1、前言
天然氣流量計計量是天然氣供應和接收的一大事項，是天然氣貿易結算的依據(jù)。因為流量計運轉中產生的軸承磨損、精度偏差大、電子元器件或修正儀故障，而引起的計量準確度偏差與無計量現(xiàn)象，在行業(yè)上屢見不鮮。其結果往往造成供氣方、用氣方和儀表制造商三方面的矛盾。隨著西氣東輸天然氣工程的竣工通氣，供氣單位和用氣戶越來越多，此問題更顯突出。如何保證天然氣的準確計量，不產生計量損失，已成為行業(yè)關注的焦點。
通過幾年來對天然氣流量計的使用、考核和研究，認為儀表制造商大多數(shù)能保證產品出廠標準和精度。但因產品運輸、安裝、維護不當產生的問題，及正常的軸承磨損和元器件突發(fā)故障，儀表制造商則很難完全避免和解決。僅拿軸承來說。流量計各生產廠選用的軸承都是國外質量最好的產品，但這些年以來，我們多次看到因流量計長時間、高速運轉使軸承疲勞突然損壞情況；還有的軸承小流量轉動偏差大，大流量轉動正?，F(xiàn)象，使流量計在小流量范圍內計量時產生較大偏差；甚至更換新軸承清洗、安裝不好，也產生很大的偏差。為解決上述問題，我們在計量系統(tǒng)中設計了監(jiān)控流量計（或叫對照流量計），這樣就可以在工作狀態(tài)下隨時對照、檢查表的狀況，鑒定計量精度；既使一個表停轉了或不顯數(shù)，但另一個表還在工作計量，從而避免了計量損失現(xiàn)象，保證了計量的準確性。
2、常規(guī)方式設置的計量表（見圖1與圖2）
圖1是常規(guī)較小流量的流量計設置方案，圖2是常規(guī)較大流量的流量計設置方案。按常規(guī)方法設置流量計是基于理想流量計設計的，一旦流量計出現(xiàn)超精度偏差和故障，計量損失就會發(fā)生，并且無可挽回。雖然設計是雙路一開一備。但因無法在工作狀態(tài)下進行檢測，所以對新安裝的儀表和工作一段時間的儀表實際性能、狀況不能確定。因為只要流量計轉動，用肉眼是很難看出問題的。除非表停轉了或不顯數(shù)。若表停轉了或不顯數(shù)，管理人員沒有觀察到或者人不在現(xiàn)場，而燃氣還在流動。無計量現(xiàn)象就發(fā)生（流量計停止轉動不影響燃氣流動）。
3、計量系統(tǒng)帶監(jiān)控表
3.1流量較小（500m3/h左右及以下）
全天間歇工作，一次工作幾十分鐘至幾小時，或者季節(jié)性工作的表，如采暖鍋爐用計量調壓設備（見圖3）。
此種形式設置的流量計，其表數(shù)量仍為兩塊，同常規(guī)設置表數(shù)一樣，而只是將其中一個計量表移至監(jiān)控表位置。當兩塊表串聯(lián)同時轉動時，可以對照瞬時流量、累積總流量及某時間段累積流量差、溫度和壓力。通過數(shù)值的比較，可以立即判斷表的工作狀況。直接觀察瞬時流量和累積流量，對比各流量差值，可以判斷表的精度，在精度范圍內，表正常，反之則存在問題。比較溫度和壓力值，雖不能直觀判斷表的精度，但這兩種數(shù)值若偏差較大，可以判斷表存在問題。因為標準立方數(shù)（Nm3）是通過壓力傳感器、溫度傳感器、經過修正儀修正得來的，這兩種數(shù)值任一數(shù)值若出現(xiàn)較大偏差，表的標準立方數(shù)就會有較大偏差。在裝置系統(tǒng)管路中串聯(lián)流量表，通過流量、壓力、溫度的對照比較，是實現(xiàn)計量儀表在動態(tài)工作條件下進行監(jiān)測、檢查的有效辦法。
在燃氣輸配工程的設計中，人們非常重視計量設計。對流量計的監(jiān)控也采取一些積極措施：如流量信號、數(shù)據(jù)遠傳中控室或值班室，以監(jiān)視流量計的運轉，同時采集計量數(shù)據(jù)。但是此方法只能記錄流量數(shù)據(jù)，和隨時觀察計量表是否運轉和顯數(shù)，對流量計本身狀況不能檢定。為降低計量故障和損失，在燃氣工程計量表具的選型上工程設計人員和天然氣公司項目負責人非常重視，通常進行考察、論證。以保證配套產品的穩(wěn)定、可靠。為此，很多天然氣公司花費大量資金訂購國外產品，以提升配置的檔次。但是其計量的準確性、可靠性僅僅基于一塊表。如果這塊表因某種原因存在問題，而表又能轉動，在較長時間的使用中就會造成計量的很大損失。國外流量計相對國內質量和壽命能高一些，但也不是萬無一失，我們曾經看到某天然氣末站一塊美國產的超聲波流量計，在一周內每天的計量偏差（與下游天然氣門站表對照）從+2900m3至-2500m3不等（每天的流量約48000m3），說明那段時間該表極不穩(wěn)定，存在嚴重偏差。
