在膜式燃?xì)獗碇惺褂脺貕盒拚夹g(shù)以減少輸差和促進(jìn)燃?xì)夤劫Q(mào)易的探討

摘 要

摘要：本文主要探討了在膜式燃?xì)獗碇幸霚貕盒拚夹g(shù)的必要性、可行性、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。分析了運(yùn)用該技術(shù)后對(duì)燃?xì)夤据敳罟芸?、以及?duì)促進(jìn)燃?xì)夤劫Q(mào)易結(jié)算的影響。關(guān)
摘要：本文主要探討了在膜式燃?xì)獗碇幸霚貕盒拚夹g(shù)的必要性、可行性、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。分析了運(yùn)用該技術(shù)后對(duì)燃?xì)夤据敳罟芸?、以及?duì)促進(jìn)燃?xì)夤劫Q(mào)易結(jié)算的影響。
關(guān)鍵詞：膜式燃?xì)獗?；溫壓修正；輸差；公平貿(mào)易
1 引言
 膜式燃?xì)獗碛捎诰哂谐杀镜土?，性能穩(wěn)定和量程比寬等特點(diǎn)，在低壓、小流量用戶(流量小于160m3/h)的燃?xì)庥?jì)量中得到廣泛的推廣和使用，是當(dāng)前使用最多的燃?xì)庥?jì)量?jī)x表。燃?xì)獗韽恼Q生至今經(jīng)過近200年的發(fā)展歷程，近年來，隨著氣體計(jì)量技術(shù)的進(jìn)步，特別機(jī)械溫度修正技術(shù)以及溫壓修正二次儀表在膜式燃?xì)獗碇械倪\(yùn)用，膜式燃?xì)獗碚媾R著繼本世紀(jì)初以來最大的技術(shù)升級(jí)。這種變化對(duì)整個(gè)氣表產(chǎn)業(yè)、燃?xì)庥脩艉腿細(xì)夤?yīng)商正產(chǎn)生不可忽略的影響。
2 在膜式燃?xì)獗碇幸霚貕盒拚夹g(shù)的必要性
2.1 當(dāng)前燃?xì)赓Q(mào)易結(jié)算的方式
    當(dāng)前，我國(guó)和世界上大多數(shù)國(guó)家，在低壓小流量仍然采用工況體積進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算，這是受限于燃?xì)庥?jì)量技術(shù)和使用的計(jì)量設(shè)備，而終端用戶使用燃?xì)猓抢萌細(xì)馊紵筢尫诺臒崃?，也就是燃?xì)鉄嶂怠ｋm然國(guó)外較早就開始研究天然氣的能量計(jì)量，在天然氣能量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)化方面，美國(guó)于1996年制定了AGA 5號(hào)報(bào)告，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1998年開始制定《天然氣能量測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)，并于2007年出版正式標(biāo)準(zhǔn)IS015112：2007，我國(guó)也于2008頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 22723—2008《天然氣能量的測(cè)定》，但是目前國(guó)內(nèi)只有中海油輸香港中華電力的天然氣，以及已經(jīng)投產(chǎn)的廣東和福建LNG項(xiàng)目使用能量流量計(jì)量方式。在低壓、特別是在居民燃?xì)赓Q(mào)易方面還沒有能量用于結(jié)算的先例，因此在低壓小流量燃?xì)獾馁Q(mào)易的結(jié)算中，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，燃?xì)赓Q(mào)易仍然將保持體積結(jié)算的方式。
2.2 燃?xì)獾捏w積特性
    根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和波義耳定律，燃?xì)饩哂幸韵麦w積特性：
    P1V1/T1=P2V2/T2    (1)
    單位質(zhì)量的燃?xì)怏w積與溫度成正比，與壓力成反比；由于燃?xì)饩哂羞@些體積特性，要準(zhǔn)確進(jìn)行體積計(jì)量，就必須要規(guī)定計(jì)量的溫度和壓力。
