溫度壓力對皮膜表計量誤差及經濟效益的影響

李星蓉 何海洋 邱顯中 夏虹春

（1.中油南充燃氣有限責任公司，四川 南充 637000；2.中國石油西南油氣田公司川東北氣礦，四川 達州 635000；3.中國石油西南油氣田公司，四川 成都 610051）

0 引言

四川省南充市目前低壓天然氣居民用戶大多采用膜式燃氣表對燃氣的使用進行計量，由于燃氣是一種可壓縮氣體，其在不同的溫度和壓力下的體積流量有所不同，在燃氣表的計量中，不同的溫度和壓力下計量的數(shù)值也會存在誤差，影響交易結算的準確性。因此需要分析溫度和壓力對燃氣體積的影響以及由此產生的計量誤差對經濟效益的影響，針對此問題提出降低計量誤差的有效辦法。

1 膜式表計量現(xiàn)狀

1.1 膜式表計量原理

燃氣表與古老的火車頭有著相同的原理，靠燃氣的壓力對外作功，推動滾輪計數(shù)器計數(shù)。用“風箱”代替火車汽缸，用薄膜代替活塞。薄膜把盒內空間一分為二，各形成兩個氣室，每個氣室都有通氣口，可經過這個通氣口進氣或排氣。當左室的通氣口進氣，右室的通氣口排氣時，燃氣的壓力作用在薄膜上，使薄膜向右運動。反之，若右室進氣，左室出氣時，薄膜就向左運動。

兩個皮膜相互作用牽動的皮膜轉軸作往復擺動，通過皮膜擺桿、皮膜搖桿及連桿去牽動一個共同的曲柄，當曲柄接收到的扭矩相差一定的相位（90°）時，就能做到連續(xù)轉動，并由曲柄帶動轉閥連續(xù)運動，帶動計數(shù)裝置，從而達到連續(xù)自動計量的目的，如圖1所示。

圖1 膜式表工作原理圖

1.2 膜式表用戶分布情況

南充市使用膜式表的居民用戶約26.7萬戶，商業(yè)用戶約3 356戶，工業(yè)用戶3戶，由此可知，居民用戶采用的均為膜式燃氣表，我國膜式燃氣表的年產量估計為1 400萬只，因此燃氣計量是否準確所產生的經濟影響是十分巨大的。由于膜式燃氣表自身的成本低、量程比寬、適用于低氣壓小流量的計量特點，因此膜式燃氣表主要用于民用燃氣的交易結算。

2 溫度與壓力對計量誤差的影響

式中， p為壓力，kPa；V為氣體體積，m3；n為物質的量，mol；T為絕對溫度，K；R為氣體常數(shù)，R＝8.314 Pa·m3／mol；V1、V2為變化前后的氣體體積，m3； p1、 p2為變化前后的氣體壓力，kPa；T1、T2為變化前后的溫度，K。

由公式可知，如果n不變的話，在壓力增大的情況下，溫度升高才能保證氣體體積不變。根據(jù)查詢南充市全年平均氣溫為14.5℃，統(tǒng)計出溫度與壓力對燃氣體積的影響，如表1所示。

膜式表是根據(jù)燃氣進出流量的天然氣體積來測定流量的，其結算是以燃氣的供氣用戶使用狀態(tài)為計算依據(jù)（壓力、溫度不穩(wěn)定），而與供氣單位的結算是以場站天然氣標準狀態(tài)為計算依據(jù)的（壓力、溫度穩(wěn)定），氣體的體積受溫度、壓力的雙重影響，購氣狀態(tài)與供氣狀態(tài)的不同造成了天然氣體積的計量誤差，這對結算產生了經濟影響。

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，見公式（1），分析溫度和壓力對氣體體積的影響［1］。

表1 溫度與壓力對燃氣體積的影響分析表

由表1可知，在民用供氣狀態(tài)下，氣體體積損失率為3.8%～4.7%。通常民用氣供氣壓力為2 500～3 000 Pa，若氣體體積不變，則供氣溫度需要達到20℃左右。而絕大部分地區(qū)年平均氣溫不可能達到這個溫度，此時溫度、壓力會使計量值偏低，從而造成經濟損失。

3 計量誤差對經濟效益影響的分析及建議

3.1 計量誤差對經濟效益的影響

根據(jù)燃氣公司2014-2017年用氣量計算，公司年供民用氣量分別為9 088×104m3、9 162×104m3、9 391×104m3、9 904×104m3，若體積損失率按照3.8%計算，則得出：① 2014年損失氣量345×104m3，2015年損失氣量348×104m3，2016年損失氣量357×104m3，2017年損失氣量376×104m3。② 經濟效益的損失（若按氣價1.835元／m3計算）：2014年損失633.08萬元，2015年損失638.58萬元，2016年損失655.09萬元，2017年損失689.96萬元。由此可見，由于溫度、壓力造成的膜式表計量誤差每年給公司帶來的經濟損失均超過600萬元，這不僅關系到社會居民的切身利益，也引起了政府相關部門的重視。而對于燃氣公司來說，則會造成企業(yè)的經濟損失，影響了企業(yè)的經營效益和發(fā)展，因此亟待采取措施來解決此問題。

3.2 建議

目前應對溫度和壓力對燃氣表造成計量誤差的問題主要采用智能式膜式燃氣表和溫壓補償?shù)姆椒ǎx擇智能式膜式燃氣表，此類膜式燃氣表是采用熱敏材料、可根據(jù)溫度變化自動調節(jié)回轉體積的燃氣表，消除了溫度的影響，從而實現(xiàn)更加客觀公平的燃氣交易［2］。應嚴格按照檢定規(guī)程對燃氣表進行檢定，逐年淘汰已不適應計量的膜式燃氣表，必要條件下還需對膜式燃氣表進行溫度及壓力補償計算。由于對目前居民用戶在用的燃氣表無法加裝溫壓補償裝置，所以可以考慮對新建用戶或到期需要更換燃氣表的用戶安裝具有溫壓補償裝置的燃氣表［3］。

4 結束語

壓力與溫度對膜式燃氣表計量產生的誤差有較大影響。受環(huán)境影響，居民用氣使用不帶壓力、溫度補償裝置的膜式燃氣表造成的天然氣氣量損失主要由燃氣公司承擔，造成的經濟損失也主要由燃氣公司承擔。對此，應該采取各類補救措施加強膜式燃氣表計量的準確性，以減少燃氣公司的經濟損失。