背景概述
在中國環(huán)境保護的認識日益增強的大背景下，政府對于環(huán)境保護陸續(xù)出臺新的政策和法規(guī)，以規(guī)范能耗大的工業(yè)企業(yè)必須對環(huán)境保護及相應(yīng)的溫室氣體等有害氣體的排放負起責(zé)任，相對于工業(yè)這一塊的耗能巨大的情況，居民的日常燃料產(chǎn)生的二氧化碳等廢氣的排放也不容忽視，隨著中國城市化進程，家庭的汽車飽有量越來越大，汽車尾氣的排放導(dǎo)致的環(huán)境惡化也很嚴重。更為細致的研究發(fā)現(xiàn)居民家庭和餐飲、洗浴等工商業(yè)用戶的能耗也是一筆不小的數(shù)字，這些方方面面使用燃氣的構(gòu)成基本構(gòu)成了占了整個中國環(huán)境污染的大部份。
目前國家層面的政策就是淘汰那些高能耗，高污染的行業(yè)和企業(yè)，能源使用盡量使用一種更為清潔和有效的能源類型，天然氣作為一種符合這種要求燃料，隨著國家能源政策的變化和環(huán)境保護的要求，城市燃氣使用普及率越來越高。 “西氣東輸”一期、二期等相繼實施，直接推動了我國燃氣事業(yè)得到飛速發(fā)展。城市燃氣除廣泛應(yīng)用于居民用戶外，還在不斷向新的領(lǐng)域拓展，如各類飯店、食堂、洗浴、賓館、學(xué)校、加氣汽車、工廠等，我們稱之為，這類用戶的用氣量呈上升態(tài)勢，所占比重不斷增加。
面對燃氣供求需求的飛速發(fā)展，燃氣的流量計量和結(jié)算的作用重要性也日益明顯，尤其是工商業(yè)用戶的流量計量，這一塊的總量相當(dāng)大也相當(dāng)?shù)闹匾?，因為，此類用戶的用氣量較大，一旦出現(xiàn)問題，影響極大，燃氣計量是燃氣企業(yè)的生命線，也是燃氣企業(yè)經(jīng)濟效益的最終體現(xiàn)者。在工商業(yè)用戶計量儀表的選用過程中。要充分考慮各種因素，針對不同用氣性質(zhì)，不同用途，不同流量范圍等特點，最大限度選用適當(dāng)?shù)谋硇?，以滿足各類用戶的實際需要，并且需要盡可能地避免因選型不當(dāng)、安裝失范和管理失控等因素，造成較大經(jīng)濟損失。
燃氣流量測量的特點及其對儀表的要求
天然氣作為一次能源，在世界一次能源結(jié)構(gòu)中的比重逐年上升。為了保證天然氣生產(chǎn)及利用企業(yè)的貿(mào)易計量公正合理，維護貿(mào)易雙方的正當(dāng)權(quán)益，歐洲最早制訂了EN 1776:1998《天然氣測量系統(tǒng)基本要求》。我國在這一標準基礎(chǔ)上也制訂了相應(yīng)的標準GB/T 18603-2001《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》。
天然氣計量系統(tǒng)具有下列主要特點和基本要求：
(1)防爆要求：流體易燃易爆，可能的危險區(qū)域應(yīng)按GB 3836.1進行分級，在危險區(qū)域內(nèi)，任何儀表和電器設(shè)備選型和安裝都應(yīng)符合GB 3836的規(guī)定。
(2)工況多樣性：天然氣城市門站、儲配站、各類用戶等各個環(huán)節(jié)都需要計量，不同的用氣位置氣體壓力差異很大。多氣源城市其燃氣組分也差異較大，甚至存在臟污流，氣液或氣液固等多相流體，因此，不同環(huán)節(jié)的流量測量應(yīng)了解清楚流體工況和具體條件，不能一概而論，
(3)不同的準確度要求：天然氣計量屬昂貴能源計量，而且流量值越大，涉及到的貿(mào)易結(jié)算金額越大。而所配置的計量儀表的價格與準確度有關(guān)。準確度越高，價格也越高，計量值相對較小的計量系統(tǒng)，一般承擔(dān)不起價格昂貴得多的高準確度儀表，因此，只能降低要求，但仍應(yīng)達到有關(guān)標準的要求。
表1所列是不同等級的天然氣計量系統(tǒng)儀表配備表。
表1不同等級的天然氣計量系統(tǒng)儀表配備
