引言
预付费膜式燃气表自上世纪90年代投入市场以来，经过十多年的经验积累和不断改进，目前产品整体质量有所提高，但随着市场和内外部条件的不断变化，不同的故障仍然层出不穷，但其主要故障仍然体现在电源、执行元件和信号采集的可靠性上。在此就提高预付费膜式燃气表可靠性从这几个主要的故障点进行分析和探讨，供生产厂家和技术机构参考。
一、电源可靠性故障及改进措施
早期的预付费膜式燃气表，一般选用锂电池作为供电电源，优点是电池供电时间长，设计上也比较简单。但是膜式燃气表、特别是家用的膜式燃气表，天然气中规定的使用寿命就在10年，同时国内超期使用的燃气表更是不计其数，而一般燃气表中的锂电池寿命长的在6-7年，短的在3-4年就出现电池耗尽，这就造成后期批量失效的一系列售后问题：一是早期的预付费燃气表的锂电池是一次性设计不能更换，同时也没有考虑欠压的处理，二是电池更换的费用昂贵，究竟是由谁来买单？有实力的燃气表厂家，一般采用招回方式并协商处理，而个别缺乏实力的小厂，则在赚得第一桶金后大多关门大吉。
针对以上故障，预付费燃气表由于不能预知客户使用中阀门的开关次数，且开放的卡口等处也不能进行灌胶密封，同时受成本的控制锂电池也不能进行逐一筛选，综合考虑使用环境的不确定性以及锂电池成本和寿命。具有阀控功能的燃气表，不宜使用锂电池，建议更改为干电池供电，控制电路增加欠压提示和欠压关阀的功能，采用微安级的处理器，合理使用中断和休眠设计，通常一般的普通5号碱性电池可以使用1年以上，由使用者根据使用情况自行更换电池，彻底解决电源问题。
二、控制阀的软故障及改进措施
最近两三年，经过对主要的预付费燃气表市场分布情况的故障分析，发现使用液化石油气的预付费燃气表故障率普遍高于天然气，同时故障呈现比较特殊，多为自动关阀，且所有故障产品从现场拆回燃气公司或返回生产厂家后，故障消失，安装后又出现。为查找故障原因，我们主要的燃气表生产厂家模拟了使用现场，再现故障环境，开展了以下试验：
1. 将阀门装在上表壳内，上壳边缘涂上密封胶，粘上一块玻璃（便于观察）将阀门密封在上盖内，通入液化石油气（液化石油气压力在3000 Pa ～4000Pa）。如图；
（试验开始波纹管形状正常）
2. 试验20h后，阀门波纹内部压力发生变化如图；
（试验20h后，阀门波纹管产生轻微变形）
3. 试验40小时左右，检测波纹管内压力超过10000 Pa，导致阀门不能正常开启，波纹管明显向外鼓胀成圆球状。
(40h后，波纹管内产生高压向外鼓胀)
4. 试验60小时后阀门波纹管鼓胀后甚至与阀封接触，在压力下有时会损坏推进机构的齿轮齿条，在开阀状态下导致部分自动关阀，在关阀状态下则不能开启或不能开启到位。
5.将波纹管套在玻璃瓶上，40小时后瓶内仍然产生高压；
6．随后我们收集了国内主要的阀门，在相同的液化石油气中均出现类似故障，在部分天然气中也有类似故障，特别是在添加了二甲醚的燃气中表现明显。
针对以上阀门故障采用以下解决方案：密封性和防爆安全性作为阀门设计的一对矛盾的因素，但即使密封性再好的阀门，均会在一定的时间内发生渗透和泄漏，因此减少阀门的电流和提高电机、触点的防爆设计成为关键。
• 采用本安电路设计，降低阀门工作电流；
• 阀门内部采用单向防渗漏设计和内外压力平衡设计；
• 电机、触点采用防爆、防腐设计。
（密封破坏后的防爆试验）
（欧盟防爆试验装置 ）
（欧盟防爆证书）
通过以上改进，经过近两年的使用，改进后的预付费智能表故障率显著降低。
三、信号采集的可靠性及改进措施
国内目前预付费燃气表的信号采集，一般采用干簧管，只是有单干簧、双干簧及单刀双置干簧的不同设计，目前由于单干簧要完成防干扰的功能比较复杂和不易实现，因此当前主要采用的有双干簧单刀单掷及双干簧单刀双掷设计。当前信号采集主要问题有机电计数器数值不统一的问题，这也是造成燃气公司与用户结算困难的问题之一。
1. 电子计数器多计数：主要是因为干扰和干簧管的临界抖动造成，设计时候应从软件处理的角度进行思考，比如双干簧的交替计数，单刀双掷干簧的闭合的方向等虑出干扰，另外可从时间周期上分析计数规律，并从磁钢和干簧管的安装位置等进行优化设计，排除误动作和干扰。
2. 电子计数器少计数：主要是设计选材、装配等失效造成，对于电子元器件，必须保证品质和进行老化筛选，同时要防止焊点虚焊、干簧管漏气锈蚀等故障。
以上电源、控制阀及信号采集三类故障占了预付费燃气表故障总数的80％以上，解决好这些故障，预付费燃气表的质量必将得到极大的改善，这些改进经验也可供直读远传等其它智能燃气表设计时参考，目前由于MI非接触式IC卡底层加密被破解，给IC卡燃气表管理方造成恐慌。由于IC卡膜式燃气表大多采用接触式逻辑加密卡，实行一表一卡，与公交门禁等系统还有本质区别，破译的成本更高，且破译后系统和机械计数器还具有一定的发现问题和验证问题的功能，因此到目前还没有发现类似破译的先例。但是这次破译事件必将推动整个行业IC卡膜式燃气表由逻辑加密卡向CPU卡的转换，远程抄表和实时监控的需求也必将上升，预付费燃气表在不久的将来也会有更多类型的产品出现。
