摘要:城鎮(zhèn)燃氣擔負著天然氣產(chǎn)業(yè)終端居民用氣、工商業(yè)用氣的供氣業(yè)務，受季節(jié)溫度、居民生活規(guī)律、工廠生產(chǎn)周期等影響比較大，用氣存在很大的不均勻性和周期性，對燃氣計量器具的計量準確性具有很高的要求，流量計選型不當直接造成城鎮(zhèn)燃氣供銷輸差，造成經(jīng)營損失。本文通過對城鎮(zhèn)燃氣常用流量計進行介紹和使用特點進行分析，對燃氣企業(yè)計量儀表選型和生產(chǎn)經(jīng)營管理起到很大的借鑒和提升作用。
1.前言
城鎮(zhèn)燃氣輸差是城鎮(zhèn)燃氣企業(yè)管理的一項重要指標，直接關系企業(yè)的經(jīng)營效益，體現(xiàn)出企業(yè)的整體管理水平，而計量器具的選型及準確性是影響供銷輸差的重要的因素。城鎮(zhèn)燃氣因為其用氣受季節(jié)溫度、居民生活規(guī)律、工廠生產(chǎn)周期等因素影響比較大，用氣存在很大的不均勻性，用氣高峰與低谷差距明顯，這就對流量計的計量下限和上限有很高的要求。本文將介紹城鎮(zhèn)燃氣常用的一些流量計，重點介紹其原理及計量特性，針對不同的用氣環(huán)境選擇合適的流量計，從而確保計量正確率，減少企業(yè)供銷輸差，提高企業(yè)經(jīng)營效益。
2.城鎮(zhèn)燃氣用氣規(guī)律
(1)受季節(jié)溫度影響規(guī)律
溫度對天然氣使用的影響主要體現(xiàn)在低溫時需采用燃氣壁掛爐或者集中鍋爐供暖，導致天然氣使用量激增，而夏季用氣量則處于低谷。以濮陽市某燃氣公司城區(qū)用氣為例，冬季單日用氣總量可達6.5萬立方米，而夏季單日用氣總量低至3萬立方米，冬季為夏季用氣量的2倍有余。
(2)受居民生活影響規(guī)律
居民生活做飯是天然氣使用最多的用途，天然氣使用量受居民做飯影響具有明顯的高峰和低谷。一般小區(qū)每天早6點至早7點，中午11點至12點，晚上5點至7點時間段為用氣高峰，其余時間段為用氣低谷，晚高峰用氣時間久、用氣量大。休息日及節(jié)假日的用氣高峰及低谷差別更加明顯。
由于流量計都存在計量范圍，即計量下限和上限，以上規(guī)律導致終端用氣存在很大的不均勻性，高峰低谷差距大，極易造成“大馬拉小車”“小馬拉大車”等走計量下限和.上限的現(xiàn)象，甚至超量程運行，形成計量誤差，長期運行給燃氣公司帶來供銷輸差。
3.城鎮(zhèn)燃氣常用流量計
城鎮(zhèn)燃氣系統(tǒng)一般從門站下氣后進入城市中壓管網(wǎng)，自中壓管網(wǎng)分支進入小區(qū)調(diào)壓柜，經(jīng)過調(diào)壓成為低壓進入小區(qū)管網(wǎng)，最終進入民用戶。計量系統(tǒng)主要包含門站交接表、門站監(jiān)督表、調(diào)壓柜表、入戶皮膜表(商戶計量表)四級，稱為“四級計量、三級輸差”管控。結(jié)合城鎮(zhèn)燃氣供氣壓力低、波動大的特點，經(jīng)常使用的城鎮(zhèn)燃氣流量計主要有膜式流量計(皮膜表)、氣體腰輪流量計(羅茨表)、渦輪流量計、旋進旋渦流量計、渦街流量計、超聲波流量計等。
(1)膜式流量計
工作原理:膜式流量計(皮膜表)屬于容積式流量計，是利用氣體在表內(nèi)流動過程中的壓力差作為驅(qū)動力，燃氣表由左右兩側(cè)相同的兩個氣室組成，每個氣室被柔性膜片分成相同的兩個小測量室。當氣體依次進入四個小測量室時，驅(qū)動膜片來回擺動。膜片的擺動帶動雙曲柄搖桿機構(gòu)，使閥蓋轉(zhuǎn)動，從而使測量室循環(huán)充氣和排氣，從而使燃氣表循環(huán)運動。通過偏心齒輪帶動計數(shù)器計數(shù)，從而顯示體積。
特點:膜式流量計主要應用于用氣量比較小的居民及小商業(yè)用戶，其型號從G1.6至G40均可使用。隨著技術(shù)的革新，目前普遍采用NB-IOT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)遠傳表，可以實現(xiàn)遠程抄表、遠程控制以及溫度補償功能。
適用范圍:適用于居民及小工商業(yè)用戶，用氣壓力比較小的用戶(一般在0.5kPa至20kPa之間)，用氣最大流量在40m³/h時優(yōu)先選擇膜式流量計，最大流量100m/h不推薦膜式流量計。
(2)氣體腰輪流量計(羅茨表)
氣體腰輪流量計(羅茨表)是城鎮(zhèn)燃氣使用廣泛的流量計，主要由外殼、腰輪組件(即內(nèi)部測量元件)、齒輪與計數(shù)組件等構(gòu)成。工作原理是利用兩個腰輪，把流體分割成單個的體積部分連續(xù)輸送，利用齒輪和計數(shù)組件計量出流體總體積量。
當有氣體進入流量計時，在進出口壓差的作用下，兩個腰輪將進行旋轉(zhuǎn)。當進氣壓力大于出氣壓力時，兩個腰輪旋轉(zhuǎn)，從而將氣體排出。當兩個腰輪各完成--周的轉(zhuǎn)動時所排出的氣體體積為一個值，重復過程到計數(shù)裝置實現(xiàn)累計流量計量。
