【论文精选】欧盟标准EN 17526与EN 14236差异分析

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作 者： 郑水云，钭伟明，廖新，江航成

第一作者单位： 金卡智能集团（杭州）有限公司

摘自《煤气与热力》2023年7月刊

参考文献示例

郑水云，钭伟明，廖新，等 .    欧盟标准 EN 17526 与 EN 14236 差异分析 ［J］.    煤气与热力， 2023，43（7） ：B34-B37.

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燃气表

1    概述

热式燃气表和超声波燃气表是电子式燃气表的主要代表。随着电子技术与物联网技术快速发展，热式燃气表由于无可动部件、可靠性好、易于校准调节等特点，得到越来越多的关注，并已在一些使用场景中代替了传统的膜式燃气表 ^{［ 1 ］} 。虽然热式燃气表在国内外得到了一定应用，但行业内的标准储备不是很充分，与超声波 燃气表 相比，发展相对缓慢。近年来，由于能量计量的快速推进，热式燃气表由于标况计量输出的先天优势在行业内获得了极大的关注。有专家提出，燃气最终按热量计量具有极大的应用前景 ^{［ 2 ］} ，因此，热式燃气计量技术目前在多个国家成为主要发展和应用的方向 ^{［ 3 ］} 。市场需求也促使越来越多的企业愿意投入更多的人力物力进行热式燃气表的研发，尤其是对计量特性的试验研究 ^{［ 1-3 ］} 。 EN 17526-2021 《燃气表 - 基于热质量流量的燃气表》的发布，标志着热式燃气表的发展有了质的飞跃，产品在标准的助力之下将更加有序发展。

自欧盟 2013 年发布 EN 14236 《家用超声波燃气表》以来，国内在电子式 燃气表 标准（如 GB/T 39841 — 2021 《超声波燃气表》、 JB/T 12958 — 2016 《家用超声波燃气表》、 JB/T 13567 — 2018 《热式质量燃气表》）制定时基本参考该标准的不同版本内容。 EN 14236 的现行版本为 EN 14236-2018 《家用超声波燃气表》。不仅是标准制定参考 EN 14236-2018 ，热式燃气表要进入欧盟市场，在进行 MID （计量器具指令）认证时，第三方认证机构，如 NMI （荷兰皇家计量院），依据的标准也是 EN 14236-2018 。因此，非常有必要对 EN 17526-2021 与 EN 14236-2018 进行对标分析，从标准源头进行差异化分析，为标准的准确使用及产品的研发定型提供参考。

2    差异分析

本文 q 表示流量， q _min 表示最小流量， q _t 表示分界流量， q _max 表示最大流量。分界流量是大流量区域与小流量区域的分界，一般是 0.1q _max 。本文误差均指相对误差。

2.1   瞬时流量

EN 17526-2021 第 5.2.4.1 款规定，如果燃气表能够提供瞬时流量，瞬时流量可代替累积流量计算示值误差，除非另有规定，并在标准中提供了使用瞬时流量计算示值误差的公式。而 EN 14236-2018 没有这部分内容，这在电子式燃气表领域是一个极大的突破。近几年来，由于计量原理不同造成的检测差异性有目共睹，在流量测试模式中引入瞬时流量，从根本方法角度给出了解决问题的依据，是技术的进步。

2.2   加权平均误差

EN 17526-2021 第 5.3.1 条对误差曲线修正进行规定时引入了加权平均误差的概念。对误差曲线修正要求不能偏袒任何一方，既不能偏正太多，损害用户的利益；也不能偏负太多，损害燃气公司的利益。加权平均误差考虑了大流量点对测量影响的权重大于小流量点对测量影响的权重。事实也是如此，一般用气时，流量基本都在分界流量以上。该内容的增加趋向于更合理、更公平，而 EN 14236-2018 对这部分内容未提及。

2.3   最大允许误差

中心温度是指把工作环境温度范围对称分为上、下两个半区的指定温度点。

最大允许误差（ MPE ，量符号为σ _MPE ）是体现燃气表性能的重要值，燃气表示值误差超出该值，该燃气表就被判定为不合格。热式燃气表显示的是基准条件（温度为 20 ℃，压力为 101.325 kPa ）下的流量。中心温度记为 t _p ，单位为℃。 EN 17526-2021 第 5.3.1 条规定，当燃气表介质温度在［ t _p -15 ℃ ， t _p +15 ℃］范围内时，最大允许误差见表 1 。

