摘要:考察燃氣(qì)(重點是天然氣(qi))計量流量計的(de)經濟性，既要🔞考(kǎo)察它們在設備(bei)采購成本和運(yùn)行維護成☂️本方(fāng)面的經濟性，更(geng)🏃‍♀️要考☎️察它們對(duì)于輸差的影響(xiang)。本文針對目前(qián)多種燃氣計量(liang)流量計 的特點(dian)，首先分析氣體(ti)超聲流量計、渦(wo)輪流量計、腰輪(lun)流量計和孔闆(pan)流量計等常見(jiàn)的天然氣計量(liàng)儀表的工作原(yuan)理、适應範圍🤩、各(gè)自特點等。接下(xià)來，從不同的角(jiǎo)度對燃氣管網(wǎng)計量輸差産生(shēng)的因素進行解(jiě)析，分析🌈不同種(zhǒng)類流量計對輸(shu)差可能造成的(de)影🔞響。最後，結合(he)常用流量計💞類(lei)型的自身特點(diǎn)和輸差🌈控制，對(dui)各類型流量計(ji)做出了經濟性(xing)的分析。
0引言.
　　天(tiān)然氣作爲清潔(jie)能源在國内能(néng)源消耗的占比(bǐ)逐年💰增長，油氣(qi)田采集油氣後(hòu)經過油氣分離(li)工藝，将天然氣(qi)通過加壓長輸(shu)管道輸送到各(gè)城市門站，再到(dao)各種燃氣用🌈戶(hù)。天然氣輸送量(liang)由燃氣管道上(shàng)安裝的流量計(jì)量儀表上的測(cè)量數據決定。在(zài)高壓天然氣輸(shū)送工程中選擇(zé)一款高精度、高(gao)穩定性、壓力🍉損(sun)失小，同時又具(ju)有經濟性的計(jì)量儀表具有重(zhòng)要🙇🏻的意義。
　　考察(chá)燃氣計量流量(liang)計的經濟性,既(jì)要考察它們在(zài)設💃備采📐購⛱️成本(ben)和運行維護成(cheng)本方面的經濟(jì)性，更要考🏒察它(ta)們對于輸🥵差的(de)影響。本文首先(xian)分析氣體超聲(sheng)流量計、渦💔輪流(liu)量計、腰輪💚流量(liang)計和孔闆流量(liang)計等常見的天(tiān)然氣計量儀表(biǎo)的工作原理、适(shi)應範圍、優缺點(diǎn)等。在此基礎上(shàng)⭐，從不同的角度(du)對燃氣計量輸(shū)差産生的因素(sù)進行解析，分析(xi)不同種類流量(liang)計對輸差可能(neng)造成的影響。最(zui)後,結合常用流(liú)量計類型的自(zì)身特.點和輸差(chà)控制，對各類型(xíng)流量計做☂️出經(jīng)濟性的分析。
1燃(rán)氣流量流量儀(yi)表
　　流量計是燃(rán)氣計量的一個(gè)重要設備,它提(ti)供了貿易計量(liang)👅或内💋部管理的(de)數據。目前國際(jì)和國内被廣泛(fàn)應用的燃氣🌈計(ji)量儀表有 氣體(ti)超聲流量計 、 渦(wo)輪流量計 、羅茨(cí)流量計以及孔(kǒng)闆流量計等。研(yán)究分析這些氣(qi)體流💯量計的性(xìng)能特點、适用範(fàn)圍,可以幫助找(zhao)到一種更準确(què)、更穩📧定和合理(li)🏒的計量手段。
1.1氣(qì)體超聲流量計(jì)
　　主流的氣體超(chao)聲流量計是基(ji)于時差法開展(zhǎn)的流量測量,其(qi)原理是測量超(chāo)聲波信号在氣(qì)體介質中✌️順向(xiàng)流和📐逆向流的(de)🈲時間差△t,在已知(zhi)一對探頭間的(de)距離L時，計算出(chu)流速V,然後乘以(yǐ)測量管段的截(jié)面積S=π*D2/4,獲得最終(zhōng)的流量值(見公(gong)式1和2)。超聲流量(liang)計工作原🏃‍♂️理見(jiàn)圖1。