特點:氣體腰輪流量計是城鎮(zhèn)燃氣目前測量精度比較高的流量計之一，一般精度達到1.0級或更高:流量范圍寬，流量比可達1:60;氣體腰輪流量計對氣質(zhì)要求比較高，.上游一般須安裝相應規(guī)格的過濾器并定期清洗。可水平或者垂直安裝，垂直安裝時氣流應自.上而下。該表靈敏度高，其小流量的始動流量低。
適用范圍:氣體腰輪流量計的測量范圍為40~650m³/h，在用氣負荷最大流量在大于40m³/h小于300m³/h的范圍時，選用氣體腰輪流量計:由于其量程比寬，可廣泛用于高壓、中低壓管道氣體的計量，多用于工業(yè)用戶、鍋爐房、商業(yè)用戶或負荷變動大的設備計量，壓損比較大,計量時要求帶溫度補償及壓力補償。
(3)渦輪流量計
當天然氣通過流量計時，在天然氣的動力推動作用下，渦輪流量計的葉輪開始旋轉(zhuǎn)，葉輪旋轉(zhuǎn)速度與體積流量近似成比例，通過測量葉輪的旋轉(zhuǎn)數(shù)可得到通過流量計的氣體的體積，常用的為智能渦輪流量計，結(jié)合電磁感應原理，利用磁敏傳感器從同軸轉(zhuǎn)動的信號輪上感應出與體積流量成正比的脈沖信號，經(jīng)流量積算儀進行處理后顯示流量。
特點:具有體積小巧、測量精度高、測量范圍大、量程比窄小的特點，多用于計量高、中壓管道中氣體。與同規(guī)格的皮膜表、羅茨表相比較，具有始動流量較大、工作壓力高等特點。一般需在計量前設置整流器，并在流量計前后設置直管段。
(4)旋進旋渦流量計
工作原理:當流體以一定速度進入流量傳感器進口途經(jīng)旋渦發(fā)生體時，流體被迫發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，從而產(chǎn)生旋渦流，旋渦流在管中旋進，到達收縮段因節(jié)流原因使旋渦流加速，當旋渦流進入擴散部分時，因回流作用被迫進行二次旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生渦流進動。旋渦流的旋轉(zhuǎn)頻率與流體的流速關系為線.性，并成正比。傳感器檢測到微弱的電信號，并經(jīng)前置放大器整形、放大、濾波后變成脈沖信號進行輸出，由流量積算儀進行計數(shù)處理并顯示。
特點:壓力損失較大，適用于介質(zhì)壓力較高(5kPa-30kPa以上)的場合使用:流量量程比為15:1，但初始計量流量較高，不宜用于始動流量低的場合，如居民小區(qū)、小商戶等。流量計安裝維修方便，可水平或垂直安裝，垂直安裝時，介質(zhì)流向自下而上，需在流量計前配置較長的直管段。.一般下游直管段不宜小于1D，上游直管段不小于5D，如安裝場所不能滿足上述要求，可在流量計之前安裝流動調(diào)節(jié)閥。.
(5)渦街流量計
工作原理:渦街流量計主要構(gòu)件為旋渦發(fā)生體，當流體以一定速度流經(jīng)發(fā)生體時，在發(fā)生體的下游產(chǎn)生一對渦列，交替出現(xiàn)且排列整齊，稱為卡門渦街，先在發(fā)生體一側(cè)產(chǎn)生，繼而在另一側(cè)產(chǎn)生，旋渦的釋放頻率與流過發(fā)生體的平均流速及發(fā)生體的寬度有關，釋放頻率與流速之間存在--定的關系，系數(shù)為斯特勞哈爾數(shù)，通過測量旋渦的頻率，經(jīng)流量積算儀計算可得流體的流速。.
特點:渦街流量計為速度式流量計，檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì)，性能穩(wěn)定，可靠性高:由于壓損小，且輸出的脈沖信號與流量成正比，因而無零點漂移，精度比較高:但該流量計測量范圍比較小，量程比約1:10，對前后直管段要求低。
(6)超聲波流量計
超聲波流量計是利用超聲脈沖的傳輸特性(速度、相位)進行流體測量，時差法超聲波流量計是目前最廣泛使用的，利用傳播時間差與被測流體流速之間的關系就可計算出流體的流速，進而計算出流體流量。超聲波流量計在大口徑大流量測量方面有優(yōu)勢。但隨著技術(shù)的進步，目前正逐漸適用于城鎮(zhèn)燃氣小流量范圍的計量。
特點:相比較于傳統(tǒng)的氣體渦輪、羅茨等流量計，具有精度更高、體型更小、始動能量更低、壓損更小、量程比更寬、性價比高、性能更可靠等優(yōu)點，相信今后將在城鎮(zhèn)燃氣領域逐漸普及。
4.結(jié)束語
本文簡要介紹了城鎮(zhèn)燃氣行業(yè)計量的特點，常用的膜式流量計、超聲波流量計等共六種流量計的工作原理、使用特點、適用范圍等內(nèi)容，對城鎮(zhèn)燃氣從業(yè)者針對不同的場合、不同的用戶流量計選型提供借鑒和參考，從而選擇出性價比高、測量精度高、量程范圍優(yōu)、性能可靠的流量計，進而達到減少運營維護成本、較少供銷輸差率，提升城鎮(zhèn)燃氣企業(yè)經(jīng)營效益，減少燃氣企業(yè)與用戶之間的計量糾紛，實現(xiàn)燃氣企業(yè)與用戶之間共贏、和諧發(fā)展。
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