燃气流量仪表选用应注意的问题

燃气流量仪表选用应注意的问题摘要：本文通过对当前主流燃气流量计量仪表的性能介绍，提出仪表选型应注意的关键，针对实际应用中的问题，提出了使用、管理、维护等需要重点关注的问题。关键词：城市燃气流量计量准确度检定规程1前言随着国家能源政策的变化和环境保护的要求，城市燃气使用普及率越来越高。国家“西气东输”一期工程于2003年通气，同时，陕甘宁天然气进京，川气东送，西气东输二期等相继实施，使我国燃气事业得到飞速发展。城市燃气除广泛应用于居民用户外，还在不断向新的领域拓展，如各类饭店、食堂、洗浴、宾馆、学校、加气汽车、工厂等，我们称之为工商业用户，这类用户的用气量呈上升态势，所占比重不断增加。面对城市燃气的飞速发展，燃气的流量计量显得尤为重要，尤其是工商业用户的流量计量，需要给予极大的关注，因为，此类用户的用气量较大，一旦出现问题，影响极大，燃气计量是燃气企业的生命线，也是燃气企业经济效益的最终体现者。在工商业用户计量仪表的选用过程中。要充分考虑各种因素，针对不同用气性质，不同用途，不同流量范围等特点，最大限度选用适当的表型，以满足各类用户的实际需要，同时，尽可能避免因选型不当、安装失范和管理失控等因素，造成较大经济损失。2燃气流量测量的特点及其对仪表的要求天然气作为一次能源，在世界一次能源结构中的比重逐年上升。为了保证天然气生产及利用企业的贸易计量公正合理，维护贸易双方的正当权益，欧洲最早制订了EN1776:1998《天然气测量系统基本要求》。我国在这一标准基础上也制订了相应的标准GB/T18603-2001《天然气计量系统技术要求》。天然气计量系统具有下列主要特点和基本要求：(1)防爆要求：流体易燃易爆，可能的危险区域应按GB3836.1进行分级，在危险区域内，任何仪表和电器设备选型和安装都应符合GB3836的规定。(2)工况多样性：天然气城市门站、储配站、各类用户等各个环节都需要计量，不同的用气位置气体压力差异很大。多气源城市其燃气组分也差异较大，甚至存在脏污流，气液或气液固等多相流体，因此，不同环节的流量测量应了解清楚流体工况和具体条件，不能一概而论，(3)不同的准确度要求：天然气计量属昂贵能源计量，而且流量值越大，涉及到的贸易结算金额越大。而所配置的计量仪表的价格与准确度有关。准确度越高，价格也越高，计量值相对较小的计量系统，一般承担不起价格昂贵得多的高准确度仪表，因此，只能降低要求，但仍应达到有关标准的要求。表1所列是不同等级的天然气计量系统仪表配备表。表1不同等级的天然气计量系统仪表配备设计能力qv(Nm3/h)(标准参比条件)qv≥5005000≤qv≤50000qv≥500001.用于测量的校验用系统，如串联标准流量计√2.温度转换√√√3.压力转换√√√4.Z转换√√√5.发热量和气体质量的确定√6.每一时间周期的流量记录√√7.密度测量(代替2、3、4)√准确度等级C级(3.0)B级(2.0)A级(1.O)(4)计量系统不同的输出量类型和计量单位：计量系统由天然气流量计和进行不同参数测量的变送器、流量计算及确定各输出参数的转换装置组成，根据系统的组成和需要，输出量可以是：标准体积流量、质量流量和能量流量，其单位分别为：Nm3/h、kg/h、MJ/h。(5)天然气组分变化：由天然气组分变化引起的标准状态密度变化，压缩因子变化，都将影响流量测量准确度，因此在流量值大的计量系统中，应根据天然气组分稳定度定时取样，进行全组分分析或进行在线实时组分分析。(6)超压缩因子变化：天然气超压缩因子Fz是区天然气特性偏离理想气态定律而导入的修正系数，超压缩因子不仅受流体温度、压力影响，而且随天然气组分变化。