地區,大規模交接計量幾乎全部采用能量計量作為結算依據。另外,全球正在迅速發展中的液化天然氣(ING)國際貿易也均以能量計量的方式進行結算。
能量計量是一種更先進、更可靠的計量方式。國標中可增加對能量計量方式的推薦使用,這將更利于我國智能表行業的發展進步。
6、關于電子鉛封
新一代電子鉛封,是采用RFID無線射頻識別技術的創新產品,無源防爆,每個鉛封對應全球唯一的RFID芯片號、唯一的全局序列號、唯一的加密序列號,不可能被仿制,配合我公司開發的鉛封管理系統使用,是替代傳統鉛封、提升管理水平的理想產品。
電子芯片鉛封采用數據記錄識別芯片,數據一次寫入之后不能二次寫入,芯片由于和鉛封是一體的所以不可被取出,一但被取出便遭到破壞不能識別,使用放用配套的芯片數據采集器無法識別,即可認定鉛封遭到人為破壞,便可開展處理和各項措施。電子鉛封的數據和頻率可以由我們編輯和設定,也可以由使用放自己編輯設定儲存。電子鉛封必須使用和之相對照的芯片數據采集器進行識別,對照,即使買到相同的產品,也無法讀取電子芯片數據,因為它的設備中沒有儲存我們的數據。
國標中可加上對燃氣表設置電子鉛封的建議,電子鉛封可以進一步提高燃氣表可靠性和安全性。
二、對于燃氣表自身特性的探討與研究
1、關于實際工作環境溫度
膜式燃氣表的表殼通常為鐵制品或鋁制品,它的熱交換性好、導熱性比較強,外界環境溫度的變化對其影響較大。所以我們應考慮燃氣表的工作環境。
由于燃氣氣體屬于可壓縮性的,并且其特性相對比較復雜,因此在檢定時,可以采用空氣作為介質, 并按理想氣體狀態方程進行計算,按照規程規定確定誤差等的計算公式,并對公式中的參數進行說明,根據公式進行計算。若在實際測量時.公式不符合實際情況, 需要對公式的確定進行明確,實時調整計算方案。高溫時誤差偏正,低溫(從20℃開始)時偏負,不同廠家的產品有不同的變化趨勢,這個偏差就是通過試驗要找的溫度對燃氣表產生的誤差影響,它不遵守氣體狀態方程,是由于環境溫度變化對燃氣表的皮膜、橡膠件、塑料件及其他對溫度變化敏感的零部件所產生的系統誤差,是儀表本身的特點決定的。
國標GB/T 6968—2011中沒有體現工作環境溫度對燃氣表的限制,可以考慮加上一個溫度范圍。如根據我國多地在四季常見的溫度范圍(零下15攝氏度到零上35攝氏度),或者根據我國不同地區溫度分布情況提出不同的溫度要求,在這溫度范圍內,示值誤差應在最大允許誤差范圍內。
2、關于耐水蒸氣特性
金屬材料受周圍介質的作用而損壞,稱為金屬腐蝕。金屬的銹蝕是最常見的腐蝕形態。腐蝕時,在金屬的界面上發生了化學或電化學多相反應,使金屬轉入氧化(離子)狀態。這會顯著降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學性能,破壞金屬構件的幾何形狀,增加零件間的磨損,惡化電學和光學等物理性能,縮短設備的使用壽命,甚至造成火災、爆炸等災難性事故。
空氣中相對濕度越高,金屬表面水膜越厚,空氣中的氧透過水膜到金屬表面作用。相對濕度達到一定數值時,腐蝕速度大幅上升,這個數值稱為臨界相對濕度,鋼的臨界相對濕度約為70%。
因此,對于安裝在潮濕地帶燃氣表,應具有一定的耐水蒸氣的能力。對于這類特殊的燃氣表,國標可以考慮加上經過一定天數的濕度試驗后,示值誤差在最大允許誤差范圍內。
3、關于示值誤差試驗條件
溫度變化會使器具形變,在溫差不大的環境中,器具會有一個波動值,一般都會在允許范圍內,如果溫度恒定,一般影響不大,每個器具都有自己的環境使用溫度,如果過大的偏離使用溫度,會造成誤差大,或測量不準對于燃氣表的示值誤差實驗。
