本发明涉及一种基于温度压力补偿计算的燃气表计量方法。

背景技术：

近几年，随着城市燃气事业发展迅速，居民燃气用户表需求量大增。大多数城市针对小流量用户使用的膜式燃气表是不具备温度和压力补偿的功能，这种膜式燃气表在标准环境下检定的基本误差，由于使用的温度变化和使用的地域差异，在非标准温度环境下使用时，由于温度和压力的改变，气体体积也随着改变，其实际误差已经发生了明显的变化，并且居民用户表数量多，这将会给燃气公司或用户带来损失。

为解决气体随温度和压力变化时同积不同质的差别化，迫切需要使用基于温度和压力补偿的燃气计量方法，只有这样才能极大的提升计量标况化和准确化。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于温度压力补偿计算的燃气表计量方法，能够基本消除温度和压力的影响，从而准确、高效的实现对燃气表的计量。

一种基于温度压力补偿计算的燃气表计量方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

(1)分别取一只计量正常的燃气表和温压组件，该燃气表通过集成电路总线与温压组件进行数据传输；

(2)燃气表发送复位命令给温压组件，得到温压组件返回给燃气表的6个回归系数，依次为C1、C2、C3、C4、C5和C6，其中C1表示压力灵敏度系数PSCT1，C2表示压力补偿系数PCCT1，C3表示压力温度系数PTC，C4表示压力补偿温度系数TCPC，C5表示基准温度系数TCREF，C6表示温度灵敏度系数TSC，将该6个回归系数采用补码的形式保存到燃气表存储器中，要求数据长度16bit；燃气表每次进行温压补偿时从存储器中获取该6个回归系数；

(3)燃气表分别发送压力变换和温度变换命令给温压组件，得到温压组件返回给燃气表压力通道的有效值RMS和温度通道的有效值RMSTi，将得到的有效值采用补码的形式保存到燃气表，要求数据长度32bit；

(4)燃气表通过温度通道的有效值计算得出当前实际温度，计算公式为：RMST＝压力通道有效值(RMSTi)*温度有效值转换系数(Vi)；

下一步燃气表计算实际温度与基准温度的差值dV，该基准温度为温压组件出厂设置，由燃气表从温压组件中读出保存到存储器中；

实际温度与基准温度的差值dV计算公式：

dV＝RMST-TCREF；

上述公式中RMST表示实际温度，TCREF表示基准温度；

测量温度值TV计算公式：

TV＝2000+dV*TSC；

上述公式中2000表示标准状态下温度数值，dV为实际温度与基准温度的差值，TSC为温度灵敏度系数，由燃气表从温压组件中读出保存到存储器中，测量温度值TV采用32bit有符号整型数保存；

(5)燃气表计算实际温度补偿值ATPV；

ATPV＝PCCT1+TCPC*dV；

上述公式中PCCT1为压力补偿系数，由燃气表从温压组件中读出保存到存储器中；TCPC为压力补偿温度系数，由燃气表从温压组件中读出保存到存储器中；dV表示实际温度与基准温度的差值，计算结果ATPV采用64bit有符号整型数保存；

实际温度灵敏值ATS计算公式如下：

ATS＝PSCT1+PTC*dV；

上述公式中PSCT1表示压力补偿系数，由燃气表从温压组件中读出保存到存储器中；PTC表示压力温度系数，dV表示实际温度与基准温度的差值；

下一步计算测量压强值PV，计算公式如下：

PV＝RMSP*ATS–ATPV；

上述公式中RMSP表示压力通道的有效值，ATS表示实际温度灵敏值，ATPV并表示实际温度补偿值，测量压强值PV采用64bit有符号整形数保存；

(6)如果步骤(4)得到的测量温度值TV<20℃，燃气表根据步骤(5)的计算方法，重新计算新的实际温度补偿值ATPV2，新的实际温度灵敏值ATS2，新的温度测量值TV2，20度下的温度差值补偿Ti；

Ti计算公式如下：

Ti＝(11*dV*dV)>>35；

上述公式中dV为步骤(4)中的实际温度与基准温度的差值；

TV2＝TV–Ti；

上述公式中TV为步骤(4)中的测量温度值计算结果；

(7)燃气表首先判断测量温度值是否高于或低于20度，如果测量温度值高于20度，则测量压强值为步骤(5)中的计算结果PV；如果测量温度值低于20度，则使用为步骤(6)中计算出的ATPV2和ATS2重新计算测量压强值PV2；

