對于城市燃氣流量計量的產品選型及相應檢定規程說明

背景概述

在中國環境保護的認識日益增強的大背景下，政府對于環境保護陸續出臺新的政策和法規，以規范能耗大的工業企業必須對環境保護及相應的溫室氣體等有害氣體的排放負起責任，相對于工業這一塊的耗能巨大的情況，居民的日常燃料產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，汽車尾氣的排放導致的環境惡化也很嚴重。更為細致的研究發現居民家庭和餐飲、洗浴等工商業用戶的能耗也是一筆不小的數字，這些方方面面使用燃氣的構成基本構成了占了整個中國環境污染的大部份。

目前國家層面的政策就是淘汰那些高能耗，高污染的行業和企業，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得到飛速發展。城市燃氣除廣泛應用于居民用戶外，還在不斷向新的領域拓展，如各類飯店、食堂、洗浴、賓館、學校、加氣汽車、工廠等，我們稱之為，這類用戶的用氣量呈上升態勢，所占比重不斷增加。

面對燃氣供求需求的飛速發展，燃氣的流量計量和結算的作用重要性也日益明顯，尤其是工商業用戶的流量計量，這一塊的總量相當大也相當的重要，因為，此類用戶的用氣量較大，一旦出現問題，影響極大，燃氣計量是燃氣企業的生命線，也是燃氣企業經濟效益的最終體現者。在工商業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，不同用途，不同流量范圍等特點，最大限度選用適當的表型，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、安裝失范和管理失控等因素，造成較大經濟損失。

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，在世界一次能源結構中的比重逐年上升。為了保證天然氣生產及利用企業的貿易計量公正合理，維護貿易雙方的正當權益，歐洲最早制訂了EN 1776:1998《天然氣測量系統基本要求》。我國在這一標準基礎上也制訂了相應的標準GB/T 18603-2001《天然氣計量系統技術要求》。

天然氣計量系統具有下列主要特點和基本要求：
(1)防爆要求：流體易燃易爆，可能的危險區域應按GB 3836.1進行分級，在危險區域內，任何儀表和電器設備選型和安裝都應符合GB 3836的規定。
(2)工況多樣性：天然氣城市門站、儲配站、各類用戶等各個環節都需要計量，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，不同環節的流量測量應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，涉及到的貿易結算金額越大。而所配置的計量儀表的價格與準確度有關。準確度越高，價格也越高，計量值相對較小的計量系統，一般承擔不起價格昂貴得多的高準確度儀表，因此，只能降低要求，但仍應達到有關標準的要求。
表1所列是不同等級的天然氣計量系統儀表配備表。
表1不同等級的天然氣計量系統儀表配備

設計能力qv(Nm3/h)(標準參比條件)	qv≥500	5000≤qv≤50000	qv≥50000
1.用于測量的校驗用系統，如串聯標準流量計			√
2.溫度轉換	√	√	√
3.壓力轉換	√	√	√
4.Z轉換	√	√	√
5.發熱量和氣體質量的確定			√
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)計量系統不同的輸出量類型和計量單位：計量系統由天然氣流量計和進行不同參數測量的變送器、流量計算及確定各輸出參數的轉換裝置組成，根據系統的組成和需要，輸出量可以是：標準體積流量、質量流量和能量流量，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中，應根據天然氣組分穩定度定時取樣，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是區天然氣特性偏離理想氣態定律而導入的修正系數，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。因此應實時計算其數值。

儀表種類

隨著計算機技術和微功耗芯片的不斷進步，使得流量儀表制造技術得以迅猛發展，過去在氣體流量測量中難以突破的障礙，現在已迎刃而解，近10年來出現了大量高準確度，高性能的新型流量儀表，如氣體超聲波流量計、氣體質量流量計以及大量現場顯示的智能化儀表。
目前，在天然氣流量計量領域(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，質量流量計主要應用于CNG加氣機上，工商業用戶極少使用，故不予討論。具體情況見表2。
表2儀表性能參數

	差壓式流量計(標準孔板節流裝置)	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	Qv=n·K·V0 n——轉數 V0——計量腔容積 K——儀表常數	f——儀表表頻率 K——儀表常數	f——儀表頻率 K——儀表常數	vm——線平均流速 K——流速分布系數 D——管道內徑	Qv=n·K·V0 n——轉數 V0——計量腔容積 K——儀表常數
國家標準及檢定規程	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	各公司企業標準JJGl98—1994	GB/T18604—2001 JJGl98—1994	GB/T6968—1997 JJG577—2005
準確度(常規)	±1.5%	±1.0%	±1.0%	±1-5%	±0.5%	±1.5%
量程比(常規)	3:1	30:1	20:1	10:1	100:1	100:1
公稱通徑(常規)	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	有或機械計數器	有	有	有	機械計數器
穩定性	一般	很高	較高	—般	很高	一般
重復性	一般	很高	很高	—般	很高	一般
氣質要求	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范圍內的餐飲、洗浴類用戶	流量范圍在1OOm3/h～6000m3/h鍋爐用戶及工業用戶計量	流量范圍在100m3/h～1000m3/h鍋爐用戶及工業用戶計量	流量范圍在5000m3/h～20000m3/h大型工業用戶及門站計量	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注的有關儀表性能參數，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。




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，重復性好等等，但是，十全十美的儀表是不存在的，都有各自的優缺點，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、重復性、線性度、流量范圍和范圍度、壓力損失、輸出信號特性、響應時間。
(2)流體特性：流體溫度和壓力、流體密度、粘度、化學腐蝕和結垢、壓縮系數、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)環境條件：環境溫度、環境濕度、防爆及其它安全性、電磁場干擾。
(5)經濟性：安裝費用、運行費用、檢定費用、維護費用、備件備品、其它性價比及技術服務因素。
根據以上選型關注內容，本著經濟、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，需要使用不同規格管道并聯擴大量程，易造成較大附加誤差，現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域，現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，重復性好，穩定性好，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用戶使用。在中小流量范圍內有較高的性價比。
(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，重復性好，穩定性較好，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用戶使用。在中大流量范圍內有較高的性價比。
(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用戶使用。在中流量范圍內有較高的性價比。
(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，重復性好，穩定性較好，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用戶使用。在超大流量范圍內有較高的性價比。使用中應防止斷電事故的發生。
(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，重復性一般，穩定性一般，無溫度壓力補償，適合于城市燃氣餐飲和洗浴類商業用戶使用。在小流量范圍內有較高的性價比。