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摘要：膜式煤气表作为广泛使用的计量工具，计量误差作为其性能的重要指标，对如何提高自身性能有着极其重要指导意义。本文是从膜式煤气表的结构和检定过程中易出现的问题为出发点来探讨其计量误差的影响因素。
关键词：膜式煤气表；计量误差；影响因素
一、膜式煤气表的简介及其检定
（一）结构特点及计量原理
煤气表是容积式流量计，主要由膜片计量室、机械传动装置、内部机芯、分配阀和显示计数器等部件组成。由聚酯纱或橡胶制成的膜片将计量室分成两个相同的小单室，通过改变滑阀与分配阀口的相对位置完成这两个小单室交替地与管道入口或出口接通，在进气和排气过程中膜片因气体压力变化而伸缩往复运动，膜片组件的移动通过机械传动装置使阀盖旋转从而控制各计量室依次完成一次充气和排气过程，滑阀的交替运动带动了气体的持续流动，再由偏心转动齿轮驱动计数器以显示通过的气体量。膜片计量室完成一次进气和排气的过程所计量的体积称作“回转体积”，这就是膜式煤气表的计量原理。
（二）检定的方法及条件
膜式煤气表在实际操作中的检定方法大致分为两种：钟罩法和标准表法。而在准确度和稳定性上钟罩法明显高于标准表法。根据JJG577-2012《膜式燃气表》检定规程采用的是钟罩法，其准确度等级是1.5级。测量钟罩中经煤气表排出的气体体积，并根据钟罩内和煤气表前面的压力和温度，就可以算出流过煤气表前的气体体积实际值。
依据JJG577-2012《膜式燃气表》检定章程规定的检定环境条件
温度：统一定为（20±2）℃；
大气压力一般为：（86～106）KPa；
相对湿度：45%～75%；
检定介质为空气。
检定过程中，煤气表需在检定环境条件下放置4h以上，待温度稳定方可进行。标准装置处的温度和燃气表处的温度差（包括室温、标准装置中的液体温度和检定介质温度）应不超过1℃。另外检定压力不得超过煤气表最大工作压力。
（三）示值误差的检定
检定之前，被检表需以最大流量预运转，通过的气体量要大于50倍的回转体积。独立重复测量示值误差间的最大差值不超过0.6%（小流量点除外）。
单次测量的示值误差E计算公式：
（1）---煤气表的示值，dm3
---流经煤气表的实际气体值，dm3
检定时需测量煤气表进口端和标准装置处的温度、压力，并对 修正。
（2）式中：---标准装置的示值，dm3
---标准装置处的绝压，kPa
---煤气表进口端的绝压，kPa
--- 标准装置处的的温度，K
---煤气表进口端的温度，K
当标准装置和煤气表处温度差≤0.5℃、压力修正值≤±0.2%时，可以不进行温度和压力修正，示值误差式可以简化为
（3）为了提高检定效率，实际中控制好温度、湿度、压力等条件下，通常采用式（3）代替式（1）计算示值误差。
二、计量误差分析
根据膜式煤气表的结构特点和检定过程来分析计量误差的产生，其误差大致可包括仪器误差、方法误差、环境误差、操作误差等。
（一）仪器本身导致的误差分析
仪器误差是指使用的标准计量器和状态参数（温度、压力、湿度等）测量工具本身所具有的误差，属于系统误差。而系统误差是定量设计中误差的主要来源。
1.因被检表故障产生的误差
在检定过程中，被检表因材质、制造工艺、气质等因素会出现各种故障，如漏气、堵塞、卡顿等。因这种现象出现在仪表内部，很不容易发现，所以在检定时不能保证被检表的完整性，煤气表可能因这些故障而产生较大的计量误差。例如，如果煤气表有漏气故障且被检表示值正常，那么流经煤气表的气体值肯定大于实际值，从式（1）可以看出，因漏气而得出计量精度比实际的偏小，这会对仪表性能给出错误的界定，把次品当成优品来对待；反之同理，如果出现堵塞、卡顿和煤气杂质等故障，从而使机械阻力过大而产生负偏差，会使被检表的计量精度得出一个错误的指标。