此種結構設計中間的閥門較多，通過閥門和過橋管的設置，可以變換流量計的工作線路，也可以變換調壓線路，任一路流量計或調壓器出現(xiàn)問題，可以調至另一路工作，確保系統(tǒng)不停氣，有利于操作、運行和維護。為降低設備造價，中間閥門通常選用蝶閥，諸多閥門、法蘭、配管的總價（500m3/h左右及以下計量調壓裝置）約為2310元～3500元（管徑、閥徑差價），可見費用增加很低。在此流量范圍一次故障一小時最大損失可達1000元，一天24h約可達24000元。如果一次事故按最高費用1/4計算，一天損失6000元。若連續(xù)損失幾天費用更高。燃氣公司通常對計量調壓箱一月檢查、抄表2次～3次，用戶只要供氣正常一般不會作特別檢查，所以損失通常是連續(xù)多天的。
系統(tǒng)工作正常計量應以第一個流量計為準，并按計量數(shù)據(jù)進行貿易結算。當?shù)谝粋€流量計出現(xiàn)問題時，則以后面監(jiān)控表所計量數(shù)據(jù)為準，每次查表時兩表應同時計數(shù)（每一塊計量表在計量精度范圍內都有偏差，供氣前，供、用氣雙方必須指定貿易結算表，避免糾紛），以便對賬。
系統(tǒng)任一個流量計若出現(xiàn)問題，另一塊表可以短時間單路工作，故障表可以送檢或修理。當出現(xiàn)流量計精度偏差大，表仍可轉動，判斷故障表困難時，應首先檢查計數(shù)少的表，故障表通常會轉得慢。對該系統(tǒng)的操作也有人這樣進行，每天或每周固定時間進行兩表校驗，然后一個表單獨工作，他們認為這樣表工作時間少，壽命會長一些。可是這樣操作一旦表出現(xiàn)故障不顯數(shù)，其損失較大。表具的損壞多在轉動部位，維修費不高，建議還是兩表同時工作，計量可靠。
這種結構設計可以產生不跑表現(xiàn)象，既天然氣不經過流量計從旁路通過。供氣單位應在監(jiān)控表另一側的管路閥門上加鎖，防止此現(xiàn)象發(fā)生。為什么不將第一路流量計加齊防止跑空現(xiàn)象呢？主要是因為供氣量小，用戶不希望裝置費用過高。如果系統(tǒng)流量計工作有問題，立即通知燃氣公司來進行供氣調整，時間上是允許的，
我們看到很多天然氣末站與門站計量系統(tǒng)也是按常規(guī)方式（圖2）設計的，只是流量計選用國外的多一些。如果按上述結構設計，可以得到兩個計量表的對照和互監(jiān)，增加計量的可靠性。一般末站與門站計量系統(tǒng)的設計有輸入端計量和輸出端計量，通常輸出端是多路，以這種方式計量可以進行合計核對，效驗計量精度。若不是按上述原則設計的場站，建議利用可監(jiān)控計量方式設計（圖3），不增加表的數(shù)量，又可進行表的互檢。
綜上所述，此種計量裝置的結構設計是合理的。裝置制造排布的具體形式，設計可以根據(jù)現(xiàn)場情況確定?？梢栽O計成如圖3場站式或者設計成柜裝式。若設在柜內，可以設計成雙疊形，或者雙環(huán)形，以減少體積在長度方向的尺寸。
下面介紹在這種流量和工作狀況下羅茨流量計的系統(tǒng)配置（見圖4）結構設計為雙環(huán)形，羅茨流量計后置。流量計工作壓力3kPa～20kPa（也可以更高）。兩表可以實現(xiàn)互相對照、檢查，也可單獨工作。這種結構設計應將設備裝置于柜內。同樣，后羅茨表前的進氣（下）蝶閥和兩羅茨表中間的蝶閥應加鎖，防止天然氣從旁路通過，發(fā)生不計量現(xiàn)象。
3.2中等流量（500m3/h～1500m3/h）
使用工況每天工作8h～16h，或流量相對低一些全天工作，其結構示意圖如圖5。
