天然气计量

•国内外天然气计量情况简介•天然气计量仪表基本知识•城市燃气计量管理经验介绍目录计量是指实现单位统一、量值准确可靠的活动。计量属于测量，源于测量，而又严于一般测量，它按法律的规定，对测量起着指导、监督、保证的作用。计量器具是指能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质。城市燃气企业经营活动的本质就是燃气的趸入和售出。燃气企业的计量管理的主要工作是气量的管理。计量管理是现代企业正常生产经营活动中最基本的管理工作。计量管理具有统一性、准确性、法制性、社会性、服务性、群众性的特点，是企业生产、科研和经营管理中不可缺少的重要基础工作。一、流量计的使用情况对于贸易计量的流量计，欧洲主要使用涡轮、罗茨流量计，如在荷兰涡轮、罗茨流量计的使用约占80%；加拿大涡轮流量计约占90%；美国使用孔板约占80%。从整体上看，二十世纪70年代形成孔板使用高潮，80年代形成涡轮流量计使用的高潮，90年代中后期形成超声流量计使用的高潮。超声流量计因具备流量方程简单清楚、宽范围度、高准确度、牢固可靠无压损，而受到人们对它寄以厚望，但因实际应用时间短暴露出一些问题如噪声影响、直管段长度影响、脏污影响等导致超差，再加上价格因素，用户在选型上还是偏重于应用成熟的涡轮、罗茨等。二、流量标准各国流量工作者花费大量时间研究，在分析总结大量实验和应用数据上，相继推出如下标准：AGANo.3:天然气流量标准孔板计量标准；AGANo.7:气体涡轮流量计AGANo.8:天然气及其他烃类气体的压缩性和超压缩因子AGANo.9:用气体超声流量计测量天然气ISO5167:用差压装置测量流体流量ISO9951:气体涡轮流量计ISO/TR12765:气体超声波流量计ISO/TR12213:天然气压缩因子的计算三、量值溯源随着流量工作者对流量计量的深入研究，人们从重视干标法逐步过渡到实流检定，国外相继出现许多实流检定实验室，如美国科罗拉多工程实验室（CEESI）、美国西南研究院（SWRI）、荷兰国家计量研究院（NMI）、加拿大标定站（TCC）、德国（Pigsar）、英国国家工程实验室（NEL）、日本国家计量院（NRLM）等。我国于1996年建设国家石油天然气流量计流站成都天然气流量分站，工作压力≤4.0MPa，标况流量26～10.0×104Nm3/h，不确定度为0.25%。在检定过程中与各国计量专家进行了大量的技术交流，得到了国内外同行的充分肯定。与国际权威技术机构(荷兰Nmi，美国CEESI，美国GRI，德国Pigsar等)开展了非正式的流量比对工作，为获得国际实验室认证奠定了基础。2008年4月国家授权建立国家石油天然气大流量计量站南京分站以进行2.5MPa及以上大口径（≤DN400）的流量检定。四、国内天然气流量测量标准从上世纪80年代起，我国开始制订天然气流量测量标准，但直到2001年以前，只有根据AGA3#报告制订的用标准节流装置测量天然气流量的一项行业标准。从2000年起，油气计量分委员会加快了天然气流量计量标准制修订的步伐，现已完成了包括超声流量计、涡轮流量计、孔板流量计、旋转容积式流量计、旋进漩涡流量计、科里奥利质量流量计在内的6项国家或行业标准，基本涵盖了常用的流量测量仪表。序号标准名称颁布日期主要参照标准1GB/T18603天然气计量系统技术要求》2001EN17762GB/T22723《天然气能量的测定》2008ISO/151123GB/T21446《用标准孔板流量计测量天然气流量》2008AGANo.34SY/T6658《用旋进旋涡流量计测量天然气流量》2006ISO/TR127645SY/T6659《用科里奥利质量流量计测量天然气流量》2006AGANo.116SY/T6660《用旋转容积式流量计测量天然气流量》2006EN124807GB/T18604《用气体超声流量计测量天然气流量》2001AGANo.98GB/T21391《用气体涡轮流量计测量天然气流量》2008EN12261五、我国天然气计量技术发展方向随着中国加入WTO,外资企业不断进入中国市场，以及大量引进国外天然气，天然气计量与国际接轨即将成为现实，计量观念及其发展趋势也将由此而发生系列变化。