表 1   EN 17526-2021 规定的燃气表的最大允许误差

不带温压修正的超声波燃气表显示的是工况条件下的流量， EN 14236-2018 第 5.3.2 条关于不带温压修正的 1.5 级燃气表的最大允许误差的规定见表 2 。 EN 14236-2018 附录 B.2.1.1 规定，对于带温压修正的燃气表（其显示的是基准条件下的流量），当燃气表介质温度在［ t _p -15 ℃ ， t _p +15 ℃］范围内时， MPE 应在表 2 值的基础上放宽 0.5% 。

表 2   EN 14236-2018 规定的不带温压修正的 1.5 级燃气表的最大允许误差

可以看出，两个标准的要求是一致的。目前国外对各类计量原理的燃气表在有温压修正后对 MPE 的考虑已经达成一致，这对国内来说有非常好的借鉴意义，并且国内外有统一的标准要求，有利于国内产品取得国外认证。

2.4   示值误差测试

在燃气表标准中，示值误差均为相对误差。 EN 17526-2021 第 5.3.1 条要求，空气和测试气体的示值误差应在 MPE 范围内，除了要求在最小和最大温度下测试外，还要求在最大工作压力下测试。 EN 14236-2018 第 5.3.1 条与 EN 17526-2021 第 5.3.1 条类似，但没有提出在最大工作压力下测试的要求。

显而易见， EN 17526-2021 增加了试验难度。

2.5   空 - 燃关系测试

空 - 燃关系是这几年随着电子式燃气表出现引入的一个性能指标。由于使用燃气具有一定的危险性，目前很多实验室不具备使用燃气进行试验的能力，所以在实验室环境下一般优先使用空气。但由于空气、燃气的组成不同，物理性能和化学性能也不同，因此在分别使用这两种介质进行示值误差试验时，误差曲线会不同。为了更接近公平计量，将空 - 燃关系的要求引入标准，即对使用两种介质进行示值误差试验后，只有当示值误差的差值在一定限值（见表 3 ）内，才允许实验室使用空气代替燃气进行试验。 EN 17526-2021 与 EN 14236-2018 中这部分要求是一致的。

表 3    给定流量下采用空气和燃气作为试验介质时示值误差的差值限值

在这部分有差异性的内容是 EN 17526-2021 中第 5.3.2.4 条给出了空 - 燃关系测试时的试验次数，见表 4 ，而 EN 14236-2018 没有该部分内容。笔者认为，试验次数能够定量给出，也是技术发展的一种体现。

表 4    空 - 燃关系测试时的试验次数

2.6   计量稳定性要求

计量稳定性是指计量特性不随时间变化的能力，计量稳定性越好，说明该计量仪器的性能越稳定。在计量稳定性的试验中， EN 17526-2021 第 5.6 节要求除了采用空气介质做试验以外，还要求使用燃气介质，而 EN 14236-2018 仅对空气介质试验后的计算结果进行确认。因此尽管两个标准对示值误差要求是相同的，但由于对燃气介质进行试验难度较大， EN 17526-2021 要求更严格，要引起关注。

2.7   污染物试验

2.8   流量扰动的影响

流量扰动也是行业内一个常新的研究课题，电子式燃气表由于传感器的存在，对流场稳定性有较高要求，因此标准会对引起流场不稳定的因素做一些要求。

EN 17526-2021 和 EN 14236-2018 对燃气表在流量扰动下的性能要求是一致的，但是 EN 17526-2021 增加了抗流体的谐波干扰和流量振荡引起的体积量变化的试验要求，这两个试验项目不仅在 EN 14236-2018 中没有要求，在其他现行标准中也没有出现过。抗流体的谐波干扰主要检测声频对流体扰动时，引起的计量波动是否依然在规定的示值误差范围之内，在热式燃气表的标准中首次考虑了声频作为流量的影响因素并提出了要求及试验方法。同样，流量振荡引起的体积量示值变化也是出于类似目的，考虑了管道中出现流量振荡时燃气表的性能变化，该试验同样是首次被引入燃气表标准。声频对流量的影响、流量振荡一直都是存在的，但其他燃气表标准均未考虑，仅热式燃气表提出来，是否是因为热式燃气表的计量模组对这些扰动更敏感，需要进一步进行试验验证及分析。