2.因装置安装不妥产生的误差
在仪表的检定中，需将被检表与标准计量器连接，安装调整误差一是指在两者之间因存在管路压差而产生的计量误差。原因可能是由于这段管路较长、管件较多、阀门开启度不大等造成的压损。二是指被检表在组装中因齿轮的齿与齿咬合间隔较大而带来的级差，是不可能通过微调来消除的。
3.因不同检定方法产生的误差
根据JJG577-2012《膜式燃气表》检定规程中指出最小通气量应满足计量准确的要求，并推荐：示值误差的检定通气量应不少于燃气表最小分度值的200倍，且一般不小于检定流量下1min所对应的体积量。而制造厂家在实际检定中，采用的通气量是不同的，通过式（1）可以看出在一定范围内其值越大，计量误差越小。综合生产效率及产品计量性能等各种因素，制造商在检定中通常采用40～100L通气量。
（二）环境因素导致的误差分析
1.温度的影响
气体是可压缩性流体，其物性易受温度的影响。为考察温度的影响，提出一系列的设定：将空气视为理想气体状态，标准装置安装使用正确，则有和近似相等，则式（2）可简化
（4）根据JJG 577-2012规定，标准装置处的温度和燃气表处的温度差不超过1℃，取最大值1℃，检定温度为20℃，代入式（4）可得：
通过此例可以看出温度的变化给计量带来0.34%误差。可见温度的影响对误差的影响不可忽视。
2.空气湿度的影响
实验温度设定为20℃，大气压力101kPa，湿度分为1%RH、50%RH、90%RH三种不同湿度进行测试。结果如图所示：
图1 介质的湿度对误差的影响曲线
从图中可以直接看出：90%RH介质下的计量误差低于50%RH介质下的，1%RH介质下的计量误差大于50%RH介质下的；还可以从数值上看出：从50%RH降低至1%RH，其误差可以增大0.5%～0.7%左右；从50%RH增大至90%RH，其误差可以增大0.7%～1%左右。综上结果我们可以得出计量误差随着湿度的增加呈现递减的趋势。分析认为可能是由于气体介质湿度较大，膜片吸收水汽使其柔性变大从而导致煤气表计量体积变大，表现为示值误差偏低；反之，干燥介质使膜片的柔性变小而导致煤气表计量体积变小，使得示值误差数值偏大。
三、人为操作的影响
人为操作造成的人为误差是指检定过程中因人为操作而产生的误差，比如操作的时间间隔、示数读取及示数错判等，属于随机误差，而随机误差不能用修正等措施来消除的。在钟罩法检定过程中涉及的手工操作是不可忽视的，降低或消除人为误差只能通过正确规范的操作方式来解决。如能否将阀门正好关在标准流量计的终点刻度线处，相应的刻度线是否读取正确。若人为操作有所失误则会带来很大的计量偏差。
四、总结
本文通过对膜式煤气表的计量误差分析，得出了各种因素（仪器本身、检定方法、温度、介质湿度及人为操作）对膜式煤气表计量都产生较大的的影响。除本文探讨的几点之外，还包括煤气表内部构件的加工精度、膜室内滑阀移动的可靠性、煤气对仪表的腐蚀程度等。在日常生活工作中，我们要解决膜式煤气表计量误差的问题，就要从膜式煤气表的设计、使用环境、使用技法和规定等多个方面综合入手，同时还要考虑到环境温度、压力等状态参数对膜式煤气表计量的影响。只有采取这样检定方式，以严谨的态度才可以保证膜式煤气表的计量误差。
参考文献：
[1] JJG577-2012《膜式燃气表》检定章程.
[2]GB/T6968-2011《膜式燃气表》.
[3]杨友涛等.《膜式燃气表》.中国计量出版社.