在燃氣表檢定過程中,因為考慮到燃氣氣體的性質是極其特殊的,是一種可壓縮狀態的氣體,所以需要使用空氣作為重要介質。并且按照科學氣體狀態的方程式進行詳細精密的計算,同時需要對該公式中的重要參數情況進行詳細的解釋說明。如果按照氣體公式進行詳細的計算后發現得出的數值和實際情況不一致,那么就需要考慮在計算過程中是否出現偏差,同時結合實際對計算公式進行科學的調整。
從實際計算中發現,在高溫狀態下得出的誤差值是一個正值:反之在低溫情況下就會得出一個負值,并且研究發現生產廠家的不同所造成的變化情況也有差別。所以整個檢定過程中就需要通過對偏差變化的趨勢進行詳細分析,找出溫度對于燃氣轟所產生的影響變化規律。而研究發現,燃氣表的皮膜和橡膠件等部件對子溫度變化是極其敏感的,這是由儀表本身的性質造成的。換一種說法就是在溫度逐漸下降的時候,氣表會出現大概在-3%的系統誤差,縱使可以使用氣體狀態方程進行矯正,也無法從根本上消除誤差帶來的影響。
因此在實際測試時,應對實驗室的溫度進行嚴格把控,待測燃氣表的溫度也不能與環境溫度相差過大。為了達到這樣的目的,我們應該先利用調溫裝置同時改變實驗室環境溫度和待測燃氣表溫度,或者將燃氣表放入符合實驗溫度的環境數小時后再進行測試。
除了要求試驗溫度的范圍限制,國標還可以加上對濕度、磁場強度及分布情況、大氣壓強等可能影響燃氣表計量因素的限制。
三、對于燃氣表部件的探討與研究
1、關于銘牌
對于燃氣表粘貼的銘牌,我們需要考慮剝離力和剝離強度。剝離力是在一定條件下將壓敏材料從標準測試板上以一定角度、一定速度剝離時所需的力。剝離力屬于力,它的單位一般為N、kgf、gf、lbf等。剝離強度是線強度單位,就是單位長度上的力,一般用M/mm、kgf/cm、lbf/in表示。因為剝離力只有在相同條件下才能進行比較,所以引入剝離強度,測試時材料取同樣的寬度,這樣的話相同的材料甚至不同的材料的剝離力才可有可比性。
剝離強度指粘貼在一起的材料,從接觸面進行單位寬度剝離時所需要的最大力。剝離時角度有90度或180度,單位為:牛頓/米(N/m)。它反映材料的粘結強度。安全膜厚度和剝離速度都會影響到剝離強度。但是需要注意的是當安全膜的厚度達到0.2mm及以上時,剝離強度反而變小,其實這是因為由于膜的厚度增加,無法實現90或180度的角度而造成測量條件的不一致。剝離速度也在一定程度上影響剝離強度。
因此,我們需要考慮增加銘牌剝離力測試。如測試銘牌180°剝離力:在一定溫度下,將銘牌一半粘貼在與燃氣表外殼相同材質的實驗板上,另一半折疊180°,以300 mm/min的速率剝離時所需要的力。
2、關于電池
由于燃氣表供電方式可以采用不可更換電池供電和可更換電池供電,尤其是對于不可更換方式的電池,對電池的工作壽命應十分嚴格。電池儲存壽命指從電池制成到開始使用之間允許存放的最長時間,以年為單位。包括儲存期和使用期在內的總期限稱電池的有效期。儲存電池的壽命有干儲存壽命和濕儲存壽命之分。循環壽命是蓄電池在滿足規定條件下所能達到的最大充放電循環次數。在規定循環壽命時必須同時規定充放電循環試驗的制度,包括充放電速率、放電深度和環境溫度范圍等。
如果采用不可更換電池供電電池壽命不應小于燃氣表規定的使用期限,否則可能對用戶使用造成嚴重后果。如果采用可更換電池供電,燃氣表表殼內電池倉中應標注清楚電池的正負極,同時燃氣表可具有對于電池極性裝反時的提醒功能等。
此外,國標還可以考慮規定燃氣表廠家應在產品說明書中指明所用電池的型號。
四、結束語
新天科技從事智能燃氣表的研究已有十余年的歷史,在燃氣表行業里積累了豐富的理論和實踐經驗。在這里結合我們實際工作中遇到的情況與GB/T 6968—2011《膜式燃氣表》進行對比,提出一些拙見與各位同行一起探討研究,以期產品不斷完善。
 
 
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