(8)燃气表根据步骤(4)和步骤(5)或者燃气表根据步骤(7)得到的当况温度和当况压强，根据理想气体状态方程对燃气表计量进行标况计量，当况温度表示燃气表实际工作环境中的温度状况，当况压力表示燃气表实际工作环境中的压力状况，根据克拉伯龙方程式：

PV＝nRT；

上述公式中：

P为压强，单位：Pa；

V为体积，单位：m3；

n为气体物质的量，单位：mol；

R为气体常数＝8.314J·mol-1·K-1；

T为热力学温度，单位K；

得出nR＝PV/T，当nR一定时，得出同质量的气体在不同状态下理想气体方程式：

(P1*V1)/T1＝(P2*V2)/T2，

设P1为标准大气压1013.25mbar，T1为标准状态下的温度293.15K，P2为燃气表当况下的压力，T2为燃气表当况下的工作温度，V2表示燃气表当况下的体积，一般为0.1m3，得出当况体积转换成标准状态下的体积V1。

步骤(4)其中温度有效值转换系数是根据变准高温箱调节至20度，通过温度通道有效值与高温箱体标准温度计算得到。

本发明是采用普通的膜式燃气表计量与电子补偿相结合的基于温度和压力的补偿计算方法所实现的燃气表计量，可以有效的解决因地理环境和温度环境不同导致的同体积的天然气出现两种不同质量的差异，准确、高效的实现对燃气表的计量，也可以极大的减少“差异”给燃气公司或用户带来的损失。

附图说明

附图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式对本专利作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1所示，基于温度和压力的补偿计算方法所实现的燃气表计量，包括一只正常计量的燃气表(由宁夏隆基宁光仪表股份有限公司制造的IC卡膜式燃气表CG-L-21ZGL)和温压组件(由TE设计的压力传感器MS5805)，其具体步骤如下：

(1)首先，使燃气表初始化完成，设置燃气表的运行参数，然后燃气表给温压组件发送复位命令，完成温压组件初始化，温压组件将回归系数等参数传输给燃气表。燃气表对这些回归系数和内部运行参数进行数据校验和保存。回归系数分别为C1，C2，C3，C4，C5，C6，分别表示压力灵敏度系数(PSCT1)，压力补偿系数(PCCT1)，压力温度系数(PTC)，压力补偿温度系数(TCPC)，基准温度系数(TCREF)，温度灵敏度系数(TSC)。

(2)燃气表运行过程中，为了得到测量温度值和测量压强值，需要给温压组件发送压力变换命令，得到压力通道的有效值(RMSP)，给温压组件发送温度变换命令，得到温度通道的有效值(RMST)。下一步需要计算实际温度与基准温度的差值，具体计算方法：

dV＝RMST-TCREF＝RMST–(C5<<8)。

(3)得到实际温度与基准温度的差值，可以计算测量温度值，具体计算方法：

TV＝2000+dV*TSC＝2000+((dV*C6)>>23)。

(4)接下来需要计算实际温度补偿值和计算实际温度灵敏值，用这两个结果可以计算测量压强值，具体计算方法：

ATPV＝PCCT1+TCPC*dV＝(C2<<17)+((C4*dV)>>6)；

ATS＝PSCT1+PTC*dV＝(C1<<16)+((C3*dV)>>7)；

PV＝RMSP*ATS–ATPV＝(((RMSP*ATS)>>21)–ATPV)>>15。

(5)由于使用的基准温度是20℃，如果判读测量温度值低于此温度，需要对测量温度值和测量压强进行第二次补偿。然后需要计算新的实际温度补偿值和计算新的实际温度灵敏值，具体计算方法：

ATPV2＝ATPV–((31*(TV–2000)2)>>3)；

ATS2＝ATS-((63*(TV–2000)2)>>5)。

(6)下一步根据新的实际温度补偿值和新的实际温度灵敏值，计算新的测量温度和新的测量压强值，具体计算方法：

TV2＝TV–((11*dV2)>>35))；

PV2＝RMSP*ATS2–ATPV2＝(((RMSP*ATS2)>>21)–ATPV2)>>15。

(7).最后用计算得到的测量温度值和测量压强值进行燃气表标况计量。

由理想气体状态方程式可知：

标准环境的条件，绝对压力101.325KPa(标准大气压、760mmHg)和温度20℃(293.15K)，假如P1是标准环境下的大气压，T1是标准环境下的温度，V1是标准环境下的气体体积，P2，T2，V2分别是当况下的大气压，当况下的温度和当况下的气体体积，则可得出：

V1＝(P2*T1)/(P1*T2)*V2；

V1就是我们需要将当况气体体积转换成标况下的气体体积。