所属栏目：城市管理论文发表 发布时间：2011-02-25浏览量:135
摘要：简要介绍了近年来浙江省内天然气行业应用比较广泛的几种流量计的特性，提出针对各类用户的流量计选型建议。
关键词：流量计选型
1. 前言
城市天然气流量计量系统是天然气管理、调度和销售的依据，流量计量是天然气供需双方贸易结算的凭证，也是生产部门用气效率的主要技术指标。
城市管道天然气用户多种多样，既有工业企业用户，又有城市公用事业用户、商业用户、还有居民用户，是一个复杂的用户群。每一类用户的天然气使用情况各不相同。
现在市场上的天然气流量计种类繁多，各种流量计的特性差异较大。
本文根据各类用户的用气特点，结合各类流量计的特性，对城市管道天然气工程中的流量计选型提出建议。
2.常用流量计类型介绍
目前浙江省内城市天然气用户计量所使用的流量计主要有涡轮流量计、腰轮流量计、膜式(商用和民用)流量计三种类型，其他类型的比如旋进旋涡流量计也有部分地区使用，但应其特点与涡轮流量计类似，且市场占有份额较小，不单独讨论。
2.1涡轮流量计
涡轮流量计属于速度式流量计，它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速，从而推导出流量或总量的仪表。
涡轮流量计的优点是精度高、重复性好、范围度广、结构紧凑、无零点漂移、抗干扰能力强等，缺点是不能长期保持校准特性及流体物性对流量特性有较大影响。
2.2腰轮流量计
腰轮流量计属于容积式流量计。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。
腰轮流量计的优点为精度高、范围度极宽、输出信号与流量为线性关系、无零点漂移、抗干扰能力强、直读式、可以无电源工作、无需直管段等。缺点为对介质洁净度有一定要求，颗粒状杂质会引起仪表卡死，造成断气，需定期清洗和添加、更换润滑油。
2.3膜式流量计
膜式流量计也属于容积式流量计。其工作原理是在仪表进出口的压差作用下，气体通过滑阀和分配室，使两个计量室的隔膜形成交替进排气的往复运动;各自往复进排气一次巡回体积为一额定值即一回转体积量;与此同时连接于隔膜主轴上的传动转换机构，将隔膜一回转的次数连续输入到计数机构，进行流量累计，从而显示出气体流出的总量。
膜式流量计的优点是精度高、范围度广、安装管道条件对计量精度没有影响、直读式仪表无需外部能源即可直接获得累计总量，缺点是结构复杂、体积庞大、不适合用于高、低温场所。
表一各类常用流量计有关特性对比表
涡轮 腰轮 膜式(商用) 膜式(民用)
精度 1.5 1.5～2 1.5～2
30：1 20：1～30：1 160：1 160：1
压力损失
DN80、200Nm3/h 300Pa 300Pa 400Pa 200Pa
小流量精度 一般 一般 高 高
介质最大压力 10MPa 1.2MPa 0.05MPa 0.05MPa
介质温度 -10～+60 -40～+60 -20～+50 #p#副标题#e# -20～+50
使用寿命 长 长 10年 10年
前后直管段 需要 不需要 不需要 不需要
价格 中 中 低 低
测量原理 速度 容积 容积 容积
重量 中 重 重 轻
故障率 低 高 低 低
表2各类常用流量计有关特性曲线
流量计类型 特性曲线
涡轮流量计
容积式流量计
3.流量计选型
面对各种不同的天然气流量计，如何为各种不同的用户选择一种合适的流量计称为一个难题。要正确和有效地选择天然气流量计，必须熟悉各种流量计的性能(包括其原理、精度、范围度、压力损失、是否具备温度压力修正、所配套的智能积算仪的功能等)和工况(包括环境的温湿度、周围设备的干扰、安装空间及天然气介质的压力、温度、清洁度、组分等)，另外还必须考虑经济因素。
3.1选型原则
流量计选型可从仪表性能、流体特性、安装条件、环境条件和经济因素五个方面进行考虑。
3.1.1仪表性能方面
精确度、重复性、线性度、范围度、压力损失、上下流量、信号传输特性、响应时间等。
3.1.2流体特性方面
流体压力、温度、密度、粘度、润滑性、化学性质、磨蚀、腐蚀、结垢、脏污、气体压缩系数、等熵指数、比热容、声速、混相流、脉动流等。
3.1.3安装条件方面
管道布置方向、流动方向、上下游直管段长度、管径、维护空间、管道振动、接地、电源、辅助设备(过滤、排污)等。