2.3 世界上對(duì)燃?xì)怏w積貿(mào)易結(jié)算中溫度和壓力的規(guī)定
    國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS0 13443規(guī)定天然氣的參比條件為101.325kPa和288.15K(15℃)。
    美國(guó)天然氣計(jì)量的參比條件為14.73psig；(101.56kPa)和60華氏度(15.56℃)。
    我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19025—2008規(guī)定天然氣的參比條件為101.325kPa和293.15K(20℃)。
由上述3種不同的對(duì)比條件，可計(jì)算出
VAGA=0.9826VCH (2)
VISO=0.9829VCH    (3)
式中VCH采用我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的天然氣標(biāo)準(zhǔn)狀況體積，m3；
    VAGA采用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的天然氣標(biāo)準(zhǔn)狀況體積，m3；
    VISO采用IS0標(biāo)準(zhǔn)的天然氣標(biāo)準(zhǔn)狀況體積，m3。
    由公式(2)、(3)可知，因參比條件不同而產(chǎn)生的誤差就相當(dāng)可觀。
2.4 燃?xì)夤久媾R的燃?xì)饨Y(jié)算困局
    燃?xì)夤九c上游供應(yīng)商之間的結(jié)算采用的流量計(jì)一般都具有溫度壓力修正的功能，或者通過外接二次儀表實(shí)現(xiàn)溫度壓力的修正，因此，屬于標(biāo)況計(jì)量。而燃?xì)夤驹谂c居民用氣結(jié)算方面，一般采用工況結(jié)算，這種結(jié)算方式受制于現(xiàn)有的計(jì)量技術(shù)、以及選用的計(jì)量器具性能、價(jià)格等因素。
2.5 燃?xì)廨敳町a(chǎn)生的原因分析
    (1) 工況計(jì)量與標(biāo)況計(jì)量的差異
    根據(jù)公式(1)可以算出，燃?xì)馍舷掠谓Y(jié)算壓力每相差1kPa，相對(duì)誤差帶來約1%；結(jié)算溫度每相差1℃，相對(duì)誤差約帶來0.34%。
    (2) 產(chǎn)品選型的影響
    居民用氣從煲湯到使用熱水器，量程跨度很大，特別是餐廳，其可能有多個(gè)灶具，這就進(jìn)一步加大了用氣的流量范圍，因此，這些地方一定要選用寬量程的計(jì)量器具。
    (3) 設(shè)備設(shè)施的維護(hù)影響
    過濾設(shè)備的定期清潔，特別是部分需要定期保養(yǎng)的計(jì)量器具的維護(hù)隋況，管道的跑冒滴漏，也是輸差產(chǎn)生的一個(gè)因素。
    (4) 上下游統(tǒng)計(jì)時(shí)間的差異，以及隨著新的管網(wǎng)的不斷鋪設(shè)，管道容積存量等方面的差異等，也在一定程度上影響著燃?xì)獾妮敳睢?/span>
    綜上因素，要控制輸差，首先必須統(tǒng)一計(jì)量條件，因此在低壓、小流量燃?xì)庥?jì)量領(lǐng)域的膜式燃?xì)獗砩弦霚貕盒拚夹g(shù)就顯得非常必要，同時(shí)，這也是貿(mào)易公平的基本原則的體現(xiàn)。
3 在低壓、小流量燃?xì)庥?jì)量領(lǐng)域的膜式燃?xì)獗砩弦霚貕盒拚夹g(shù)的可行性和技術(shù)現(xiàn)狀分析
3.1當(dāng)前已有的技術(shù)和嚴(yán)品
3.1.1機(jī)械式溫度修正
    機(jī)械式溫度修正燃?xì)獗硗ㄟ^溫度敏感材料改變?nèi)細(xì)獗淼幕剞D(zhuǎn)體積，從而修正燃?xì)怏w積隨溫度發(fā)生的變化，保持燃?xì)庥?jì)量后的體積滿足罔家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19025—2008規(guī)定的天然氣的參比條件中溫度為293.15K(20%)的要求。

3.1.2電子式溫度壓力修正