因此应实时计算其数值。3仪表种类随着计算机技术和微功耗芯片的不断进步，使得流量仪表制造技术得以迅猛发展，过去在气体流量测量中难以突破的障碍，现在已迎刃而解，近10年来出现了大量高准确度，高性能的新型流量仪表，如气体超声波流量计、气体质量流量计以及大量现场显示的智能化仪表。目前，在天然气流量计量领域(民用户计量不在本文讨论之列)，常用的流量计品种有：差压式流量计、速度式流量计及容积式流量计，质量流量计主要应用于CNG加气机上，工商业用户极少使用，故不予讨论。具体情况见表2。表2仪表性能参数差压式流量计(标准孔板节流装置)气体腰轮流量计气体涡轮流量计旋进漩涡流量计气体超声波流量计膜式燃气表检测方式△p——差压ρ——流体密度K——仪表常数Qv=n·K·V0n——转数V0——计量腔容积K——仪表常数f——仪表表频率K——仪表常数f——仪表频率K——仪表常数vm——线平均流速K——流速分布系数D——管道内径Qv=n·K·V0n——转数V0——计量腔容积K——仪表常数国家标准及检定规程GB/T2624—1993SY/T6143—1996JJG640—1994JB/W9492—1999JB/T7385—1994JJG633--2005JB/T9246—1999GB/T18940—2003JJGl98—1994各公司企业标准JJGl98—1994GB/T18604—2001JJGl98—1994GB/T6968—1997JJG577—2005准确度(常规)±1.5%±1.0%±1.0%±1-5%±0.5%±1.5%量程比(3:130:120:110:1100:1100:1常规)公称通径(常规)任意组合DN25～DN200DN25～DN600DN25～DN200DN100—DNl600G6～G100适用压力中、高压中、高压中、高压中、高压中、高压低压温压补偿功能有有或机械计数器有有有机械计数器稳定性一般很高较高—般很高一般重复性一般很高很高—般很高一般气质要求较高很高很高较高—般一般电源要求220VA.C电池电池电池220VA.C或24VD.C无直管很高无—般(带整流器)—般较高无段要求压力损失大较小较小大无较小检定周期1年2年～3年2年2年2年3年成套仪表价格较高较高较高—般很高低综合性价比低高高—般高一般适用情况门站计量，大流量计量，易造成较大附加误差，建议退出城市燃气计量流量范围在G25m3/h～G160m3/h范围内的餐饮、洗浴类用户流量范围在1OOm3/h～6000m3/h锅炉用户及工业用户计量流量范围在100m3/h～1000m3/h锅炉用户及工业用户计量流量范围在5000m3/h～20000m3/h大型工业用户及门站计量流量范围在G6m3/h～G25m3/h餐饮用户在表2中，我们提出了需要重点关注的有关仪表性能参数，通过对这些性能指标进行比较，来对这几种仪表有一个全面的认识，也为前期的仪表选型打下基础。4选型方法我们都希望所选用的仪表能够有高的准确度，宽的流程比，小的压力损失，可靠性高，重复性好等等，但是，十全十美的仪表是不存在的，都有各自的优缺点，虽然不能达到我们的全部要求，但并不妨碍我们选择合适的产品，通常情况下，仪表选用需考虑以下因素：(1)仪表性能：流量和总量、准确度等级、重复性、线性度、流量范围和范围度、压力损失、输出信号特性、响应时间。(2)流体特性：流体温度和压力、流体密度、粘度、化学腐蚀和结垢、压缩系数、多相流。(3)安装要求：管道布置方向、上下游直管段、管径、维护空间、管道振动、阀门位置、防护性配件、脉动流和非定常流、防攻击破坏。