浅析机械式温度补偿燃气表的设计

张家伟

摘要：燃气表是否准确关系着千家万户的切身利益，其是对燃气用量进行计量并据此进行费用结算的仪表，因此燃气表被列为国家依法重点管理的计量仪器。我国幅员辽阔，广大地区温度差异显著，燃气的质量又与温度和压力有关，不同条件下其热值不同，热值关系到了燃气用户和燃气公司的自身利益问题。基于此，本文阐述了机械式温度补偿燃气表现状分析、工作原理，论述分析了补偿装置补偿原理、效果及补偿结构的选用，以供相关人员借鉴参考。

关键词：机械式温度补偿燃气表、热敏双金属、原理

一、温度对膜式燃气表的影响

1、介质温差的影响

其实输送燃气的管道就是介质，一年四季每个季节的户外温度都不一样尤其是在夏天和冬天形成了一个非常大的反差。夏天的室外温度过高就会导致介质的外表面温度也高，在这个时候使用管道输送燃气就会使得膜式燃气表的数值不准确，会产生一定的误差。在冬天的时候，室外温度过低，运输燃气的管道长时间地在这种寒冷的环境中，就会导致管道内外出现非常大的温度偏差，这样一来膜式燃气表的数值会出现一定的误差，从而导致燃气在输送的过程中产生了非常大的输差。从这个方面来看介质的温差对于膜式燃气表是有非常大的影响的。

2、环境温度的影响

外界环境温度对膜式燃气表的影响是非常大的，我们都知道膜式燃气表一般情况下外表使用的材料是铝或铁，这两种材料受温度的影响是非常大的。从而影响到燃气的体积即热胀冷缩，如果外界温度过高或过低就会导致膜式燃气表在使用的过程中就会出现误差的情况。

二、机械式温度补偿燃气表的现状分析

我国幅员广阔，一年四季温差较大，外界环境温度对膜式燃气表的影响是非常大的，尤其北方冬季气温0℃以下长达五个多月，所以，为了更好节约能源、控制能源，同时能在不同温度条件下，对燃气进行准确的计量，迫切需要一种更科学更合理的计量装置来计量燃气。

机械式温度补偿燃气表就是新的一代基表，它是普通基表更新换代的好产品。它具有普通基表的所有特性，即可当基表使用，也可以做智能表、远传表的载体表。其明显特点是实现了不同温度条件下燃气量质等效计量。保护了供需双方济利益，又有利于控制能耗，减少了能源损失;具有明显的经济效益和社会效益。

三、机械式温度补偿燃气表的工作原理

1、膜式燃气表工作原理：燃气表是利用气体在表体内流动过程中的压力差作为动力，由阀栅、阀盖的相对位置来控制气体流向的分配。燃气表的机芯组由左右相同的两个气体计量室组成，每个气体计量室由一张柔软的膜片将其分为两个相同的小计量室。当分配的气体依次进入四个小计量室，推动膜片自由的摆动，膜片组件的运动通过折板带动连杆机构并使阀盖做旋转运动从而控制各计量室依次充气和排气，使燃气表连续循环运动，同时连杆机构的曲柄齿轮通过齿轮的传动驱动机械式单向计数器计数，最终通过计数器显示燃气表的排气量。

2、机械式温度补偿燃气表是在膜式燃气表的基础上增加了机械式温度转换装置，这种装置中的补偿片，是由热敏双金属片按照阿基米德螺线原理旋转成型，外端成直线状，当温度变化时，直线端发生偏移，从而改變了膜片往复运动距离，也就是改变了计量容积一一内膜仓的大小。它能将在中心温度条件下内膜仓转换成不同温度条件下的内膜仓，来实现不同温度条件下燃气的计量。

3、机械式温度补偿燃气表的补偿原理及效果：

燃气体积与温度及压力有关，同一种燃气在不同温度和压力下，其密度是不同的，即体积相同情况下燃气质量是不同的。

现以纯天然气为例，在压力为101.325kPa不变的条件下：

温度为20℃时，气体密度为0.723kg/m3，热值为33MJ/m3

温度为0℃时，气体密度为0.7758kg/m³，热值为35.4MJ/m3

普通基表通气1m³时，在0℃时通过的气体质量相对于在20℃时通过的气体质量增加了6.8%，即燃气公司在燃气质量上损失了6.8%左右。机械式温度补偿燃气表是从燃气质量角度入手，温补表可通过增加补偿装置来改变燃气表的内膜仓，当温度降低时内膜仓变小，进而补偿燃气在质量上损失的6.8%。同理高温时也进行补偿。

选取某燃气表厂普通表和机械温度补偿表进行示值误差检测，具体数据如下：

四、机械式温度补偿装置结构选用

机械式温度补偿燃气表主要是通过增加温度转换装置来时效其补偿功能的，所以说补偿装置的结构的可靠性、合理性尤为主要。其中怎么将补偿片固定在中心齿轮上，以什么方式固定更为重要，保证其在表的运转中不会松动和掉落及补偿的精度。

现有的补偿片座与补偿片座板装配仅是通过光孔对光轴的间隙配合，再通过超声波焊接或者胶水将其固定，固定前和固定时孔对轴配合极易发生转动，直接影响补偿片远端变位拉杆柱相对于补偿片座板的初始中心距和初始圆周角度;初始中心距和初始圆周角度的改变，影响计量时膜片运动行程，众所周之，膜式燃气表是通过膜片的往复运动来计量是重中之重，初始状态的不定性，即使是后温度补偿也是错误的补偿，影响燃气表的计量精度。

通过采用补偿片座与补偿片座板的限位块和限位槽的配合结构（此结构已申请了国家专利），有效防止超声波焊接时或胶水粘接时产生的窜动，确保初始中心距和初始圆周角度;补偿片的中心端是由补偿片座固定在补偿片座板上，补偿片座位置固定，补偿片的远端位置也就相应固定，温度变化补偿时也保证了计量初始基准，进而保证计量精度和计量稳定性。

结束语：

近年来随着城市燃气飞速发展，国家煤改气政策的实施，燃气表的使用量急剧上升，更需要一款能够准确计量的燃气表来保证供需双方济利益，减少不必要的损失。机械式温度补偿燃气表能够不受温度的影响还能够避免能源的损失，但是这种补偿燃气表的成本过高并且还需要制作的过程还比较麻烦。所以这就需要对产品进行优化，降低一定的成本。

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