[4]吴家平. 温度对膜式燃气表检定的影响及解决方法.2013 （3）：47-48.
关键词：膜式煤气表；计量误差；影响因素
一、膜式煤气表的简介及其检定
（一）结构特点及计量原理
煤气表是容积式流量计，主要由膜片计量室、机械传动装置、内部机芯、分配阀和显示计数器等部件组成。由聚酯纱或橡胶制成的膜片将计量室分成两个相同的小单室，通过改变滑阀与分配阀口的相对位置完成这两个小单室交替地与管道入口或出口接通，在进气和排气过程中膜片因气体压力变化而伸缩往复运动，膜片组件的移动通过机械传动装置使阀盖旋转从而控制各计量室依次完成一次充气和排气过程，滑阀的交替运动带动了气体的持续流动，再由偏心转动齿轮驱动计数器以显示通过的气体量。膜片计量室完成一次进气和排气的过程所计量的体积称作“回转体积”，这就是膜式煤气表的计量原理。
（二）检定的方法及条件
膜式煤气表在实际操作中的检定方法大致分为两种：钟罩法和标准表法。而在准确度和稳定性上钟罩法明显高于标准表法。根据JJG577-2012《膜式燃气表》检定规程采用的是钟罩法，其准确度等级是1.5级。测量钟罩中经煤气表排出的气体体积，并根据钟罩内和煤气表前面的压力和温度，就可以算出流过煤气表前的气体体积实际值。
依据JJG577-2012《膜式燃气表》检定章程规定的检定环境条件
温度：统一定为（20±2）℃；
大气压力一般为：（86～106）KPa；
相对湿度：45%～75%；
检定介质为空气。
检定过程中，煤气表需在检定环境条件下放置4h以上，待温度稳定方可进行。标准装置处的温度和燃气表处的温度差（包括室温、标准装置中的液体温度和检定介质温度）应不超过1℃。另外检定压力不得超过煤气表最大工作压力。
（三）示值误差的检定
检定之前，被检表需以最大流量预运转，通过的气体量要大于50倍的回转体积。独立重复测量示值误差间的最大差值不超过0.6%（小流量点除外）。
单次测量的示值误差E计算公式：
（1）---煤气表的示值，dm3
---流经煤气表的实际气体值，dm3
检定时需测量煤气表进口端和标准装置处的温度、压力，并对 修正。
（2）式中：---标准装置的示值，dm3
---标准装置处的绝压，kPa
---煤气表进口端的绝压，kPa
--- 标准装置处的的温度，K
---煤气表进口端的温度，K
当标准装置和煤气表处温度差≤0.5℃、压力修正值≤±0.2%时，可以不进行温度和压力修正，示值误差式可以简化为
（3）为了提高检定效率，实际中控制好温度、湿度、压力等条件下，通常采用式（3）代替式（1）计算示值误差。
二、计量误差分析
根据膜式煤气表的结构特点和检定过程来分析计量误差的产生，其误差大致可包括仪器误差、方法误差、环境误差、操作误差等。
（一）仪器本身导致的误差分析
仪器误差是指使用的标准计量器和状态参数（温度、压力、湿度等）测量工具本身所具有的误差，属于系统误差。而系统误差是定量设计中误差的主要来源。
1.因被检表故障产生的误差
在检定过程中，被检表因材质、制造工艺、气质等因素会出现各种故障，如漏气、堵塞、卡顿等。因这种现象出现在仪表内部，很不容易发现，所以在检定时不能保证被检表的完整性，煤气表可能因这些故障而产生较大的计量误差。例如，如果煤气表有漏气故障且被检表示值正常，那么流经煤气表的气体值肯定大于实际值，从式（1）可以看出，因漏气而得出计量精度比实际的偏小，这会对仪表性能给出错误的界定，把次品当成优品来对待；反之同理，如果出现堵塞、卡顿和煤气杂质等故障，从而使机械阻力过大而产生负偏差，会使被检表的计量精度得出一个错误的指标。