設(shè)計能力qv(Nm3/h)(標準參比條件)qv≥5005000≤qv≤50000qv≥500001.用于測量的校驗用系統(tǒng)，如串聯(lián)標準流量計√2.溫度轉(zhuǎn)換√√√3.壓力轉(zhuǎn)換√√√4.Z轉(zhuǎn)換√√√5.發(fā)熱量和氣體質(zhì)量的確定√6.每一時間周期的流量記錄√√7.密度測量(代替2、3、4)√準確度等級C級(3.0)B級(2.0)A級(1.O) (4)計量系統(tǒng)不同的輸出量類型和計量單位：計量系統(tǒng)由天然氣流量計和進行不同參數(shù)測量的變送器、流量計算及確定各輸出參數(shù)的轉(zhuǎn)換裝置組成，根據(jù)系統(tǒng)的組成和需要，輸出量可以是：標準體積流量、質(zhì)量流量和能量流量，其單位分別為：Nm3/h、kg/h、MJ/h。
(5)天然氣組分變化：由天然氣組分變化引起的標準狀態(tài)密度變化，壓縮因子變化，都將影響流量測量準確度，因此在流量值大的計量系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)天然氣組分穩(wěn)定度定時取樣，進行全組分分析或進行在線實時組分分析。
(6)超壓縮因子變化：天然氣超壓縮因子Fz是區(qū)天然氣特性偏離理想氣態(tài)定律而導(dǎo)入的修正系數(shù)，超壓縮因子不僅受流體溫度、壓力影響，而且隨天然氣組分變化。因此應(yīng)實時計算其數(shù)值。
儀表種類
隨著計算機技術(shù)和微功耗芯片的不斷進步，使得流量儀表制造技術(shù)得以迅猛發(fā)展，過去在氣體流量測量中難以突破的障礙，現(xiàn)在已迎刃而解，近10年來出現(xiàn)了大量高準確度，高性能的新型流量儀表，如氣體超聲波流量計、氣體質(zhì)量流量計以及大量現(xiàn)場顯示的智能化儀表。
目前，在天然氣流量計量領(lǐng)域(民用戶計量不在本文討論之列)，常用的流量計品種有：差壓式流量計、速度式流量計及容積式流量計，質(zhì)量流量計主要應(yīng)用于CNG加氣機上，工商業(yè)用戶極少使用，故不予討論。具體情況見表2。
表2儀表性能參數(shù)
差壓式流量計(標準孔板節(jié)流裝置)氣體腰輪流量計氣體渦輪流量計旋進漩渦流量計氣體超聲波流量計膜式燃氣表檢測方式△p——差壓
ρ——流體密度
K——儀表常數(shù)Qv=n·K·V0
n——轉(zhuǎn)數(shù)
V0——計量腔容積
K——儀表常數(shù)f——儀表表頻率
K——儀表常數(shù)f——儀表頻率
K——儀表常數(shù)vm——線平均流速
K——流速分布系數(shù)
D——管道內(nèi)徑Qv=n·K·V0
n——轉(zhuǎn)數(shù)
V0——計量腔容積
K——儀表常數(shù)國家標準及檢定規(guī)程GB/T2624—1993
SY/T6143—1996
JJG640—1994JB/W9492—1999
JB/T7385—1994
JJG633--2005JB/T9246—1999
GB/T 18940—2003
JJGl98—1994各公司企業(yè)標準JJGl98—1994GB/T18604—2001
JJGl98—1994GB/T6968—1997
JJG577—2005準確度(常規(guī))±1.5%±1.0%±1.0%±1-5%±0.5%±1.5%量程比(常規(guī))3:130:120:110:1100:1100:1公稱通徑(常規(guī))任意組合DN25～DN200DN25～DN600DN25～DN200DN100—DNl600G6～G100適用壓力中、高壓中、高壓中、高壓中、高壓中、高壓低壓溫壓補償功能有有或機械計數(shù)器有有有機械計數(shù)器穩(wěn)定性一般很高較高—般很高一般重復(fù)性一般很高很高—般很高一般氣質(zhì)要求較高很高很高較高—般一般電源要求220VA.C電池電池電池220VA.C或24VD.C