根据日常检定工作中遇到的情况,对燃气表的检定过程中出现的基本误差处于允许误差临界值或微超允许误差值的问题,和ic卡表和远距离的数据采集表出现电子计量与计数器不同步的问题进行分析,找出原因,提出解决方案。
同煤集团煤气厂开展民用煤气表的检定工作已经十几年,根据我的工作实践和调研总结,发现检定中经常碰到基本误差处于允许误差临界值和微超允许误差及ic卡表及远距离的数据采集表电子计量与计数器不同步的问题。由于检定员经验有限及开展检定所使用的标准器的限制(一般单位只有一套),检定员担心误判,不能对被检煤气表的差压变送器基本误差在
临界或微超允差情况下做出正确结论。现总结几点防范措施。
1.普通基表
1.1根据jjg557—2005的规定,民用煤气表的基本误差计算公式为:
式中:δ—单次测量的示值误差,%;
vm—燃气表的示值,dm3;
vref—通过燃气表的气体实际值,dm3;
式中: vs—标准器的示值,dm3;
ps—标准器处的压力,pa;
ts—标准器处的热力学温度,k;
pm—燃气表进口端的压力,pa;
tm—燃气表进口端的热力学温度,k。
一般的,如果恒温室内标准器处和燃气表的气体温度差≤0.5℃,可以不进行温度修正计算,则单次测量示值误差公式变为:
当压力修正值的值不超过0.2%时,可以不进行压力修正计算。则单次测量示值误差公式可简化为
通常在室温(20±2)℃和相对湿度(60-70)%rh保证的条件下,影响基本误差的因素主要来源于检定所使用的标准器(钟罩式气体流量标准装置)、被检煤气表和检定人员,因而应从这三方面分析是否存在问题并采取预防措施。
1.2 按jjg557—2005的要求,应将被检煤气表放入检定的环境中
存放4h以上,使其内部计量元件达到热平衡,并保证在其允许的空气湿度范围内,检定介质(空气)的各项内在指标达到或接近实际使用介质(煤气)。否则会直接影响检定数据的可靠性。据我的实验结果,预热预湿与不预热预湿的煤气表比较v锥流量计,检定合格率相差近20个百分点。
1.3 做好三查三观。三查是指检查单片机(或其它微机)输入参数
是否正确无误;检查连接各管路是否吻合;检查配套的压力计是否调零。三观是指观察单片机(或其它微机)容积计数器是否变化;观察压力指示计示值与标准器标称内压是否一致;观察钟罩刻度是否下降。如果以上情况正常,说明标准器本身及配套设备使用上无误。
1.4 以上各项完成并确认无误后,可对检定数据有质疑的被检煤气表进行复检。常用的复检方法有以下几种:
1.4.1 原表位定流复检。在有问题的流量点下复检,将单片机(或其它微机)容积计数器的数值与钟罩本身下降高度对应的容积值做比较,对比二者的一致程度。
1.4.2 换表位复检。一般的检定装置均由两个以上的检定台位,可将表位切换,在不同的表前压下复检,即使pm发生变化,计算压力修正值δp和实测误差δ,与原表位所得的基本误差做比较。
1.4.3 稳定对象监测法。选择一块事先经过多次检定并获得可靠数据存档的煤气表,将其安装在固定台位上复检,比较所得数据与存档数据的一致性,分析和判断检定装置是否存在问题,进而论证被检煤气表的检定数据是否正常。
1.4.4 换标准复检。采用上述方法后仍不能确认被检煤气表检定数据的可靠性时,可换一套符合标准的标准器或送上一级法定计量检定机构进行复检论证。
2. ic卡表及远距离的数据采集表
对于ic卡表及远距离的数据采集燃气表,除注意上述问题外,还应考虑电信号采样同步问题。燃气表电子计量是指在表的某一周期运动部件上安装传感器,表在通过固定体积的气量是时产生一个脉冲信号,再由单片机进行计数和数据处理。电子计量的特点是以基表为标准器,计量结果与机械计数器比对,因此要求在表的额定流量范围内电子计量必须与计数器同步。
目前在国内,主流的采样技术是计数器采样的机芯采样,“机芯采样+软件修正误差技术”已经解决了不同步的问题,本文不作探讨。大部分ic卡和远传表采用的技术是在基表机械计数器上加装传感元件,随着计数器旋转而产生计数脉冲。ic卡表是由附属电路进行计数和数据处理,由远距离的数据采集器进行计数和数据处理。计数器采样的优点是生产过程简单,价格低廉,易于实现,但是智能电磁流量计存在的技术缺陷也是致命的。
2.1 产生不同步的原因
计数器采样所产生的脉冲信号如图1所示,传感元件在输出脉冲的边缘存在着一连串的抖动信号,其持续时间依流量而定,流量越大,持续时间越短,流量越小,持续时间越长。
