摘　要：介紹一種可實現異常流量狀態(tài)下自動切斷的智能燃氣表，闡述戶內燃氣泄漏時產生的異常流量的界定方法。將流量分成3類區(qū)間：超小流量區(qū)間、正常流量區(qū)間、超大流量區(qū)間。智能燃氣表測量燃氣流量和此流量的持續(xù)時間。"-3流量處于超小流量區(qū)間內時，計算累積體積，當累積體積達到體積設定值時，報警切斷。當流量處于正常流量區(qū)間內時：在此流量下，大多數居民最長的持續(xù)使用時間定義為持續(xù)使用時間；若燃氣以此流量泄漏，廚房內達到爆炸下限的40％的持續(xù)泄漏時間定義為持續(xù)泄漏時間；當持續(xù)時間達到持續(xù)使用時間、持續(xù)泄漏時間二者中的較小者時，報警切斷。當流量處于超大流量區(qū)間內時，立即報警切斷。應用結果表明，該方法能夠有效判定燃氣泄漏狀況，確定合理切斷時間，預防戶內燃氣安全事故。

關鍵詞：戶內燃氣泄漏  異常流量  判定方法  安全切斷

Research on Definition Method of Abnormal Flow Rate due to Indoor Gas Leakage

Abstract：A smart gas meter which can automatic shut-down for abnormal flow rate iS introduced．The definition method of abnormal flow rate occuited due to indoor gas leakage is described．The flow rate is divided into three categms ranges i．e．extrasmall flow rate range，normal flow rate range and extralarge flow rate range．The smart gas meter measures gas flow rate and its duration．The accumulative volume is calculated when the flow rate iS in the extrasmall flow rate range．and the meter iS alarmed and shut down when the accumulative volume reaches the volume set value．When the flow rate iS in the normal flow rate range，the maximum continuous use time of this flow rate by majority of residents is defined as the continuous use time；if gas leaks with this flow rate，the continuous leakage time reaching 40％lower explosion limit in kitchen is defined as reaching the explosion limit；the meter is alamled and shut down when the duration reaches the continuous use time or the continuous leakage time，whichever is smaller．The meter is alarmed and shut down immediacy when the flow rate is in the extra-small flow rate range．The application result shows that the method can effectively judge gas leakage state，determine reasonable shut down time and prevent indoor gas safety accident．

Key words：indoor gas leakage；abnormal flow rate；judgement method；safety shut-down

1　異常流量狀態(tài)下自動切斷的燃氣表

1.1　燃氣表功能模塊

我公司研發(fā)的燃氣表功能模塊組成見圖1。中央控制單元是該燃氣表的核心。通過Ic卡讀寫單元，使用異常流量參數IC設置卡或無線形式將燃氣異常流量參數傳入燃氣表的中央控制單元，通過中央控制單元保存到數據儲存單元中，作為異常流量的判斷依據。當前的瞬時流量數據從基表通過機電轉換傳感器讀入到中央控制單元后，由中央控制單元計算出當前表內的瞬時流量值并與數據儲存單元中的異常流量參數范圍進行比較。當確認流量異常時，中央控制單元發(fā)出關閥操作信號給閥門，閥門關閉，同時向顯示器輸出異常流量信號，顯示器顯示異常提示^[1]。

1.2　燃氣表流量異常處理流程

當燃氣泄漏時，一般是以一個恒定不變流量進行泄漏，因此假定戶內燃氣以某一恒定流量泄漏，我們需要研究一個合理的判定條件，即：達到一定時間或累積體積時燃氣表應該及時自動報警切斷(關閥)，既不會產生危險也不會影響居民正常用氣。由于居民正常使用燃氣時的流量在一定時間范圍內都會進行調節(jié)，如進行大小火調節(jié)時流量就會產生變化，燃氣表將重新確定恒定流量、重新計時，重新計算判定條件，避免誤判。如有誤判關閥情況，居民可通過重新插卡方式自行恢復供氣。

在燃氣表出廠時將異常流量參數設置到燃氣表內。燃氣表通過檢測表內計數脈沖計算流量，并將流量等參數與表內設定的異常流量參數進行比較，確定流量異常后，執(zhí)行關閉閥門操作，并形成記錄，儲存在表內。通過IC卡或無線方式反饋到管理系統(tǒng)，并結合公司客服管理流程，對系統(tǒng)中異常流量的用戶及時入戶安檢，反饋維修信息，形成對燃氣表異常流量信息的閉環(huán)管理，切實提高公司的安全管理水平。

2　燃氣泄漏異常流量參數報警切斷

2．1　異常流量區(qū)間劃分依據

結合燃具的額定熱負荷來估算耗氣量、實驗室模擬環(huán)境試驗及居民戶內實際環(huán)境試驗的方法對燃氣異常流量區(qū)間進行劃分^[2]

