摘　要：介绍一种可实现异常流量状态下自动切断的智能燃气表，阐述户内燃气泄漏时产生的异常流量的界定方法。将流量分成3类区间：超小流量区间、正常流量区间、超大流量区间。智能燃气表测量燃气流量和此流量的持续时间。"-3流量处于超小流量区间内时，计算累积体积，当累积体积达到体积设定值时，报警切断。当流量处于正常流量区间内时：在此流量下，大多数居民最长的持续使用时间定义为持续使用时间；若燃气以此流量泄漏，厨房内达到爆炸下限的40％的持续泄漏时间定义为持续泄漏时间；当持续时间达到持续使用时间、持续泄漏时间二者中的较小者时，报警切断。当流量处于超大流量区间内时，立即报警切断。应用结果表明，该方法能够有效判定燃气泄漏状况，确定合理切断时间，预防户内燃气安全事故。

关键词：户内燃气泄漏  异常流量  判定方法  安全切断

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　异常流量状态下自动切断的燃气表

1.1　燃气表功能模块

我公司研发的燃气表功能模块组成见图1。中央控制单元是该燃气表的核心。通过Ic卡读写单元，使用异常流量参数IC设置卡或无线形式将燃气异常流量参数传入燃气表的中央控制单元，通过中央控制单元保存到数据储存单元中，作为异常流量的判断依据。当前的瞬时流量数据从基表通过机电转换传感器读入到中央控制单元后，由中央控制单元计算出当前表内的瞬时流量值并与数据储存单元中的异常流量参数范围进行比较。当确认流量异常时，中央控制单元发出关阀操作信号给阀门，阀门关闭，同时向显示器输出异常流量信号，显示器显示异常提示^[1]。

1.2　燃气表流量异常处理流程

当燃气泄漏时，一般是以一个恒定不变流量进行泄漏，因此假定户内燃气以某一恒定流量泄漏，我们需要研究一个合理的判定条件，即：达到一定时间或累积体积时燃气表应该及时自动报警切断(关阀)，既不会产生危险也不会影响居民正常用气。由于居民正常使用燃气时的流量在一定时间范围内都会进行调节，如进行大小火调节时流量就会产生变化，燃气表将重新确定恒定流量、重新计时，重新计算判定条件，避免误判。如有误判关阀情况，居民可通过重新插卡方式自行恢复供气。

在燃气表出厂时将异常流量参数设置到燃气表内。燃气表通过检测表内计数脉冲计算流量，并将流量等参数与表内设定的异常流量参数进行比较，确定流量异常后，执行关闭阀门操作，并形成记录，储存在表内。通过IC卡或无线方式反馈到管理系统，并结合公司客服管理流程，对系统中异常流量的用户及时入户安检，反馈维修信息，形成对燃气表异常流量信息的闭环管理，切实提高公司的安全管理水平。

2　燃气泄漏异常流量参数报警切断

2．1　异常流量区间划分依据

结合燃具的额定热负荷来估算耗气量、实验室模拟环境试验及居民户内实际环境试验的方法对燃气异常流量区间进行划分^[2]

    ①根据燃具的额定热负荷来估算耗气量

天然气的低热值取35.9MJ／m³，实验室选用的燃气单眼灶额定热负荷为3.8kW，双眼燃气灶额定热负荷为7.6kW，8L／min燃气热水器额定热负荷为16kW。

根据以上条件进行估算，燃气单眼灶的耗气量为0.38m³／h，燃气双眼灶的耗气量为0.76m³／h，8L／min燃气热水器的耗气量为l.6m³／h。

②实验室环境和居民户内环境下的流量

基表型号为Gl.6，气源为天然气，压力为3000Pa，燃具在各种状态下测定的瞬时流量经整理后的平均值见表1。

2．2　异常流量区间划分结果

①恒流区间1

模拟试验和户内实际小流量实验结果分别为0.0056m³／h和0.017m³／h。GB／T 6968-2011《膜式燃气表》规定，Gl.6燃气表允许最小正常燃气流量为0.016m³／h。恒流区间1为（0，0.016]m³／h时，在此区间内发生一定时间的持续恒定流量，属于点火范围以下流量(以下简称小流量)，可判定为小流量泄漏。