以g2.5表为例,如果在0.01m3刻度的字轮上采样,则旋转一圈产生一个脉冲,其采样分辨率为0.1m3。按qmax=4m3/h计算,每小时产生40个计数脉冲,平均脉冲间隔1.5min。如果采用数字滤波,其滤波常数不能超过这个数值,否则将丢失下一个计数脉冲。按qmin=0.075m3计算,0.1m3的平均脉冲间隔是80min,反映在0.01m3刻度的字轮上,一个字停留时间是8min。如果用户在用气过程中使用小流量,或停止用气时字轮停在采样点的临界位置,其抖动脉冲持续时间就远远超过滤波时间常数,结果是电子计量毫无规律。
2.2 相关标准
由原国家技术*发布的gb/t6968—1997《膜式煤气表》标准中有关条款如下:
2.2.1 脉冲发生器
如果煤气表装有脉冲发生器,该装置对煤气表性能应无影响,装置上应标出其单位体积的脉冲数。
2.2.2 由建设部发布的cj/t112—2000《ic卡家用膜式燃气表》标准将主要篇幅集中在ic卡及其延伸功能上,对计量同步问题没有提及,作为一个计量器具产品的行业标准,应该说这是一个重大的缺陷。
2.2.3 由浙江省质量技术监督检验研究院牵头、湖北省*和北京市计量所等单位参与起草的《膜式煤气表鉴定大纲》征求意见稿有关条款如下:
2.2.3.1 机电信号转换计量误差或远传计量误差
对设有预付款附加装置或电子信号远传的煤气表,当采用基表机械计数器计量和电子显示计量双重累积计量时,机械信号转换成电信号计量或基表机械计数器体积量在信号远传计量时所产生的误差(又称二次计量误差),具有机械计数器和电子显示计量双重累积计量,则应在3qmin和qmax两流量点下考核测量该煤气表机电信号转换计量误差或远传计量误差不应超过一个脉冲体积当量。
2.2.3.2 煤气表的机电信号转换误差或电子远传计量可以按煤气表基表的基本误差的检验方法进行检验,也可把基表的计数器作为标准器,与预付费装置的核减数进行比较。
或测量脉冲数,用体积当量与计数器进行比较,确定机电信号转换误差或电子远传计量误差。按煤气表基表基本误差的试验方法检验,实验结果的基本误差已包括机电信号转换误差或电子远传计量误差。该实验可在非参比条件下,使用抽风或鼓风装置进行。
总之,gb/t6968—1997《膜式煤气表》的规定是明确的,但是不细。《膜式煤气表鉴定大纲》征求意见稿是充分的、细致的,将3qmin列为考核的流量点为解决小流量同步问题奠定了基础。但是该文件现在还未正式实施,它也只能用于表的定型鉴定。在工厂大批量生产中如何解决这个问题,还需要有关部门和专家进一步提高认识,完善相关标准,终堵住这个漏洞。
3.现状
至今还有相当多的ic卡表和远传表生产厂家没有解决小流量同步问题,我认为主要有以下几个原因:
3.1 从事ic卡表和数据采集器生产的厂家对基表的工作原理了解不够深刻,小流量同步问题与其他的技术问题混在一起,不做深入细致的研究很难将它们区别开来。
3.2 有些人发现了这个问题,但是因为抖动是煤气表自身固有的问题,ic卡和远传表生产厂家即便是发现了也没有好地解决办法。
3.3 在生产过程中为了提率,只用大流量检测表的同步准确度,掩盖了小流量时存在的问题。
3.4 远传表的问题更严重,按gb/t6968—1997《膜式煤气表》标准中4.3.2条的要求,传感器信号不经处理,连大流量检验都很难通过,因此可以说这种表在计量系统中只是一个半成品,需要由数据采集器来消除表不同步产生的误差。由于传感器脉冲输出的远传表工艺简单,煤气表厂往往是按用户要求定做,甚至连企业标准也不制定,更谈不上计量许可证。检测方法也是用蜂鸣器试验一下,但是蜂鸣器根本检测不出来抖动信号。
传表使用中经常出现的情况是,由煤气公司选定远传表,由从事综合布线的公司选定数据采集器、施工、调试。只有在现场安装、调试时才能对系统的计时准确度进行检验。
可以想象,施工现场很难具备煤气表厂那样的检验设备和测试条件,因此其系统计量准确度很难保证。
4.解决办法
4.1 参照《膜式煤气表鉴定大纲》征求意见稿修改ic卡表标准,充实有关同步准确度的条款。
4.2 参照gb/t6968—1997《膜式煤气表鉴定大纲》征求意见稿制定远传表标准。
4.3 对于传感器信号输出的远传表来加管理,笔者认为远传表也应该有许可证,而不能用基表或ic卡表的许可证代替。
4.4 3qmin流量点列为ic卡表和远传表的出厂和检验指标,在用户属地强制检定中列为抽查项目,以确保在任何流量下使用都不会出现不同步的问题。
4.5 使用电子计数器检验传感器脉冲输出。
本文出自:蒸汽流量计