摘要：本文簡(jiǎn)要分析了工作段流量與流量計(jì)計(jì)量精度的關(guān)系，指出了常用流量計(jì)所存在的不足之處。介紹了組合式流量計(jì)的原理及其在城市燃?xì)夤こ讨械膽?yīng)用。

關(guān)鍵詞：供銷差率 工作流量 計(jì)量精度 組合式流量計(jì) 應(yīng)用

一、 前言

天然氣具有優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。隨著西氣東輸管線工程的建成和發(fā)展，天然氣不僅越來越多地進(jìn)入尋常百姓的家庭，提高了人們的生活質(zhì)量，而且在城市餐飲業(yè)、直燃機(jī)、工業(yè)生產(chǎn)線及汽車加氣等各類領(lǐng)域都得到的廣泛的應(yīng)用。天然氣的使用正成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚沫h(huán)節(jié)，而天然氣流量計(jì)量是天然氣供應(yīng)和銷售的重要組成部分，是天然氣貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)；保證天然氣在銷售過程中計(jì)量的準(zhǔn)確，減少計(jì)量損失已成為天然氣經(jīng)營(yíng)企業(yè)普遍關(guān)注的和亟待解決的問題。根據(jù)用氣企業(yè)使用的燃燒設(shè)備的不同及用氣量大小變動(dòng)情況，選擇合適類型，恰當(dāng)計(jì)量量程的燃?xì)饬髁坑?jì)，是提高計(jì)量的準(zhǔn)確度，減少燃?xì)馄髽I(yè)供銷差率的簡(jiǎn)捷而又有效的手段。城市燃?xì)夤こ讨?，用氣單位往往燃燒設(shè)備多、額定用量大、高峰用氣時(shí)間短、用氣量波動(dòng)范圍大，因此選擇的流量計(jì)必須既能滿足大流量時(shí)的計(jì)量要求，又能在較小流量時(shí)也具有良好的計(jì)量精度，也就是說流量計(jì)應(yīng)具有較寬的量程范圍和對(duì)低流量的測(cè)量有較高的精度。

二、 工作流量對(duì)流量計(jì)計(jì)量精度的影響

流量計(jì)的性能指標(biāo)通常包括公稱通徑、始動(dòng)流量、量程范圍（或最大流量和量程比）、最大工作壓力、最大流量狀態(tài)下壓力損失等幾項(xiàng)。工作流量的大小對(duì)流量計(jì)計(jì)量精度有直接的影響。當(dāng)通過流量計(jì)的流量低于始動(dòng)流量值時(shí)，由于流量太低，流量計(jì)的檢測(cè)元件無法檢測(cè)到流量的存在，因而流量計(jì)就無法計(jì)量。當(dāng)通過流量計(jì)的流量高于流量計(jì)所能測(cè)定的最大流量時(shí)，由于流量過大，流速過快，流量計(jì)檢測(cè)元件無法進(jìn)行正常檢測(cè)，除產(chǎn)生較大的誤差外，還會(huì)影響流量計(jì)的使用壽命。當(dāng)流量大于始動(dòng)流量小于測(cè)量量程的下限流量值時(shí)，測(cè)得的流量精度無法保證，誤差也很大。因此，選定的流量計(jì)的量程范圍必須包含檢測(cè)對(duì)象在各個(gè)時(shí)間段的工作流量值。

實(shí)際使用過程中，流量計(jì)受到環(huán)境條件的影響較大，不僅有外界的震動(dòng)，電磁的輻射，而且管內(nèi)氣體的脈動(dòng)沖擊也影響著流量計(jì)的檢測(cè)元件。實(shí)際使用過程表明，當(dāng)流量計(jì)經(jīng)常接近下限流量范圍工作時(shí)，已很難保證流量計(jì)的計(jì)量精度，特別是對(duì)于有轉(zhuǎn)動(dòng)部件的羅茨流量計(jì)和渦輪流量計(jì)來說。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，由于磨損等原因，小流量段的計(jì)量精度很難保證。

大部分工廠生產(chǎn)的1.5級(jí)帶溫度壓力補(bǔ)償裝置的羅茨流量計(jì)和渦輪流量計(jì)出廠時(shí)標(biāo)定的最大允許誤差如下表所示：

從表中可以看出，當(dāng)工作流量在Qmin～0.2Qmax之間時(shí)，流量計(jì)所測(cè)得的流量值誤差較大。

綜上所述，在選擇流量計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使工作流量包括在流量計(jì)量程的0.2Qmax~Qmax范圍內(nèi)，同時(shí)流量計(jì)的下限流量值也應(yīng)盡量小，這樣就更能保證計(jì)量的準(zhǔn)確度。

