膜式燃氣表標準探討與研究

（新天科技股份有限公司，鄭州，450001）

摘要：目前市場上燃氣表主流有兩種，一種為傳統(tǒng)式的機械式膜式燃氣表；另一種為預付費膜式燃氣表。機械式膜式燃氣表計量通過機械滾輪實現(xiàn)，機械滾輪根據(jù)使用的氣量進行加操作，每使用一個單位量，滾輪計數(shù)加一，最終實現(xiàn)氣量計量記錄。預付費膜式燃氣表是在傳統(tǒng)機械式基礎(chǔ)上進行改進得來的，在原來基礎(chǔ)上增加電子計量方式、預付費及顯示功能，可以顯示當前燃氣表的工作狀態(tài)等。實現(xiàn)先買氣后用氣的預付費方式，大大降低燃氣公司及人工成本。

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(shè)計指明了方向，也幫助我們避免了很多可能出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(guān)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(huán)境或試驗環(huán)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(guān)鍵詞：膜式燃氣表；GB/T 6968—2011；探討；研究

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(guān)閥并產(chǎn)生報警信號提醒用戶，同時將異常情況上傳至服務器。

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(xiàn)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(jié)點繼續(xù)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(chǎn)生時、分、秒；年、月、日等日歷數(shù)據(jù)，自動修正潤年。而另一類由單片機利用內(nèi)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(nèi)存中開辟了幾個單元，分別作年、月、日、時、分、秒計數(shù)器，并設(shè)置了一個定時信號發(fā)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(shù)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(chǎn)品之一。它為人們提供精確的實時時間,或者為電子系統(tǒng)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(xiàn)結(jié)算或切換費率出錯等問題。

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(zhí)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(nèi)保持穩(wěn)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(xiàn)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(jié)合當?shù)貙嶋H確定。建立“多用者多付費”的階梯價格機制，將有助于形成節(jié)能減排的社會共識，促進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)。改革開放以來，伴隨著我國經(jīng)濟社會的持續(xù)快速發(fā)展，資源約束、環(huán)境污染、氣候變化等一系列挑戰(zhàn)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(jié)能減排的社會共識，促進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)。

因此，燃氣表應具有階梯計費功能。燃氣表可以設(shè)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。

燃氣表回轉(zhuǎn)體積指燃氣表內(nèi)轉(zhuǎn)閥旋轉(zhuǎn)一圈，出氣口送出氣體的體積。燃氣表防逆轉(zhuǎn)裝置指燃氣表分為進氣口和出氣口，安裝時要根據(jù)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(zhuǎn)動。

國標GB/T 6968—2011中描述：燃氣表可安裝防逆轉(zhuǎn)裝置。裝有防逆轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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。

迄今為止，國際上商品天然氣作為結(jié)算依據(jù)采用的計量方式有三種：質(zhì)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(qū)所產(chǎn)天然氣的組成有很大差異，其發(fā)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(qū)就在天然氣大規(guī)模交接計量中，開始以能量計量取代傳統(tǒng)的體積計量。目前在北美和西歐地區(qū)，大規(guī)模交接計量幾乎全部采用能量計量作為結(jié)算依據(jù)。另外，全球正在迅速發(fā)展中的液化天然氣（ING）國際貿(mào)易也均以能量計量的方式進行結(jié)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(yè)的發(fā)展進步。

新一代電子鉛封，是采用RFID無線射頻識別技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)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(fā)的鉛封管理系統(tǒng)使用，是替代傳統(tǒng)鉛封、提升管理水平的理想產(chǎn)品。

電子芯片鉛封采用數(shù)據(jù)記錄識別芯片,數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)和頻率可以由我們編輯和設(shè)定,也可以由使用放自己編輯設(shè)定儲存。電子鉛封必須使用和之相對照的芯片數(shù)據(jù)采集器進行識別,對照,即使買到相同的產(chǎn)品,也無法讀取電子芯片數(shù)據(jù),因為它的設(shè)備中沒有儲存我們的數(shù)據(jù)。

國標中可加上對燃氣表設(shè)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。

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(huán)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(huán)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(zhì), 并按理想氣體狀態(tài)方程進行計算,按照規(guī)程規(guī)定確定誤差等的計算公式，并對公式中的參數(shù)進行說明，根據(jù)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(diào)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(chǎn)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(chǎn)生的誤差影響，它不遵守氣體狀態(tài)方程，是由于環(huán)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(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，是儀表本身的特點決定的。

國標GB/T 6968—2011中沒有體現(xiàn)工作環(huán)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(jù)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(jù)我國不同地區(qū)溫度分布情況提出不同的溫度要求，在這溫度范圍內(nèi)，示值誤差應在最大允許誤差范圍內(nèi)。

金屬材料受周圍介質(zhì)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(tài)。腐蝕時，在金屬的界面上發(fā)生了化學或電化學多相反應，使金屬轉(zhuǎn)入氧化（離子）狀態(tài)。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(gòu)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(shè)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(shù)值時，腐蝕速度大幅上升，這個數(shù)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(jīng)過一定天數(shù)的濕度試驗后，示值誤差在最大允許誤差范圍內(nèi)。

溫度變化會使器具形變，在溫差不大的環(huán)境中，器具會有一個波動值，一般都會在允許范圍內(nèi)，如果溫度恒定，一般影響不大，每個器具都有自己的環(huán)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(zhì)是極其特殊的，是一種可壓縮狀態(tài)的氣體，所以需要使用空氣作為重要介質(zhì)。并且按照科學氣體狀態(tài)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(shù)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(fā)現(xiàn)得出的數(shù)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(xiàn)偏差，同時結(jié)合實際對計算公式進行科學的調(diào)整。

從實際計算中發(fā)現(xiàn)，在高溫狀態(tài)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(fā)現(xiàn)生產(chǎn)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(chǎn)生的影響變化規(guī)律。而研究發(fā)現(xiàn),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(zhì)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(xiàn)大概在-3%的系統(tǒng)誤差，縱使可以使用氣體狀態(tài)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(huán)境溫度相差過大。為了達到這樣的目的，我們應該先利用調(diào)溫裝置同時改變實驗室環(huán)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(huán)境數(shù)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。

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(jié)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(xiàn)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(zhì)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。

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(nèi)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(huán)壽命是蓄電池在滿足規(guī)定條件下所能達到的最大充放電循環(huán)次數(shù)。在規(guī)定循環(huán)壽命時必須同時規(guī)定充放電循環(huán)試驗的制度，包括充放電速率、放電深度和環(huán)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(guī)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(nèi)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(guī)定燃氣表廠家應在產(chǎn)品說明書中指明所用電池的型號。

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(yè)里積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。在這里結(jié)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(chǎn)品不斷完善。