    電子式溫壓修正膜式燃?xì)獗聿捎脺囟葔毫鞲衅?、并通過單片機(jī)處理計(jì)算后顯示標(biāo)況體積和工況體積，基于成本、防爆、電源供電、單顯和雙顯的技術(shù)爭(zhēng)議、生產(chǎn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等方方面面的原因，目前在國(guó)內(nèi)還沒有看到在家用膜式燃?xì)獗碇械倪\(yùn)用，只是在工商業(yè)燃?xì)獗碇杏胁糠謴S家在嘗試研發(fā)。
3.1.3在膜式燃?xì)獗砩显黾訙貕盒拚蝺x表，見圖3
   在膜式燃?xì)獗砩显黾訙貕盒拚蝺x表，在我國(guó)哈爾濱等多數(shù)城市已經(jīng)有長(zhǎng)期成功運(yùn)用，基于成本和可靠性的因素，目前主要是一些國(guó)外的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)的企業(yè)和技術(shù)機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)這方面的研發(fā)。

3.2 國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)品的要求
    在本文的2.3中，談到了國(guó)內(nèi)外對(duì)燃?xì)怏w積貿(mào)易結(jié)算中溫度和壓力規(guī)定的要求，隨著計(jì)量技術(shù)的進(jìn)步，這些要求已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)，特別是帶有內(nèi)置機(jī)械式溫度修正裝置的膜式燃?xì)獗?，相?yīng)的產(chǎn)品在國(guó)外已經(jīng)普遍使用，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將其作為燃?xì)獗淼臉?biāo)準(zhǔn)配置，這種產(chǎn)品當(dāng)前在國(guó)內(nèi)也開始試用，國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)對(duì)其生產(chǎn)和檢測(cè)試驗(yàn)提出了具體要求。
    新國(guó)標(biāo)GB/T6968報(bào)批稿要求：新國(guó)標(biāo)在附錄D(規(guī)范性附錄)中，單獨(dú)對(duì)內(nèi)置機(jī)械式氣體溫度轉(zhuǎn)換裝置的燃?xì)獗硖岢隽松a(chǎn)和檢測(cè)試驗(yàn)的要求。
    國(guó)際法制計(jì)量組織(QIML)R137—2006的規(guī)定：在4.3.1條款中做出了規(guī)定。
    歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1359：2006的規(guī)定：其在附錄B(標(biāo)準(zhǔn))隔膜式氣表，備有內(nèi)裝的氣體溫度機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置一章中做出了規(guī)定。
    綜合以上產(chǎn)品及標(biāo)準(zhǔn)化信息，在膜式燃?xì)獗碇胁捎脵C(jī)械溫度修正的技術(shù)和內(nèi)外條件已經(jīng)具備，成本可以被接受，其技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)用并已經(jīng)成為燃?xì)獗順?biāo)準(zhǔn)配置，而電子式的溫壓修正由于成本等因素，其推廣和運(yùn)用還有待市場(chǎng)驗(yàn)證。
4 帶溫壓修正的膜式燃?xì)獗碓谶x型中應(yīng)考慮的幾點(diǎn)因素和經(jīng)濟(jì)性分析
4.1 全國(guó)主要城市的年平均溫度(供參考)。見表1
 

4.2 采用溫度修正的經(jīng)濟(jì)效益探討
    假設(shè)用戶使用1臺(tái)規(guī)格為G25的燃?xì)獗恚刻炱骄脷?.5h-3.5h，年均用量約為30000m3，壽命為10年，如果燃?xì)鈫蝺r(jià)為2元，其年輸差損失和10年累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失如表2。