    ①根據燃具的額定熱負荷來估算耗氣量

天然氣的低熱值取35.9MJ／m³，實驗室選用的燃氣單眼灶額定熱負荷為3.8kW，雙眼燃氣灶額定熱負荷為7.6kW，8L／min燃氣熱水器額定熱負荷為16kW。

根據以上條件進行估算，燃氣單眼灶的耗氣量為0.38m³／h，燃氣雙眼灶的耗氣量為0.76m³／h，8L／min燃氣熱水器的耗氣量為l.6m³／h。

②實驗室環(huán)境和居民戶內環(huán)境下的流量

基表型號為Gl.6，氣源為天然氣，壓力為3000Pa，燃具在各種狀態(tài)下測定的瞬時流量經整理后的平均值見表1。

2．2　異常流量區(qū)間劃分結果

①恒流區(qū)間1

模擬試驗和戶內實際小流量實驗結果分別為0.0056m³／h和0.017m³／h。GB／T 6968-2011《膜式燃氣表》規(guī)定，Gl.6燃氣表允許最小正常燃氣流量為0.016m³／h。恒流區(qū)間1為（0，0.016]m³／h時，在此區(qū)間內發(fā)生一定時間的持續(xù)恒定流量，屬于點火范圍以下流量(以下簡稱小流量)，可判定為小流量泄漏。

②恒流區(qū)間2

根據理論估算、模擬試驗和戶內實際實驗結果，單眼灶全開瞬時流量分別為：0.38、0.38、0.42m³／h。因此設定恒流區(qū)間2為（0.016，0.450]m³／h，可包括單眼灶的正常工作流量范圍。

③恒流區(qū)間3

根據理論計算、模擬試驗和戶內實際實驗結果，雙眼灶全開瞬時流量分別為：0.76、0.75和0.81m³／h，因此設定恒流區(qū)間3為（0.45，0.85]m³／h，則可包括雙眼灶的正常工作流量范圍。

④恒流區(qū)間4

根據理論計算、模擬試驗和戶內實際試驗結果可知，雙眼灶全開瞬時流量分別為：0.76、0.75、0.81m³／h。根據理論計算和戶內實際試驗結果可知，8L／min燃氣熱水器全開瞬時流量分別為：1.6、1.62m³／h。因此設定恒流區(qū)間4為(0.85，2.50]m³／h。則可包括雙眼灶與燃氣熱水器正常的同時工作流量范圍。

⑤恒流區(qū)間5

在用戶正常使用燃氣時不會出現大于2.5m³／h的大流量，這種情況只有膠管脫落時才會發(fā)生。由模擬試驗和戶內實際試驗結果可知，膠管脫落時的瞬時流量約為4.98～5.10m³／h。另外，GB／T6968-2011規(guī)定，Gl.6燃氣表允許最大流量為2.5m³／h。當燃氣表出現流量大于2.5m³／h時，一定是異常流量，應盡快切斷閥門。因此設定恒流區(qū)間5為(2．5，¥)m³／h，是報警切斷的流量范圍。

2．3　報警切斷的實現

設定q為恒定流量，t為恒流持續(xù)時長。

①當q處于區(qū)間1內時：小流量泄漏，屬于非正常使用情況。計算累積體積V。定義燃氣以此流量泄漏，廚房內達到爆炸下限的40％之前的某一持續(xù)泄漏累積體積為V0。當累積體積V=V0時，進行報警切斷。

②當q處于區(qū)間2、3、4內時：在每個區(qū)間內，大多數居民最長的持續(xù)使用時間定義為tsy。若燃氣以流量q泄漏，廚房內達到爆炸下限的40％的持續(xù)泄漏時間定義為txl。定義tmin為tsy、txl二者中的較小者。不同的區(qū)間有不同的tmin。當t= tmin時，則燃氣表自動報警切斷。

③當q處于區(qū)間5內時：屬大流量泄漏情況(如膠管脫落)，立即報警切斷。

3　燃氣表的應用

我公司將該研究成果與公司研發(fā)的專利產品“一種可實現異常流量狀態(tài)下自動切斷的燃氣表”結合應用。截至2012年6月，我公司安裝了6×10⁴只這種燃氣表，置換通氣了l5336只。推廣應用僅半年時間，對部分小區(qū)抽樣6010戶進行燃氣表異常流量切斷數據的抄表統(tǒng)計分析工作，根據抄表數據，聯(lián)系各分公司入戶檢測維修，共排除l5戶燃氣設施小流量泄漏隱患，其中9戶是安裝的三通與膠管連接處泄漏；3戶是膠管末打管卡有微漏；2戶是燃氣熱水器與膠管連接處泄漏；接到膠管脫落造成超大流量切斷的電話報警1次，及時避免了一次安全事故的發(fā)生。以上數據表明，對戶內燃氣泄漏異常流量界定方法的研究成果是科學、有效的。

參考文獻：

[1]張月欽，張維勤，苗永健，等．一種可以實現流量異常情況下報警與切斷的燃氣表：中國，ZL2010202543550[P]．2011-04-20．

[2]劉金嵐，張月欽．燃氣表異常流量安全切斷技術[J]．煤氣與熱力，2012，32(3)：B25-B27．

本文作者：劉金嵐

作者單位：大慶中石油昆侖燃氣有限公司