(4)环境条件：环境温度、环境湿度、防爆及其它安全性、电磁场干扰。(5)经济性：安装费用、运行费用、检定费用、维护费用、备件备品、其它性价比及技术服务因素。根据以上选型关注内容，本着经济、合理、实用原则，对适合城市燃气流量计量的几种仪表选型说明如下：(1)差压式流量计：计量装置本身准确度不高，流量范围窄，需要使用不同规格管道并联扩大量程，易造成较大附加误差，现已由气体涡轮流量计或气体超声波流量计代替，已逐步退出燃气计量领域，现在还有少量城市门站使用。(2)气体腰轮流量计：仪表属于容积式流量计，准确度高，流量范围很宽，重复性好，稳定性好，具有温度压力补偿，无需外供电源，极适合于城市燃气餐饮和洗浴类工商业用户使用。在中小流量范围内有较高的性价比。(3)气体涡轮流量计：仪表属于速度式流量计，准确度高，流量范围宽，重复性好，稳定性较好，具有温度压力补偿，无需外供电源，极适合于城市燃气餐饮和锅炉类工商业用户使用。在中大流量范围内有较高的性价比。(4)旋进漩涡流量计：仪表属于速度式流量计。准确度不高，流量范围窄，重复性一般，抗振性能差，具有温度压力补偿，无需外供电源，适合于城市燃气锅炉类工商业用户使用。在中流量范围内有较高的性价比。(5)气体超声波流量计：仪表属于速度式流量计，准确度高，流量范围宽，重复性好，稳定性较好，具有温度压力补偿，需外供电源，适合于城市燃气门站和大工业用户使用。在超大流量范围内有较高的性价比。使用中应防止断电事故的发生。(6)膜式燃气表：仪表属于容积式流量仪表，准确度不高，流量范围极宽，重复性一般，稳定性一般，无温度压力补偿，适合于城市燃气餐饮和洗浴类商业用户使用。在小流量范围内有较高的性价比。5使用技巧从前面选型方法中可以看出，适合于城市燃气流量计量的主要产品，可以限定在气体腰轮流量计、气体涡轮流量计和膜式燃气表3种表型，旋进漩涡流量计和超声波流量计使用存在一定局限。可以作为补充。下面仅就前3种产品的使用技巧加以说明。5.1气体腰轮流量计(1)选型：燃气设施额定用气量处于仪表流量上限的60%～70%。表前必须配过滤器，一般设计为垂直安装，上进下出。无需前后直管段。(2)安装：仪表安装应端正牢固。横平竖直，一般有支撑，不受应力影响，安装时应避免碰伤。仪表安装前先与过滤器连接好。吹动腰轮，观察转动是否灵活。严禁带表焊接法兰，严禁带表吹扫管线，严禁野蛮装卸施工。安装前，应预制与仪表相同尺寸的管段，代替仪表进行安装，待焊接法兰、吹扫、打压、试漏等所有工作完毕后，再拆下管段，换上仪表，充分保护计量器具不受伤害。(3)维护：仪表要求有压启动(尤其是高压时)，防止流量急剧变化，造成计量器具损坏，管道压力不得超过仪表压力传感器的使用范围。仪表安装完毕后加注润滑油到窗口刻线位置，拆表前应先排空润滑油，油位不足时及时补充。定期清洗过滤器，注意及时更换电池。5.2气体涡轮流量计(1)选型：燃气设施额定用气量处于仪表流量上限的60%附近。表前必需配过滤器。一般设计为水平安装。需要前后直管段。(2)安装：注意事项同腰轮流量计。(3)维护：仪表要求有压启动(尤其是高压时)，防止流量急剧变化，造成计量器具损坏，管道压力不得超过仪表压力传感器的使用范围。定期加注润滑油，定期清洗过滤器，注意及时更换电池。5.3膜式燃气表(1)选型：燃气设施额定用气量处于仪表的公称流量附近。仪表水平安装，禁止并联使用，应选择合适规格的单台仪表使用。无需前后直管段。避免出现“大马拉小车”或“小马拉大车”现象，(2)安装：注意事项同腰轮流量计。(3)维护：无需维护。