背景概述

在中國環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識日益增強(qiáng)的大背景下，政府對于環(huán)境保護(hù)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(hù)及相應(yīng)的溫室氣體等有害氣體的排放負(fù)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(jìn)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(xì)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?xì)獾臉?gòu)成基本構(gòu)成了占了整個(gè)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(hù)的要求，城市燃?xì)馐褂闷占奥试絹碓礁摺?“西氣東輸”一期、二期等相繼實(shí)施，直接推動(dòng)了我國燃?xì)馐聵I(yè)得到飛速發(fā)展。城市燃?xì)獬龔V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?xì)夤┣笮枨蟮娘w速發(fā)展，燃?xì)獾牧髁坑?jì)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(jì)量，這一塊的總量相當(dāng)大也相當(dāng)?shù)闹匾?，因?yàn)?，此類用戶的用氣量較大，一旦出現(xiàn)問題，影響極大，燃?xì)庥?jì)量是燃?xì)馄髽I(yè)的生命線，也是燃?xì)馄髽I(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最終體現(xiàn)者。在工商業(yè)用戶計(jì)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(diǎn)，最大限度選用適當(dāng)?shù)谋硇?，以滿足各類用戶的實(shí)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(jì)損失。

燃?xì)饬髁繙y量的特點(diǎn)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(jì)量公正合理，維護(hù)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(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》。

天然氣計(jì)量系統(tǒng)具有下列主要特點(diǎn)和基本要求：
(1)防爆要求：流體易燃易爆，可能的危險(xiǎn)區(qū)域應(yīng)按GB 3836.1進(jìn)行分級，在危險(xiǎn)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(gè)環(huán)節(jié)都需要計(jì)量，不同的用氣位置氣體壓力差異很大。多氣源城市其燃?xì)饨M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(jì)量屬昂貴能源計(jì)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(jì)量儀表的價(jià)格與準(zhǔn)確度有關(guān)。準(zhǔn)確度越高，價(jià)格也越高，計(jì)量值相對較小的計(jì)量系統(tǒng)，一般承擔(dān)不起價(jià)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(dá)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(jì)量系統(tǒng)儀表配備表。
表1不同等級的天然氣計(jì)量系統(tǒng)儀表配備
設(shè)計(jì)能力qv(Nm3/h)(標(biāo)準(zhǔn)參比條件)qv≥5005000≤qv≤50000qv≥500001.用于測量的校驗(yàn)用系統(tǒng)，如串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)√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(shí)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(jì)量系統(tǒng)不同的輸出量類型和計(jì)量單位：計(jì)量系統(tǒng)由天然氣流量計(jì)和進(jìn)行不同參數(shù)測量的變送器、流量計(jì)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(jì)量系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)天然氣組分穩(wěn)定度定時(shí)取樣，進(jìn)行全組分分析或進(jìn)行在線實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)計(jì)算其數(shù)值。

儀表種類

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微功耗芯片的不斷進(jìn)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(jì)、氣體質(zhì)量流量計(jì)以及大量現(xiàn)場顯示的智能化儀表。
目前，在天然氣流量計(jì)量領(lǐng)域(民用戶計(jì)量不在本文討論之列)，常用的流量計(jì)品種有：差壓式流量計(jì)、速度式流量計(jì)及容積式流量計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)主要應(yīng)用于CNG加氣機(jī)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(jì)(標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置)氣體腰輪流量計(jì)氣體渦輪流量計(jì)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)氣體超聲波流量計(jì)膜式燃?xì)獗頇z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(jì)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(jì)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—1994JB/W9492—1999
JB/T7385—1994
JJG633--2005JB/T9246—1999
GB/T 18940—2003
JJGl98—1994各公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JJGl98—1994GB/T18604—2001
JJGl98—1994GB/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))3:130:120:110:1100:1100:1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(bǔ)償功能有有或機(jī)械計(jì)數(shù)器有有有機(jī)械計(jì)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(jià)格較高較高較高—般很高低綜合性價(jià)比低高高—般高一般適用情況門站計(jì)量，大流量計(jì)量，易造成較大附加誤差，建議退出城市燃?xì)庥?jì)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(jì)量流量范圍在100m3/h～1000m3/h鍋爐用戶及工業(yè)用戶計(jì)量流量范圍在5000m3/h～20000m3/h大型工業(yè)用戶及門站計(jì)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(diǎn)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(jìn)行比較，來對這幾種儀表有一個(gè)全面的認(rèn)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(diǎn)，雖然不能達(dá)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(shí)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(hù)空間、管道振動(dòng)、閥門位置、防護(hù)性配件、脈動(dòng)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(jì)性：安裝費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、檢定費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用、備件備品、其它性價(jià)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(jì)、合理、實(shí)用原則，對適合城市燃?xì)饬髁坑?jì)量的幾種儀表選型說明如下：
(1)差壓式流量計(jì)：計(jì)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(kuò)大量程，易造成較大附加誤差，現(xiàn)已由氣體渦輪流量計(jì)或氣體超聲波流量計(jì)代替，已逐步退出燃?xì)庥?jì)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(jì)：儀表屬于容積式流量計(jì)，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(bǔ)償，無需外供電源，極適合于城市燃?xì)獠惋嫼拖丛☆惞ど虡I(yè)用戶使用。在中小流量范圍內(nèi)有較高的性價(jià)比。
(3)氣體渦輪流量計(jì)：儀表屬于速度式流量計(jì)，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(bǔ)償，無需外供電源，極適合于城市燃?xì)獠惋嫼湾仩t類工商業(yè)用戶使用。在中大流量范圍內(nèi)有較高的性價(jià)比。
(4)旋進(jìn)漩渦流量計(jì)：儀表屬于速度式流量計(jì)。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(bǔ)償，無需外供電源，適合于城市燃?xì)忮仩t類工商業(yè)用戶使用。在中流量范圍內(nèi)有較高的性價(jià)比。
(5)氣體超聲波流量計(jì)：儀表屬于速度式流量計(jì)，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(bǔ)償，需外供電源，適合于城市燃?xì)忾T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(jià)比。使用中應(yīng)防止斷電事故的發(fā)生。
(6)膜式燃?xì)獗恚簝x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(bǔ)償，適合于城市燃?xì)獠惋嫼拖丛☆惿虡I(yè)用戶使用。在小流量范圍內(nèi)有較高的性價(jià)比。