2.因装置安装不妥产生的误差
在仪表的检定中，需将被检表与标准计量器连接，安装调整误差一是指在两者之间因存在管路压差而产生的计量误差。原因可能是由于这段管路较长、管件较多、阀门开启度不大等造成的压损。二是指被检表在组装中因齿轮的齿与齿咬合间隔较大而带来的级差，是不可能通过微调来消除的。
3.因不同检定方法产生的误差
根据JJG577-2012《膜式燃气表》检定规程中指出最小通气量应满足计量准确的要求，并推荐：示值误差的检定通气量应不少于燃气表最小分度值的200倍，且一般不小于检定流量下1min所对应的体积量。而制造厂家在实际检定中，采用的通气量是不同的，通过式（1）可以看出在一定范围内其值越大，计量误差越小。综合生产效率及产品计量性能等各种因素，制造商在检定中通常采用40～100L通气量。
（二）环境因素导致的误差分析
1.温度的影响
气体是可压缩性流体，其物性易受温度的影响。为考察温度的影响，提出一系列的设定：将空气视为理想气体状态，标准装置安装使用正确，则有和近似相等，则式（2）可简化
（4）根据JJG 577-2012规定，标准装置处的温度和燃气表处的温度差不超过1℃，取最大值1℃，检定温度为20℃，代入式（4）可得：
通过此例可以看出温度的变化给计量带来0.34%误差。可见温度的影响对误差的影响不可忽视。
2.空气湿度的影响
实验温度设定为20℃，大气压力101kPa，湿度分为1%RH、50%RH、90%RH三种不同湿度进行测试。结果如图所示：
图1 介质的湿度对误差的影响曲线
从图中可以直接看出：90%RH介质下的计量误差低于50%RH介质下的，1%RH介质下的计量误差大于50%RH介质下的；还可以从数值上看出：从50%RH降低至1%RH，其误差可以增大0.5%～0.7%左右；从50%RH增大至90%RH，其误差可以增大0.7%～1%左右。综上结果我们可以得出计量误差随着湿度的增加呈现递减的趋势。分析认为可能是由于气体介质湿度较大，膜片吸收水汽使其柔性变大从而导致煤气表计量体积变大，表现为示值误差偏低；反之，干燥介质使膜片的柔性变小而导致煤气表计量体积变小，使得示值误差数值偏大。
三、人为操作的影响
人为操作造成的人为误差是指检定过程中因人为操作而产生的误差，比如操作的时间间隔、示数读取及示数错判等，属于随机误差，而随机误差不能用修正等措施来消除的。在钟罩法检定过程中涉及的手工操作是不可忽视的，降低或消除人为误差只能通过正确规范的操作方式来解决。如能否将阀门正好关在标准流量计的终点刻度线处，相应的刻度线是否读取正确。若人为操作有所失误则会带来很大的计量偏差。
四、总结
本文通过对膜式煤气表的计量误差分析，得出了各种因素（仪器本身、检定方法、温度、介质湿度及人为操作）对膜式煤气表计量都产生较大的的影响。除本文探讨的几点之外，还包括煤气表内部构件的加工精度、膜室内滑阀移动的可靠性、煤气对仪表的腐蚀程度等。在日常生活工作中，我们要解决膜式煤气表计量误差的问题，就要从膜式煤气表的设计、使用环境、使用技法和规定等多个方面综合入手，同时还要考虑到环境温度、压力等状态参数对膜式煤气表计量的影响。只有采取这样检定方式，以严谨的态度才可以保证膜式煤气表的计量误差。
参考文献：
[1] JJG577-2012《膜式燃气表》检定章程.
[2]GB/T6968-2011《膜式燃气表》.
[3]杨友涛等.《膜式燃气表》.中国计量出版社.
[4]吴家平. 温度对膜式燃气表检定的影响及解决方法.2013 （3）：47-48.