3.1.4环境条件方面
环境温度、湿度、安全性、电磁干扰、防爆等。
3.1.5经济因素方面
购置费、安装费、维修费、校验费、运行费、使用年限、备品备件等。
3.2选型步骤
表一列出了四种常用的流量计有关特性对比，流量计选项可供参考。选型必须同时考虑到多种因素，分清主次，综合分析，才能找到合适的流量计选型。
3.3流量计规格的选择
3.3.1涡轮流量计规格的选择
涡轮流量计的流量范围的选择对其精确度及使用期限有较大的影响。一般在工作时最大流量相应的转速不宜过高。使用状况分连续工作和间歇工作两种，连续工作是指每天工作时间超过8小时，间歇工作是每天工作时间少于8小时。对于连续工作最大流量应选在仪表上限流量的较低处，而间歇工作可选在较高处。一般连续工作是将实际最大流量乘以1.4作为流量范围的上限流量，而间歇工作则乘以1.3。
如果仪表口径与工艺管道通径不一致时，则应以异径管和等径直管改装管道。
对于流速偏低的工艺管道，最小流量成为选择仪表口径首先要考虑的问题，通常以实际最小流量乘以0.8作为流量范围的下限流量，使其留有一定的裕量。若配有分段线性化功能的显示仪，在传感器流量下限值不能满足实际最小流量时，应要求生产厂在实际最小流量及其附近进行流量校验，将测得的仪表系数输入显示仪，这样就能既降低仪表的流量下限值，还能保持测量的精确度。
在涡轮流量计的设计选型中，要兼顾用气设备的最大流量和进入精度的最大流量(Qmax)之间#p#副标题#e#的匹配和最小用气量与流量计进入精度的最小流量(Qmin)之间的匹配，即确保计量结果稳定可靠，需满足以下条件：Qmax=0.6～0.8，Qmin≤设备最小流量。
3.3.2腰轮流量计规格的选择
根据腰轮流量计的特性曲线，用气设备常用流量段应该使用在0.2Qmax～0.8Qmax之间。
腰轮流量计一般使用在食堂或小型锅炉房，如前所述的原因，一般希望锅炉的最大流量选在流量计进入精度的最大流量Qmax的0.6倍～0.8倍之间，这样既能保证用气设备打流量时运行稳定，也能保证小流量时运行稳定。
因此，在腰轮表的设计选型中，要仔细核算用气设备的最大、最小流量，确保计量精度的稳定可靠。需满足以下条件：Qmax=0.6～0.8，Qmin≤设备最小流量。
3.3.3膜式流量计规格的选择
3.3.3.1商业用膜式表
流量计在设计选型时应考虑其在实际运行使用中的常用流量点情况，保证流量计运行稳定，计量准确。
目前使用较多的商业用膜式表主要有G100、G40、G25三种规格。在选用流量计时应仔细核对工作流量情况，选择合适的规格，如果最大、最小流量相差较大，可考虑使用两台不同规格的膜式表对不同流量段的天然气设备分别计量。
3.3.3.2民用膜式表
对于居民用户来讲，打部分用气设备为一台双眼灶加一台热水器，目前使用较多的民用膜式表主要是G2.5和G4两种规格。
按照一般的居民用户用气情况考虑，厨房内最小流量出现在小火保温的时候，此时计量误差大多是偏负的;经常使用的是一个火眼或两个火眼，G2.5表的流量点均在0.1Qmax以上，示值误差相对稳定;G4表的流量点分布在0.1Qmax前后。如果灶具和热水器同时使用，G2.5的流量点罗在0.8Qmax左右;G4的流量点罗在0.5Qmax左右。因此可见普通居民用户选用G2.5膜式表是比较合理的。
在民用表的设计选型时，应根据用户的具体设备情况，如果是普通居民住宅，选择G2.5表比较合适，如果是高档住宅区，需考虑灶具和其他用气设备的运行情况，进行合理选择。
4.结论
通过分析知道各类城市天然气流量计的选型存在一个共同的问题：小流量段使用不当。流量计在选型阶段往往考虑的是设备最大流量不超出流量计的上限流量，而对于用气设备各个流量段的使用概率及其误差区域未加考虑，这样导致流量计使用中均未超出其流量上限，但是小流量段或常用流量段误差偏大。
流量计选型应仔细了解用气设备各流量点与流量计的匹配程度，选择合适的流量计、合适的规格，保证使用流量点均落在误差稳定区域。涡轮、旋涡、腰轮使用在锅炉用户时最大流量点选在0.6Qmax～0.8Qmax;普通居民用户(双眼灶加热水器)使用的膜式表选用G2.5膜式表比较合适;对于燃气设备较多、且耗气量差异很大的商业公福用户，应仔细核算使用流量与流量计量程，当一台流量计无法兼顾大小流量时，可采用分路计量供气。