②恒流区间2

根据理论估算、模拟试验和户内实际实验结果，单眼灶全开瞬时流量分别为：0.38、0.38、0.42m³／h。因此设定恒流区间2为（0.016，0.450]m³／h，可包括单眼灶的正常工作流量范围。

③恒流区间3

根据理论计算、模拟试验和户内实际实验结果，双眼灶全开瞬时流量分别为：0.76、0.75和0.81m³／h，因此设定恒流区间3为（0.45，0.85]m³／h，则可包括双眼灶的正常工作流量范围。

④恒流区间4

根据理论计算、模拟试验和户内实际试验结果可知，双眼灶全开瞬时流量分别为：0.76、0.75、0.81m³／h。根据理论计算和户内实际试验结果可知，8L／min燃气热水器全开瞬时流量分别为：1.6、1.62m³／h。因此设定恒流区间4为(0.85，2.50]m³／h。则可包括双眼灶与燃气热水器正常的同时工作流量范围。

⑤恒流区间5

在用户正常使用燃气时不会出现大于2.5m³／h的大流量，这种情况只有胶管脱落时才会发生。由模拟试验和户内实际试验结果可知，胶管脱落时的瞬时流量约为4.98～5.10m³／h。另外，GB／T6968-2011规定，Gl.6燃气表允许最大流量为2.5m³／h。当燃气表出现流量大于2.5m³／h时，一定是异常流量，应尽快切断阀门。因此设定恒流区间5为(2．5，¥)m³／h，是报警切断的流量范围。

2．3　报警切断的实现

设定q为恒定流量，t为恒流持续时长。

①当q处于区间1内时：小流量泄漏，属于非正常使用情况。计算累积体积V。定义燃气以此流量泄漏，厨房内达到爆炸下限的40％之前的某一持续泄漏累积体积为V0。当累积体积V=V0时，进行报警切断。

②当q处于区间2、3、4内时：在每个区间内，大多数居民最长的持续使用时间定义为tsy。若燃气以流量q泄漏，厨房内达到爆炸下限的40％的持续泄漏时间定义为txl。定义tmin为tsy、txl二者中的较小者。不同的区间有不同的tmin。当t= tmin时，则燃气表自动报警切断。

③当q处于区间5内时：属大流量泄漏情况(如胶管脱落)，立即报警切断。

3　燃气表的应用

我公司将该研究成果与公司研发的专利产品“一种可实现异常流量状态下自动切断的燃气表”结合应用。截至2012年6月，我公司安装了6×10⁴只这种燃气表，置换通气了l5336只。推广应用仅半年时间，对部分小区抽样6010户进行燃气表异常流量切断数据的抄表统计分析工作，根据抄表数据，联系各分公司入户检测维修，共排除l5户燃气设施小流量泄漏隐患，其中9户是安装的三通与胶管连接处泄漏；3户是胶管末打管卡有微漏；2户是燃气热水器与胶管连接处泄漏；接到胶管脱落造成超大流量切断的电话报警1次，及时避免了一次安全事故的发生。以上数据表明，对户内燃气泄漏异常流量界定方法的研究成果是科学、有效的。

参考文献：

[1]张月钦，张维勤，苗永健，等．一种可以实现流量异常情况下报警与切断的燃气表：中国，ZL2010202543550[P]．2011-04-20．

[2]刘金岚，张月钦．燃气表异常流量安全切断技术[J]．煤气与热力，2012，32(3)：B25-B27．

本文作者：刘金岚

作者单位：大庆中石油昆仑燃气有限公司