    實(shí)際上，只要是年平均溫度低于15℃，采用溫度修正不僅可以帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是促進(jìn)了貿(mào)易公平，同時(shí)為燃?xì)夤具M(jìn)行輸差管控、數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證提供了借鑒和參考。隨著人們生活水平的提高和技術(shù)進(jìn)步，以及公平貿(mào)易和國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的要求，溫度修正裝置一定會(huì)成為膜式燃?xì)獗淼幕九渲谩?/span>
表2
城市
年平均
計(jì)量誤差損失%
實(shí)際損失(按單價(jià)2元/m3)
溫度(℃)
年損失量(m3)
10年損失金額(元)
北京
11.8
2.79
836
16728
天津
12.2
2.65
796
15912
石家莊
13.3
2.28
683
13668
蘭州
9.5
3.57
1071
21420
銀川
8.4
3.94
1183
23664
濟(jì)南
14.6
1.84
551
11016
西安
13.7
2.14
643
12852
太原
9.9
3.43
1030
20604
西寧
5.1
5.07
1520
30396
烏魯木齊
5.7
4.86
1459
29172
呼和浩特
6.2
4.69
1408
28152
哈爾濱
4.4
5.30
1591
31824
長(zhǎng)春
5.1
5.07
1520
30396
沈陽
7.8
4.15
1244
24888
大連
10.8
3.13
938
18768
鄭州
14.2
1.97
592
11832
拉薩
7.9
4.11
1234
24684
4.3 壓力修正選用的探討
    根據(jù)公式(1)的計(jì)算可知，結(jié)算壓力每相差1kPa，燃?xì)怏w積計(jì)量的相對(duì)誤差約帶來1%；但全國(guó)主要城市的大氣壓力與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相差不大，而一般的居民用氣因考慮安全等因素供氣壓力一般低于5kPa，同時(shí)燃?xì)庥?jì)量中如果加入壓力修正，其成本要成倍增加，因此在一般居民戶用燃?xì)獗碇休^少使用。但是由于部分城市由于歷史原因，管網(wǎng)負(fù)荷較重，在用戶用氣需求大量增加的情況下，為了保證供氣的流量，燃?xì)夤局挥刑岣咻敋鈮毫σ员ＷC用戶用氣需求，這時(shí)候就需要使用壓力修正。綜上所述，在當(dāng)?shù)卮髿鈮杭由瞎鈮毫?相對(duì)壓力)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于或者遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力時(shí)候，為保證貿(mào)易公平，在用氣量較大(工商業(yè)用戶)和條件具備(經(jīng)濟(jì)許可和計(jì)量設(shè)備具備)的情況下'在計(jì)量時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行壓力修正，國(guó)家法制計(jì)量管理部門也要積極引導(dǎo)，以保障供需雙方的利益。
5 結(jié)束語
    節(jié)能減排、燃?xì)廨敳?、燃?xì)庥?jì)量的法制管理要求和燃?xì)庥?jì)量技術(shù)的進(jìn)步，其最終均要以服務(wù)和提升老百姓的生活品質(zhì)和促進(jìn)公平貿(mào)易為主要目標(biāo)，而在低壓燃?xì)庥?jì)量中引入溫壓修正特別是溫度修正，是燃?xì)庥?jì)量發(fā)展的必然趨勢(shì)，機(jī)械式溫度修正技術(shù)正逐漸成為為膜式燃?xì)獗淼臉?biāo)準(zhǔn)配置，我們期待著能量計(jì)量從技術(shù)和成本上取得突破，雖然這還是一個(gè)漫長(zhǎng)和遙遠(yuǎn)的過程，但膜式燃?xì)獗肀貙⒈荒芰坑?jì)量產(chǎn)品所取代。
參考文獻(xiàn)
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5 膜式燃?xì)獗鞧B/T6968
 
(本文作者：陳海林 重慶前衛(wèi)克羅姆表業(yè)有限責(zé)任公司 401121)