天然气广泛使用，工商用户成为用气主流。我国天然气计量将向以下七个方面发展：1.计量方式向自动化、智能化、远程化方向发展。2.检定方式、量值溯源从静态单参数向动态多参数方向发展。3.仪表选型从单一仪表向多元化仪表发展。4.计量标准由单一标准向多重标准发展。5.计量方式从体积计量向能量计量发展。6.单一数据管理向计量系统管理方向发展.7.计量管理从事后计量纠纷解释向事前过程管理发展•国内外天然气计量情况简介•天然气计量仪表基本知识•城市燃气计量管理经验介绍目录常用的气体流量计按照测量原理分为以下几类:差压式流量计:孔板流量计速度式流量计:涡轮流量计、漩涡流量计、超声波流量计容积式流量计:膜式流量计、罗茨流量计质量式流量计：科式力质量流量计天然气计量仪表基本知识—原理。是以流量守恒定律和流动连续性方程为基础，当气体流经节流装置时，流束在孔板处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，在孔板前后产生静压力差(差压)，气流的流速越大，孔板前后产生的差压也越大，从而可通过测量孔板前后差压来计量天然气流量。—优点。（1）孔板式流量计结构简单、牢固。性能稳定可靠,使用寿命长、价格低廉。（2）应用范围极广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比，全部单相流体，包括液、气、蒸汽皆可测量，部分混相流。（3）标准孔板式流量计无需实流校准，即可投用，在流量计中也是唯一的。—缺点。1）由于附属设备过多、分散，流量计现场安装难以达到高标准，导致测量重复性、精度普遍偏低。（2）范围度窄，由于差压信号与流量为平方关系，一般范围度仅3:1~4:1。（3）现场安装条件要求高，需要较长的直管段。（4）压损大。（5）可调整的部件很多，难于监督管理。（6）流量表维护量大，需要经常拆下清洗、检测。⑺由于孔板流量计对气体组分非常敏感，需要密切跟踪气体组分变化，及时调整才能获得准确的计量。我们认为孔板流量计适用于对稳定大流量下游用户计量，如果是单独的用户就更适合。12IIIIIIIIIIIIFX32F1F(a)(b)POP11PP22P3Pxx(c)1uu2u3u孔板流束和压力分布(a)流束变化情况(b)压力分布曲线(b)速度分布曲线—原理。利用气体推动流量计转子转动，通过测转子转动次数来计量气体流量。—优点。（1）高精度，国产的一般为±1%R~±1.5%R，特殊专用型可达±0.5%R~±1.0%R。（2）重复性好，短期重复性可达0.05%~0.2%，如经常校准或在线校准可以得到极高的精确度。（3）输出脉冲频率信号，适用于总量计量及与计算机连接，无零点漂移,抗干扰能力强。可获得很高的频率信号（3~4kHz），信号分辨力强。（4）范围度较宽，中大口径可达20：1~30：1，小口径为5：1~10：1。（5）结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大，不断气。（6）可用于高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表。—缺点。1）不能长期保持校准特性，需要定期检定，检定周期为两年。（2）流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大，传感器上下游侧需设置较长直管段。理论上前直管段应＞10D。（3）对被测介质的清洁度要求较高，虽然可安装过滤器以适应脏污介质，但也带来压损增大、维护量增加等副作用。（4）小口径（DN50以下）仪表的流量特性受物性影响严重，故小口径涡轮流的表性能难以提高，建议使用DN80以上口径的涡轮表公司名信息14—原理。超声波流量计由超声波转换器将电能转换为超声波能量，以一定的方式发射并穿过被测流体，接收器接收到超声波信号，供显示积算仪显示和积算，实现流量的检测显示。—优点。