此結構設計同小流量型相比，補齊了第一路流量計，流量計監(jiān)控原理同前。因為流量和每天用氣量比較大，流量計成倍提高轉數(shù)，表的損壞機率提高，若產生損失，其損失也大，因此有必要增齊第一路計量表。在這種工作條件下還不必增加至每路一個監(jiān)控表，因流量尚不太高。旁側管路閥門不用加鎖，不會產生天然氣不經過流量計跑空現(xiàn)象。
在此流量范圍內增加一塊流量表（按國內渦輪流量計計算）總費用約為21000元～24800元（DN80或DNl00渦輪流量計），可見費用增加不大。若發(fā)生計量故障，一次1h最大損失可達3000元，一天24h可達72000元。由此可見，相對計量損失增加一塊表，設備價格高不了很多，但提高了計量的保證性。裝置結構仍可設計成為場站式或柜裝式。
3.3較大流量（1500m3/h～5000m3/h）
使用工況為全天工作或每天工作8h～16h，其結構示意圖如圖6。
因裝置系統(tǒng)流量大，流量計轉速高，每天工作時間長，流量計的故障和損壞機率更高，為確保計量的可靠性。避免任何計量損失，每一路計量均設監(jiān)控表。在此流量范圍內增加兩塊流量計（口徑DNl50或DN200），按國內渦輪流量計計算總費用約為（28000×2）56000元～（33000×2）66000元，若在其流量工況下產生計量損失一次1h最高可達10000元，一天24h最高可達240000元。由此可見，增設兩塊流量計費用不高，是必要的。
系統(tǒng)因流量較大，生產設備用氣是逐臺啟動或關閉，大流量計在低于最小流量工況下運行會失準，因此必須設旁路小流量計量表，當流量超過大流量計的最小流量時方準許切換至大流量計。小流量計同樣增設監(jiān)控表。流量計的計量正常情況仍以第一塊表為準，第一塊表故障則以第二塊監(jiān)控表為準。附帶說明，裝置結構調壓部分設旁通管道，是因為系統(tǒng)流量很大，必須保證在城市用氣高峰時，管道壓力降較大的情況下也可以供氣。中小流量調壓箱也可以設調壓旁通管道。系統(tǒng)因管徑較粗，閥門全部采用球閥，以提高裝置的安全可靠性。
4、應用
上述計量裝置的結構設計已全部在實際中應用，效果較好。帶計量監(jiān)控表的裝置，杜絕了計量損失。如信益陶瓷（蓬萊）有限公司從2004年3月投產供氣至現(xiàn)在，天然氣小時流量為2200Nm3/h～4200Nm3/h，目前平均每天用氣量70000Nm3，全年每天24h工作，4年沒有發(fā)生任何計量爭議：山東新青路鋼板有限公司、蓬萊金王耐磨鑄石有限公司、北方奔馳蓬萊分公司、蓬萊新光顏料化工有限公司等從2004年底先后投產，在各種使用工況條件下沒有發(fā)生一起計量事故。供、用氣雙方管理和維護人員都對有互檢、監(jiān)控功能的計量系統(tǒng)很信任，表具沒有發(fā)生過超精度偏差計量情況，更沒有出現(xiàn)無計量現(xiàn)象。一只表若出現(xiàn)問題立即送檢、修理和標定。所以，沒有出現(xiàn)計量損失。而蓬萊華安鑄石有限公司、金創(chuàng)閥業(yè)有限公司配套的帶有機械字輪計數(shù)盤和修正儀的渦輪流量計，因儀表制造商和部分技術人員認為流量計有機械字輪計數(shù)、還有修正儀計數(shù)，發(fā)生故障字輪還可以走字，記錄幾何方數(shù)，通過換算可以得到標準方數(shù)，并且零部件是德國進口的，所以沒有設監(jiān)控流量計。但在兩年時間內，這兩個公司的計量調壓裝置均發(fā)生了計量故障，產生多天的無計量現(xiàn)象。為青島利群（蓬萊）購物廣場設計的計量調壓裝置，因地下建筑限制，沒有設監(jiān)控表，出現(xiàn)過軸承損壞無計量的情況。因現(xiàn)場設有流量計二次儀表，顯示流量、壓力、溫度。當二次儀表不顯數(shù)時，值班人員立即通知燃氣公司進行處理。鑒于從事故發(fā)生到發(fā)現(xiàn)時間短，約幾分鐘至十幾分鐘，燃氣公司沒予追究計量損失問題。但事故分析認為軸承損壞有個過程，是從磨損再到滾珠破碎，該過程的損失沒有辦法計算。
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