浅谈法定计量检定机构膜式燃气表检定装置现状

浅谈法定计量检定机构膜式燃气表检定装置现状

田鹏飞

河北省计量监督检测研究院 河北省石家庄市 050000

摘要：随着我国国民经济的不断发展，气体流量计也被各行各业广泛应用。膜式燃气表是目前应用最为广泛的家用天然气计量器具，对其进行准确、高效的计量检定工作，是法定计量检定机构的重要职责。为了对膜式燃气表计量性能进行检定，大量技术机构配备了膜式燃气表检定装置。本文将主要阐述膜式燃气表检定装置的现状，并且分析其对检定结果产生的影响。
关键词:膜式燃气表，计量检定，标准装置

随着国民经济的不断发展和环保要求的日益增长，天然气作为一种清洁、安全的民用燃料得到了广泛的使用，而膜式燃气表是目前应用最为广泛的家用天然气计量器具。为对其进行准确、高效的计量检定工作，各地法定计量检定机构使用了大量的膜式燃气表检定装置。按照标准装置的类型，主要分为两大类：钟罩式气体流量标准装置和标准表法气体流量标准装置。

1 法定计量检定机构燃气表检定装置
1.1 钟罩式气体流量标准装置
钟罩式气体流量标准装置（以下简称钟罩装置）由钟罩、液槽、压力补偿装置、试验管路、标尺等组成。钟罩是一个倒置在液槽内的容器，顶部封闭，底部敞开。液槽内装有清洁水或不易挥发的油作为密封液体。此时可动的钟罩和固定的液槽组成了一个容积可变的密封空腔。钟罩装置上有一根导气管，一端通到钟罩的内部，穿过液槽底部和密封液体，另一端与试验管路连接，试验管路上连接膜式燃气表。为保证钟罩在下降过程中保持速度不变，需使用压力补偿装置来补偿浮力的变化。通过记录钟罩装置标尺或编码器脉冲的变化，与膜式燃气表示值进行比较，从而判定膜式燃气表计量性能是否合格。

1.2 标准表法气体流量标准装置
标准表法气体流量标准装置（以下简称标准表装置）由标准表、气源、试验管路组成，标准表一般使用准确度等级较高的湿式气体流量计或临界流文丘里音速喷嘴。进行检定时将膜式燃气表连接到试验管路，气源产生气压，在相同时间内，气体连续经过标准表和被检的膜式燃气表，通过记录标准表示值的变化，与膜式燃气表示值进行比较，从而判定膜式燃气表计量性能是否合格。

2 标准装置对检定结果的影响

2.1 计量比对
为了考察标准装置对膜式燃气表检定结果的影响，河北省市场监督管理局组织省内法定计量检定机构进行了计量比对，比对由河北省计量监督检测研究院作为主导实验室，历时约八个月，参与比对的技术机构达七十八家。

比对传递标准选用家庭使用最普遍的准确度等级为1.5级，规格为G2.5的机械式膜式燃气表。对传递标准的示值误差采用归一化偏差进行判断，当归一化偏差的绝对值不大于1时，则比对结果满意，否则为该参比实验室的综合比对结果判定为不满意。

由于参比实验室较多，比对分成三组分别进行。我们选取其中一组有代表性的数据进行分析。其结果汇总如下图

图1 比对结果图示

此图的目的在于描述各实验室的比对结果与参考值的关系。图中横坐标为各实验室代号，纵坐标为各参比实验室在选定测量点的测量结果与参考值之差，纵坐标为“0.00%”的横线为参考值；图中小圆点位置坐标为参比实验室测量结果与参考值之差，通过小圆点的短线的半宽为各参比实验室的不确定度、参考值不确定度、和传递标准稳定性的合成结果，如果该线与参考值相交则参比实验室的测量结果与参考值差在合理的预期内，比对一致性可以接受。如果短线没有与参考值相交，则参比实验室的测量结果与参考值之差没有达到合理预期，应分析原因。

2.2 影响因素分析

通过比对结果可以看出，大部分法定计量技术机构测量结果满足要求。对于没有获得满意结果的机构，我们通过分析发现，本次比对中使用钟罩装置的技术机构满意率较使用标准表装置的低。按照一般理解，钟罩装置属于原始标准，其测量结果应该更加稳定,而本次比对出现这种结果有多方面原因。原因分析如下：

（1）钟罩装置本身的检定依据为JJG165-2005《钟罩式气体流量标准装置》，标准表装置检定或校准依据为JJG643-2003《标准表法流量标准装置》或JJF1240-2018《临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置》。在依据规程规范对标准表法装置进行不确定度评定时，将用于气体体积修正的温度和压力等参数进行了合成，最终结果为装置整体的不确定度。而对钟罩装置进行不确定度评定时，规程仅要求考虑标准容积的不确定度。在实际使用时，使用者还需要根据自身设备情况结合配套的温度和压力测量设备再一次合成其不确定度。由于和钟罩配套使用的温度和压力测量设备种类繁多，准确度表示方式各异，给使用者带来了一定困难。

（2）钟罩装置作为一种结构原理较为简单的标准装置，使用历史较长，一部分钟罩装置自动化程度较低。对于自动化程度低的钟罩装置，需要使用者能够使用人工读数的方式准确读取钟罩装置和被检膜式燃气表的示值，而标准表装置一般都配备有自动读数装置，减少了人工读数带来的影响。

（3）钟罩装置使用大量密封液确保钟罩气体流量的稳定性和密封性。由于密封液比热容比空气大，在外界温度波动时，密封液温度与空气温度产生了较大偏差，导致了比标准表装置更大的影响。尤其在温度较为极端的冬夏两季，问题更加明显。

由此可见，之所以出现钟罩装置比对结果满意率偏低的情况，主要原因在于实验人员使用设备的熟练度较低以及实验条件控制产生了偏离。为此比对主导实验室进行了二次比对，在正确使用钟罩装置的前提下，各机构均取得了满意的比对结果。

通过计量比对证明，钟罩装置和标准表装置均可用于检定膜式燃气表。钟罩装置优点在于，作为原始标准，其原理简单便于维护，测量数据可靠，在膜式燃气表的型式评价试验和仲裁检定中，钟罩装置有其不可替代的作用；其缺点在于对使用人员和使用环境有更高的要求，而且受钟罩内压限制，一般可一次检定4至6台燃气表，检定效率低。而标准表装置优点在于可配备功率更大的气源，一次可检定12台燃气表，在检定效率上有着更高的优势；其缺点在于标准表的累积量示值不如钟罩体积直观，而且需要保障装置标准表和被检表读数的同步性。另外文丘里喷嘴给出的量为质量流量，需换算成体积流量，从而增大了不确定度分量。所以涉及仲裁检定时需全面考虑其影响。综上所述，各检定机构可以根据自身工作性质和工作量选择膜式燃气表检定装置。

参考文献：

[1]徐英华.流量计量[M] 北京，中国质检出版社，2014.6，175～177

[2]JJG 163-2005，钟罩式气体流量标准装置[S]

[3]JJG 643-2003，标准表法流量标准装置[S]

[4]JJF 1240-2010，临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置[S]

[5]JJF 1117-2010，计量比对[S]