無直管段要求很高無—般(帶整流器)—般較高無壓力損失大較小較小大無較小檢定周期1年2年～3年2年2年2年3年成套儀表價格較高較高較高—般很高低綜合性價比低高高—般高一般適用情況門站計量，大流量計量，易造成較大附加誤差，建議退出城市燃氣計量流量范圍在G25m3/h～G160m3/h范圍內(nèi)的餐飲、洗浴類用戶流量范圍在1OOm3/h～6000m3/h鍋爐用戶及工業(yè)用戶計量流量范圍在100m3/h～1000m3/h鍋爐用戶及工業(yè)用戶計量流量范圍在5000m3/h～20000m3/h大型工業(yè)用戶及門站計量流量范圍在G6m3/h～G25m3/h餐飲用戶在表2中，我們提出了需要重點關(guān)注的有關(guān)儀表性能參數(shù)，通過對這些性能指標進行比較，來對這幾種儀表有一個全面的認識，也為前期的儀表選型打下基礎(chǔ)。
選型方法
我們都希望所選用的儀表能夠有高的準確度，寬的流程比，小的壓力損失，可靠性高，重復(fù)性好等等，但是，十全十美的儀表是不存在的，都有各自的優(yōu)缺點，雖然不能達到我們的全部要求，但并不妨礙我們選擇合適的產(chǎn)品，通常情況下，儀表選用需考慮以下因素：
(1)儀表性能：流量和總量、準確度等級、重復(fù)性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號特性、響應(yīng)時間。
(2)流體特性：流體溫度和壓力、流體密度、粘度、化學(xué)腐蝕和結(jié)垢、壓縮系數(shù)、多相流。
(3)安裝要求：管道布置方向、上下游直管段、管徑、維護空間、管道振動、閥門位置、防護性配件、脈動流和非定常流、防攻擊破壞。
(4)環(huán)境條件：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、防爆及其它安全性、電磁場干擾。
(5)經(jīng)濟性：安裝費用、運行費用、檢定費用、維護費用、備件備品、其它性價比及技術(shù)服務(wù)因素。
根據(jù)以上選型關(guān)注內(nèi)容，本著經(jīng)濟、合理、實用原則，對適合城市燃氣流量計量的幾種儀表選型說明如下：
(1)差壓式流量計：計量裝置本身準確度不高，流量范圍窄，需要使用不同規(guī)格管道并聯(lián)擴大量程，易造成較大附加誤差，現(xiàn)已由氣體渦輪流量計或氣體超聲波流量計代替，已逐步退出燃氣計量領(lǐng)域，現(xiàn)在還有少量城市門站使用。
(2)氣體腰輪流量計：儀表屬于容積式流量計，準確度高，流量范圍很寬，重復(fù)性好，穩(wěn)定性好，具有溫度壓力補償，無需外供電源，極適合于城市燃氣餐飲和洗浴類工商業(yè)用戶使用。在中小流量范圍內(nèi)有較高的性價比。
(3)氣體渦輪流量計：儀表屬于速度式流量計，準確度高，流量范圍寬，重復(fù)性好，穩(wěn)定性較好，具有溫度壓力補償，無需外供電源，極適合于城市燃氣餐飲和鍋爐類工商業(yè)用戶使用。在中大流量范圍內(nèi)有較高的性價比。
(4)旋進漩渦流量計：儀表屬于速度式流量計。準確度不高，流量范圍窄，重復(fù)性一般，抗振性能差，具有溫度壓力補償，無需外供電源，適合于城市燃氣鍋爐類工商業(yè)用戶使用。在中流量范圍內(nèi)有較高的性價比。
(5)氣體超聲波流量計：儀表屬于速度式流量計，準確度高，流量范圍寬，重復(fù)性好，穩(wěn)定性較好，具有溫度壓力補償，需外供電源，適合于城市燃氣門站和大工業(yè)用戶使用。在超大流量范圍內(nèi)有較高的性價比。使用中應(yīng)防止斷電事故的發(fā)生。
(6)膜式燃氣表：儀表屬于容積式流量儀表，準確度不高，流量范圍極寬，重復(fù)性一般，穩(wěn)定性一般，無溫度壓力補償，適合于城市燃氣餐飲和洗浴類商業(yè)用戶使用。在小流量范圍內(nèi)有較高的性價比。
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