三、 流量計(jì)的選擇

對(duì)于量程上限值較大的流量計(jì)，無論是始動(dòng)流量小，量程比大的羅茨流量計(jì)，還是始動(dòng)流量較大，量程比也較大的渦輪流量計(jì)，或是始動(dòng)流量大，量程比小的旋進(jìn)流量計(jì)，其0.2Qmax與Qmin相比較都有較大的差值。而用氣量波動(dòng)范圍較大的燃?xì)庥脩?，高峰用氣時(shí)間不會(huì)占據(jù)較長(zhǎng)的時(shí)間，通常時(shí)間的用氣量都不會(huì)很大，當(dāng)用氣流量介于Qmin~0.2Qmax時(shí)，無論是帶溫度和壓力補(bǔ)償裝置的羅茨流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，旋進(jìn)流量計(jì)都無法準(zhǔn)確地測(cè)出此時(shí)的流量值。因此盡量選擇Qmin與0.2Qmax相近，而Qmin值又盡量小的流量計(jì)是減少計(jì)量誤差，提高計(jì)量精度的有效方法。而現(xiàn)有任何的一種流量計(jì)都無法達(dá)到上述要求，但組合式流量計(jì)卻能較好地滿足這一要求。

四、組合式流量計(jì)的原理

組合式流量計(jì)將工作流量分為大小兩段計(jì)量，根據(jù)所有燃燒設(shè)備的最大用氣量Qmax選定主流量計(jì)，根據(jù)單一燃燒設(shè)備的最小用氣量Qmin值與0.2Qmax值選定輔助流量計(jì)，并使主輔流量計(jì)量程部分覆蓋，通過流量控制閥組合在一起，使流量計(jì)能測(cè)量波動(dòng)范圍較大的流量，其示意圖如下所示：

 

組合式流量計(jì)流量控制模式如下圖所示：

 

組合式流量計(jì)的測(cè)量原理是：當(dāng)通過流量計(jì)的流量為零時(shí)，主流量控制閥接受主流量計(jì)的信號(hào)關(guān)閉，輔流量控制閥開啟，此時(shí)輔流量計(jì)處于等待流量通過的狀態(tài)；當(dāng)輔流量計(jì)有流量通過，并且流量低于輔流量計(jì)設(shè)置的切換流量上限值時(shí)，流量經(jīng)輔管線流動(dòng)，由輔流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。當(dāng)工作流量上升到高于輔流量計(jì)設(shè)置的切換流量上限值時(shí)，則輔流量計(jì)發(fā)送電信號(hào)至主流量計(jì)，然后由主流量計(jì)控制閥接受主流量計(jì)信號(hào)而打開，待主流量計(jì)進(jìn)入計(jì)量狀態(tài)后，副流量計(jì)控制閥關(guān)閉。當(dāng)流量下降到主流量計(jì)設(shè)置的切換流量下限值時(shí)，主流量計(jì)發(fā)出電信號(hào)到輔流量計(jì)，輔流量控制閥接受輔流量計(jì)的信號(hào)而打開，由輔流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，主流量計(jì)控制閥接受主流量計(jì)的信號(hào)而關(guān)閉。由于主流量計(jì)的下限切換流量與輔流量計(jì)的上限切換流量之間存在有一定的閾值，可避免主輔流量計(jì)之間頻繁的切換。組合式流量計(jì)能根據(jù)工作流量的大小，自動(dòng)選擇測(cè)量范圍不同的流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，達(dá)到了擴(kuò)大計(jì)量范圍的目的，同時(shí)也解決了小流量通過時(shí)流量計(jì)不計(jì)量或計(jì)量不準(zhǔn)確的問題。

組合式流量計(jì)中，主流量計(jì)可根據(jù)用氣設(shè)備最大用氣量選擇智能渦輪流量計(jì)或者智能旋進(jìn)流量計(jì)；小流量計(jì)根據(jù)用氣設(shè)備的最小用氣量選擇智能羅茨流量計(jì)。主輔流量計(jì)的切換流量下限值和上限值根據(jù)用氣負(fù)荷分布情況要求設(shè)備制造廠家進(jìn)行設(shè)定。

主輔流量計(jì)的流量控制閥選用零壓損球閥，流量計(jì)內(nèi)置鋰電池組，在沒有外電源的情況下，可供系統(tǒng)正常使用半年以上。若用外接電源，外接電源為DC24V±15%，這樣其內(nèi)置電池可長(zhǎng)期工作。由于閥門頻繁切換，最好用外接電源，這樣可以保證裝置的長(zhǎng)期正常工作。

五、組合式流量計(jì)的應(yīng)用

    中小型工業(yè)用戶和大型公建用戶（比如酒店），該類用戶的特點(diǎn)是用氣設(shè)備多，額定用氣量大，所有設(shè)備同時(shí)使用的時(shí)間不長(zhǎng)，每天往往階段性出現(xiàn)用氣量的高峰和低谷，而且用中小流量氣的時(shí)間較長(zhǎng)，因此選擇單一的流量計(jì)已無法滿足所有流量段的計(jì)量要求。此時(shí)，可以選擇大通徑的渦輪流量計(jì)或旋進(jìn)流量計(jì)作為主流量計(jì)來測(cè)量大流量段的流量，選擇小通徑的羅茨流量計(jì)來測(cè)量小流量段的流量，把大小兩只流量計(jì)組合在一起進(jìn)行流量測(cè)定，就能較精確地測(cè)量各流量段的流量，達(dá)到提高對(duì)此類用戶的用氣計(jì)量精度，減少燃?xì)馄髽I(yè)的供銷差率的目的。

 

(本文作者：徐文豪 浙江省諸暨市天然氣有限公司)