2.9   反向流量的试验

如果燃气表的设计是单方向使用，当气体反向流动时，就会产生反向流量，这是不期望产生的一个流量，在标准中会给出一些限定性的要求。

EN 17526-2021 和 EN 14236-2018 两个标准对于反向流量试验规定不同，在 EN 17526-2021 中增加了小流量的测试要求，细化了测试过程，提高了测试要求。

2.10   始动流量示值误差

EN 17526-2021 对始动流量提出了误差要求。

机械式膜式燃气表受机械摩擦阻力及机械缝隙的影响，需考虑小流量情况下的灵敏度（即始动流量）。对于超声波燃气表、热式燃气表两种电子式燃气表，无可动部件，通过点或线的推测式计量流经的气体流量，小流量情况下测量点或线的流速略大于整个面的平均流速，即计量偏正，需考虑测量误差要求。有误差要求的始动流量在欧盟的 WELMEC 11.1-2017 《测量仪器指令 2014/32/EU 通用应用》中已被提出，始动流量的示值误差范围为： -100% ~ 3 σ _MPE ，下限定在 -100% ，可以接受始动流量情况下不计数。 EN 17526-2021 规定了始动流量的示值误差，可以认为更具有可操作性，更富有实际意义。尽管行业内早已经认为，对于电子式燃气表的始动流量，可以规定其示值误差范围，但是 EN 17526-2021 是第一个明确引入始动流量示值误差的产品标准。 EN 14236-2018 中有始动流量，但没有示值误差要求。

2.11   脉动流试验

电子式燃气表定义的脉动流与通常所指的脉动流并非同一概念。电子式燃气表脉动流实际是考察燃气突然被截断、突然供应的场景下，燃气表能否保持计量精度 ^{［ 4 ］} 。可以认为燃气灶的关闭、开启是一类典型的应用场景，因此考虑脉动流对计量特性的影响非常重要，同样，为了能够尽量接近应用场景，合理设计试验参数非常重要。

表 5 给出了 EN 17526-2021 和 EN 14236-2018 中关于脉动流的试验要求，表中 T 为采样周期，单位为 s 。脉动波形对应的 1.05T 、 2.3T 等均为单周期开阀时间。

表 5    脉动流的试验要求

由表 5 可知，脉动流试验中， EN 17526-2021 、 EN 14236-2018 规定的试验流量点相同，但是单周期开阀时间不同，即脉动波形不同。由于采样周期不得超过 2 s ，按照采样周期为 2 s 考虑， EN 17526-2021 给出的单周期开阀时间更合理，为 2.1 s 或 4.6 s ，能够体现出脉动流的核心要义；而 EN 14236-2018 给出的单周期开阀时间除 2.1 s 外，还有 10.5 s 和 21 s ，持续时间太久，达到了相对恒流，失去考察脉动流影响的意义。

3    结束语

与 EN 14236-2018 相比， EN 17526-2021 的条款要求更详细，考虑更全面、更合理，对计量稳定性、流体扰动影响、脉动流影响等性能给出了更全面的要求。另外，针对热式燃气表自身计量的特点，引入瞬时流量计算和有误差要求的始动流量，体现了对热式燃气表深入研究的先进技术成果。

参考文献：

［ 1 ］王卫，廖新，李霞 .  基于不同气体组分的热式燃气表计量性能测试［ J ］ .  计量学报， 2018 （ 6 ） ： 108-110.

［ 2 ］汪斌，江苏刚，冯勇，等 .  热式质量燃气表在不同气体中计量特性和自适应转换实验研究［ J ］ .  中国测试技术， 2019 （ 6 ）： 54-59.

［ 3 ］邓立三，陈豫，鹿凯，等 .  热式质量燃气表计量特性试验研究［ J ］ .  煤气与热力， 2019 （ 10 ）： B32-B37.

［ 4 ］江航成，郭刚，李杭，等 .  热式燃气表脉动流量测试技术的研究［ J ］ .  化工自动化及仪表， 2016 （ 12 ）： 1273-1275.

（本文责任编辑：林国真）

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