對于城市燃氣流量計量的產(chǎn)品選型及相應(yīng)檢定規(guī)程說明

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(yán)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(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上也制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確度有關(guān)。準(zhǔn)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(zhǔn)確度儀表，因此，只能降低要求，但仍應(yīng)達到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)參比條件)	qv≥500	5000≤qv≤50000	qv≥50000
1.用于測量的校驗用系統(tǒng)，如串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)密度變化，壓縮因子變化，都將影響流量測量準(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)及檢定規(guī)程	GB/T2624—1993 SY/T6143—1996 JJG640—1994	JB/W9492—1999 JB/T7385—1994 JJG633--2005	JB/T9246—1999 GB/T 18940—2003 JJGl98—1994	各公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JJGl98—1994	GB/T18604—2001 JJGl98—1994	GB/T6968—1997 JJG577—2005
準(zhǔn)確度(常規(guī))	±1.5%	±1.0%	±1.0%	±1-5%	±0.5%	±1.5%
量程比(常規(guī))	3:1	30:1	20:1	10:1	100:1	100:1
公稱通徑(常規(guī))	任意組合	DN25～DN200	DN25～DN600	DN25～DN200	DN100—DNl600	G6～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(biāo)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)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。