工作原理简单，有望成为基准流量计;测量精度高，可达0.5%;量程比大，一般为1:20，甚至可达1100;能实现双向流量计量;可精确测量脉动流;适应性强，占地少;无可动部件，坚固耐用，可直接进行清管作业;不受压力、温度、相对分子质量、气体组分变化的影响。—缺点。价格昂贵，只适合于大、中口径;对上下游直管段长度等有要求。16工作原理：被测量的燃气从表的入口进入，充满表内空间，经过开放的滑阀座孔进入计量室2及4，依靠薄膜两面的气体压力差推动计量室的薄膜膨胀运动，迫使计量室1及3内的气体通过滑阀及分配室从出口流出。当薄膜运动到尽头时，依靠转动机构的惯性作用使滑阀盖相反运动。计量室1、3和入口相通，2、4和出口相通，薄膜往返运动一次，完成一个回转，形成一个回转流量，流量表也就记一个回转数。膜式表的积累流量值即为回转流量和回转数的乘积。公司名称信息17181.优点:皮膜表的最大优点是量程比较宽，可以达到1：160，特别适用于流量变化很大的用户。皮膜表另一个优点是价格低廉。2.缺点:工况计量，没有温压修正。对于平原地区带来压力计量损失，对于寒冷地区带来温度计量损失。低温室外环境下，由于结构、材料等方面问题皮膜表转速偏慢，带来计量损失（目前不能确定偏慢多少）。3.应用：皮膜表尽可能户内安装。壁挂炉用户建议使用带温度补偿皮膜表。寒冷地区（特别海拔较高地区）应考虑用温度补偿皮膜表对小商业用户进行计量。191工作原理：随着气体的通过，仪表入口和出口间产生的差压作用在由高精密同步轮联结在一起的一对腰轮上，从而驱动腰轮轮流旋转。在这期间，腰轮与壳体内壁形成的计量腔周期地充气和排气，腰轮的转数与通过仪表的气体体积量成正比。腰轮的旋转经由多级齿轮系减速，然后经磁性耦合传送到计数器，累计流过的气体总量。2.优点:（1）计量精度高，坚固而不变的计量室，确保永久、非调整的高精度和良好的重复性。（2）旋转流和管道阻流件流速畸变对计量精度没有影响，没有前后直管段要求。（3）始动流量小，测量范围度宽，一般为1：20～1：160，适合于流量负荷变动大的气体流量测量。3缺点：(1)结构复杂,体积庞大、笨重，大口径表易产生噪声及振动，一般只适合中小口径，DN100以下。(2)对测介质清洁度要求较高，需要配置过滤器。(3)流量计安装要求较高，易受安装应力影响而卡死或增加摩擦，降低测量精度。(4)流量计卡死会造成断气，影响连续生产。(5)不易在高压环境下使用，通常使用压力在1.6Mpa以下。20211.工作原理：科里奥利质量流量计是利用流体在振动管中流动时，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。电磁驱动系统以固定频率驱动U形测量管振动，当流体流过测量管时会产生科氏力，在科氏力作用下测量管会发生扭曲扭曲。测量管扭曲的程度，与流过测量管流体质量成正比，在驱动点两侧的测量管上安装电磁感应器，以测量其运动的相位差，这一相位差直接正比于流过的质量流量。2.优点(1)可直接测量质量流量、具有很高的精度，通常精度可达0.2%~0.5%。(2)可测量流体范围广、测量值对粘度不敏感，流体密度变化对测量值的影响微小。(3)适合高压力下计量，压力越高越经济，是最高压力下唯一的选择。(4)安装、维护成本低，不要求直管段。检定费用低，总体上是最经济的流量计。３．缺点(1)零点不稳定、不能测量低密度介质（低压气体）。(2)不能用于较大管径，目前局限于200mm以下。另外价格昂贵。４.应用：压缩天然气作为车用燃料将在城市中大力推广，在使用中必须解决汽车加气站的计量问题。科氏质量流量计用于气体测量遇到难题为一般气体的密度低，不能适应仪表性能要求，高压（压缩）天然气使气体密度大幅度提高，恰好满足了这个要求，科氏质量流量计已经成为汽车加气站的主要计量仪表公司名称信息22孔板流量计膜式燃气表罗茨表涡轮表超声波流量计旋涡表261.考虑因素和选择步骤要正确和有效地选择流量测量方法和仪表，必须熟悉被测对象流体特性和仪表两方面的情况。（1）确认是否真正要求安装流量仪表如果仅希望知道流体是否在管道中流动或大约流量，那么选用流动窥视窗或流动指示器就能以较低的费用达到目