膜式燃气表的发展历程

摘要：介绍了膜式燃气表的发展历程，重点从技术角度讨论了膜式燃气表的现状和发展趋势。

关键词：膜式燃气表 历史 现状 发展趋势

0 引言

根据资料记载：流量测量的发展可以追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量，公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量，我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。

17世纪意大利物理学家和数学家托里拆利奠定了差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。随后人们对流体测量的研究逐渐深入，基于质量守恒的连续性方程和基于能量守恒定律的伯努利方程在流量计量仪表的设计中得到了最广泛的运用。本文介绍的膜式燃气表属于容积式皮膜流量计，主要用来测量气体体积，是当前数量最多、运用最广泛的气体流量计。

1 膜式燃气表的发展历程

燃气计量表最先叫煤气表，湿式燃气计量表发明于1815年，它是由英国工程师塞缪尔・克莱格和塞缪尔・科思莱兄弟共同协作研制出来的。1833年，詹姆斯・博格达斯发明了干式燃气计量表，现在的膜式燃气表就是在此基础上不断完善和发展起来的，至今已经经过了170多年的发展历程。

早期的膜式燃气表的工作原理为限位式，即燃气表计量室在往复运动一个循环的过程中，在极限位置时要触碰到限制点后才改变运动方向，以保证燃气表排出的气体的体积为一个固定的回转体积值。计量精度依赖于零件制造和装配微调，计量精度不高，分散性较大，误差特性曲线如图1所示：

2 膜式燃气表的技术现状

2.1 随着膜式燃气表技术的不断发展和进步，目前较先进的膜式燃气表都基本采用非限位式结构设计，这种结构使得计量室在往复运动一个循环的过程中自由切换，降低了压力损失和运行噪音。部分先进的燃气表还融入了误差调节系统装置，减小了不同流量下误差特性曲线的分散性，使膜式燃气表的误差特性曲线更加平滑，扩大了仪表的量程比，其调整装置及调整后的典型误差特性曲线如图2所示。

2.2 由于气体的体积受温度影响非常大，要保证膜式燃气表计量准确度高，又要适合一年四季不同的温度变化，减少输差，保证贸易结算的公平性，温度转换装置技术正逐渐应用在膜式燃气表的设计中。目前膜式燃气表使用的温度转换装置基本上以机械式为主，它的基本原理是通过特殊金属的热胀冷缩特性来自动调节误差调节系统的指针，以调整燃气表的回转体积，修正气体随温度升降的体积变化量，从而达到体积修正的目的，其结构和原理如图3所示。

2.3 随着电子技术、信息技术的发展，膜式燃气表也由最先的纯机械式计量仪表逐渐进行扩展，加装了带辅助功能的电子装置，实现了智能化控制，如预付费装置、远传直读控制装置等等，其应用也越来越普及。

3 膜式燃气表的发展趋势

由于膜式燃气表自身的特点：成本低、量程比宽、适用于低气压小流量的计量，因此膜式燃气表主要用于民用燃气的贸易结算。随着城市燃气的发展以及人民生活水平的提高，燃气居民用户数量逐年增加，抄表难、收费难困扰着众多的燃气公司，抄表人员的不断增加提高了燃气公司的经营成本，也给管理带来许多麻烦；且随着电子技术、网络信息技术发展日新月异，在国家相关政策的推动下，民用计量表智能化已是大势所趋，短期内膜式燃气表将会是以机械表为基础向多功能智能化方向发展，长期必将被能量计量产品所取代。

3.1 基表性能：安全性更强、计量准确度更高、使用寿命更长。目前随着欧盟的膜式燃气表标准EN 1359：1998/A1以及国际建议OIMLR137的颁布实施，对膜式燃气表的基表性能从设计、制造、安装和使用上都做了明确的更加严格的要求。之前的膜式燃气表国家标准GB/T 6968-1997是等效采用OIML R31：1995，OIML R137：2006的颁布实施。我国的膜式燃气表要跟上国际先进技术水平，增加出口贸易，就必须满足国际或国外先进的膜式燃气表标准。新版的国家标准GB/T 6968-2011便是参考采用EN 1359：1998/A1，增加电子辅助装置，增加了始动流量、过载流量、管接头的扭矩和弯矩、耐振动、耐冲击、耐跌落、耐压强度、耐外部防腐蚀等要求，从而大大提高了燃气表的安全性能、计量性能以及使用寿命。

3.2 预付费功能：燃气表的安全性和通用性――智能CPU卡。智能CPU卡作为当前IC卡中最高级别的一种，与低级别的存储卡和逻辑加密卡相比，有以下主要优势：智能CUP卡具有远高于存储卡和逻辑加密卡的硬件安全机制；智能卡对网络的要求不高，可脱机工作，而存储卡和逻辑加密卡必须在完善的网络环境下才能使用；智能CPU卡可以一卡多用，方便持卡人，可分担智能卡的成本。

3.3 远传直读功能，联网统一管理，计算机自动管理。计算机自动监测、计量、收费，使燃气抄表到户，自动抄收系统把先进的信息技术、电子技术、通信技术等纳入到供气企业的营业收费管理中，可提高供气企业的管理水平，加大营业收费的力度，是能源管理体制现代化的体现。随着行业技术标准的不断成熟规范、管理水平的不断提高。将抄表系统及相关配套产品纳入重点计量器具管理范围，建立市场准入制度也将是必然。在不久的将来远程抄表系统将会得到不断的完善和成熟，电力载波、无线传输等技术的成熟将逐渐取代现有的有线直读表。

3.4 个化产品将更加完善。当前，随着计量误差特性曲线调整核心技术的突破，膜式燃气表已经能够轻松实现1.5级甚至1.0级的计量精度。特别是最近几年，单片集成技术、通讯技术、网络技术等向计量产品的渗透，燃气表技术发展正历经深刻的变革，IC卡燃气表、远传燃气表等智能产品不断推陈出新，个性化产品如单向阻流技术、高温防火技术、低温材料技术以及安全防震、过流切断、实气标定及流量实时监测技术的运用，进一步细分了产品和市场。

3.5 膜式燃气表最终会被能量计量产品取代。在欧盟的计量器具指令（MID）中，明确要求膜式燃气表的替代产品必须达到150倍的量程比，这指引着当前替代产品的设计目标，目前这一目标正在被攻克。而随着我国燃气计量技术逐渐与国际接轨，我国燃气表计量正面临有史以来最深刻的变革，当前，燃气贸易交接计量的方式有按能量计量和按体积（质量）计量几种，作为能源的燃气，人们关注的是它的热值，即发热量，我国的燃气体积计量技术及其标准化已经接近国际水平。为了使我国燃气计量方式与国际惯例接轨，在国内尽快实行燃气能量计量显得非常必要。为此，全国天然气标准化技术委员会于2003年成立了天然气能量测定标准技术工作组，跟踪国际标准ISO15112的制定进程，并开展了大量与天然气能量测定有关的技术研究和标准化工作。

2008年12月31日，GB/T22723-2008《天然气能量的测定》国家标准正式，并于2009年8月1日起实施。它标志着我国天然气能量计量正式有法可依，其必将引领燃气计量行业的产品发生深刻的变革，膜式燃气表最终也会被能量计量产品所取代。

参考文献：

[1]GB/T22723-2008，天然气能量的测定[S].2008.12.31.

[2]GB/T 6968-2011，膜式燃气表[S].2012.5.1.

[3]白新文.膜式燃气表容量示值误差测量不确定度评定[J]. 价值工程，2013（08）.

作者简介：李燕（1971-），辽宁丹东人，工程师，研究方向：燃气表的设计、装配及维修。