淺析機械式溫度補償燃氣表的設計

張家偉

摘要：燃氣表是否準確關系著千家萬戶的切身利益，其是對燃氣用量進行計量并據此進行費用結算的儀表，因此燃氣表被列為國家依法重點管理的計量儀器。我國幅員遼闊，廣大地區溫度差異顯著，燃氣的質量又與溫度和壓力有關，不同條件下其熱值不同，熱值關系到了燃氣用戶和燃氣公司的自身利益問題。基于此，本文闡述了機械式溫度補償燃氣表現狀分析、工作原理，論述分析了補償裝置補償原理、效果及補償結構的選用，以供相關人員借鑒參考。

關鍵詞：機械式溫度補償燃氣表、熱敏雙金屬、原理

一、溫度對膜式燃氣表的影響

1、介質溫差的影響

其實輸送燃氣的管道就是介質，一年四季每個季節的戶外溫度都不一樣尤其是在夏天和冬天形成了一個非常大的反差。夏天的室外溫度過高就會導致介質的外表面溫度也高，在這個時候使用管道輸送燃氣就會使得膜式燃氣表的數值不準確，會產生一定的誤差。在冬天的時候，室外溫度過低，運輸燃氣的管道長時間地在這種寒冷的環境中，就會導致管道內外出現非常大的溫度偏差，這樣一來膜式燃氣表的數值會出現一定的誤差，從而導致燃氣在輸送的過程中產生了非常大的輸差。從這個方面來看介質的溫差對于膜式燃氣表是有非常大的影響的。

2、環境溫度的影響

外界環境溫度對膜式燃氣表的影響是非常大的，我們都知道膜式燃氣表一般情況下外表使用的材料是鋁或鐵，這兩種材料受溫度的影響是非常大的。從而影響到燃氣的體積即熱脹冷縮，如果外界溫度過高或過低就會導致膜式燃氣表在使用的過程中就會出現誤差的情況。

二、機械式溫度補償燃氣表的現狀分析

我國幅員廣闊，一年四季溫差較大，外界環境溫度對膜式燃氣表的影響是非常大的，尤其北方冬季氣溫0℃以下長達五個多月，所以，為了更好節約能源、控制能源，同時能在不同溫度條件下，對燃氣進行準確的計量，迫切需要一種更科學更合理的計量裝置來計量燃氣。

機械式溫度補償燃氣表就是新的一代基表，它是普通基表更新換代的好產品。它具有普通基表的所有特性，即可當基表使用，也可以做智能表、遠傳表的載體表。其明顯特點是實現了不同溫度條件下燃氣量質等效計量。保護了供需雙方濟利益，又有利于控制能耗，減少了能源損失;具有明顯的經濟效益和社會效益。

三、機械式溫度補償燃氣表的工作原理

1、膜式燃氣表工作原理：燃氣表是利用氣體在表體內流動過程中的壓力差作為動力，由閥柵、閥蓋的相對位置來控制氣體流向的分配。燃氣表的機芯組由左右相同的兩個氣體計量室組成，每個氣體計量室由一張柔軟的膜片將其分為兩個相同的小計量室。當分配的氣體依次進入四個小計量室，推動膜片自由的擺動，膜片組件的運動通過折板帶動連桿機構并使閥蓋做旋轉運動從而控制各計量室依次充氣和排氣，使燃氣表連續循環運動，同時連桿機構的曲柄齒輪通過齒輪的傳動驅動機械式單向計數器計數，最終通過計數器顯示燃氣表的排氣量。

2、機械式溫度補償燃氣表是在膜式燃氣表的基礎上增加了機械式溫度轉換裝置，這種裝置中的補償片，是由熱敏雙金屬片按照阿基米德螺線原理旋轉成型，外端成直線狀，當溫度變化時，直線端發生偏移，從而改變了膜片往復運動距離，也就是改變了計量容積一一內膜倉的大小。它能將在中心溫度條件下內膜倉轉換成不同溫度條件下的內膜倉，來實現不同溫度條件下燃氣的計量。

3、機械式溫度補償燃氣表的補償原理及效果：

燃氣體積與溫度及壓力有關，同一種燃氣在不同溫度和壓力下，其密度是不同的，即體積相同情況下燃氣質量是不同的。

現以純天然氣為例，在壓力為101.325kPa不變的條件下：

溫度為20℃時，氣體密度為0.723kg/m3，熱值為33MJ/m3

溫度為0℃時，氣體密度為0.7758kg/m3，熱值為35.4MJ/m3

普通基表通氣1m3時，在0℃時通過的氣體質量相對于在20℃時通過的氣體質量增加了6.8%，即燃氣公司在燃氣質量上損失了6.8%左右。機械式溫度補償燃氣表是從燃氣質量角度入手，溫補表可通過增加補償裝置來改變燃氣表的內膜倉，當溫度降低時內膜倉變小，進而補償燃氣在質量上損失的6.8%。同理高溫時也進行補償。

選取某燃氣表廠普通表和機械溫度補償表進行示值誤差檢測，具體數據如下：

四、機械式溫度補償裝置結構選用

機械式溫度補償燃氣表主要是通過增加溫度轉換裝置來時效其補償功能的，所以說補償裝置的結構的可靠性、合理性尤為主要。其中怎么將補償片固定在中心齒輪上，以什么方式固定更為重要，保證其在表的運轉中不會松動和掉落及補償的精度。

現有的補償片座與補償片座板裝配僅是通過光孔對光軸的間隙配合，再通過超聲波焊接或者膠水將其固定，固定前和固定時孔對軸配合極易發生轉動，直接影響補償片遠端變位拉桿柱相對于補償片座板的初始中心距和初始圓周角度;初始中心距和初始圓周角度的改變，影響計量時膜片運動行程，眾所周之，膜式燃氣表是通過膜片的往復運動來計量是重中之重，初始狀態的不定性，即使是后溫度補償也是錯誤的補償，影響燃氣表的計量精度。

通過采用補償片座與補償片座板的限位塊和限位槽的配合結構（此結構已申請了國家專利），有效防止超聲波焊接時或膠水粘接時產生的竄動，確保初始中心距和初始圓周角度;補償片的中心端是由補償片座固定在補償片座板上，補償片座位置固定，補償片的遠端位置也就相應固定，溫度變化補償時也保證了計量初始基準，進而保證計量精度和計量穩定性。

結束語：

近年來隨著城市燃氣飛速發展，國家煤改氣政策的實施，燃氣表的使用量急劇上升，更需要一款能夠準確計量的燃氣表來保證供需雙方濟利益，減少不必要的損失。機械式溫度補償燃氣表能夠不受溫度的影響還能夠避免能源的損失，但是這種補償燃氣表的成本過高并且還需要制作的過程還比較麻煩。所以這就需要對產品進行優化，降低一定的成本。

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