　　氣體超聲流(liu)量計最大的特(tè)點是能在高壓(yā)和中低☁️壓或條(tiáo)件下準确地測(ce)量氣體的單、雙(shuang)向流量,測量範(fàn)圍寬，量程比大(da);直🔆接測量氣體(ti)的流速，測量精(jīng)度不受介質組(zǔ)分變化的✌️影響(xiang);能測量穩态及(ji)低頻脈動氣體(ti)的流量;無阻流(liú)機械部件,壓力(li)損失極小，且不(bu)會因固體雜質(zhì)導緻阻流部件(jian)損壞;--般采用多(duo)聲道的測量,可(ke)有效地減小因(yin)流場不均勻分(fen)布對測💔量結果(guǒ)的影響，并能在(zài)一個聲道出現(xiàn)故障時繼續用(yong)其它正常的聲(shēng)道進行有效測(ce)量,從🚶‍♀️而提高儀(yi)表的準确度和(hé)可靠性;适合于(yú)壓力變化範圍(wéi)大，流量波動大(dà)的應用場合。該(gāi)種♊流量計目前(qián)正在高、中、低壓(ya)各種天然氣計(ji)量應用中逐步(bu)替代渦輪流量(liang)計、腰輪流量計(jì)和 差壓式孔闆(pǎn)流量計 口。
1.2 氣體(tǐ)渦輪流量計
　　在(zài) 渦輪流量計 測(cè)量表體中裝有(you)一個葉輪，上面(mian)的葉片與被測(cè)介質流向成💃一(yi)-定角度。有流體(tǐ)通過時，它的沖(chong)力帶動葉片旋(xuan)轉❓，這個葉片的(de)旋轉速度與流(liú)體的流速成正(zhèng)比關系，而這種(zhong)葉片本身具有(yǒu)磁性🏃🏻‍♂️，它在由用(yòng)永久磁鋼和🎯線(xian)圈組成的信号(hào)檢測器中旋轉(zhuan)并切割磁力線(xiàn),由此感應出與(yu)流速成-定比例(lì)的脈沖信号，通(tong)過脈沖信号放(fang)大器獲得流量(liang)信息。
渦輪流量(liàng)計的脈沖頻率(lü)f與流經測量表(biao)體的流體的瞬(shun)時🆚流量Q成正比(bǐ)，流量方程爲:
Q=3600×f/k(3)
　　式(shi)中:k爲流量計的(de)儀表系數，3600爲換(huan)算系數。
　　渦輪流(liu)量計由其機械(xiè)結構特點決定(dìng)了其具有測量(liàng)精度高、重🈲複性(xing)好、基本無零點(diǎn)漂移等優點。但(dan)是,渦輪流量計(ji)對🍓氣體介質的(de)清潔度要求較(jiao)高，氣體的溫度(dù)🔴、粘度和密度對(duì)儀表的示值誤(wu)差也有較大的(de)影響;對氣流脈(mo)動和漩渦流敏(mǐn)感，防氣🤩流沖擊(jī)能力差，容易損(sǔn)壞;量程範圍相(xiang)對有限;且在使(shǐ)用一段時間後(hou)軸承間隙加大(da),測量精🥰度呈現(xian)變負的趨勢。
1.3羅(luo)茨流量計
　　羅茨(cí)流量計也稱腰(yao)輪流量計,它是(shì)利用2個橢圓形(xing)的機械測量🥰元(yuán)件把被測介質(zhi)分割成單個已(yi)知的體積部分(fèn)，通過計量室逐(zhú)🔅次、重複地充滿(man)和排放該🐅體積(jī)部分流體的次(ci)數來計算被測(cè)介質的流量體(ti)㊙️積總量。
　　羅茨流(liu)量計優點是:計(ji)量腔保持一定(ding)的容積，很少受(shou)紊流及脈♋動流(liu)的影響;無須前(qián)後直管段;受被(bèi)測氣體🚶‍♀️介質的(de)粘度等物理性(xing)質、流動狀态的(de)影響小，可測量(liàng)不易測🍉量的脈(mò)動流量;适用的(de)量程、溫度範🏃🏻圍(wei)寬，安裝🌂要求不(bu)高。
但是,羅茨流(liu)量計對氣體的(de)清潔度要求較(jiào)高,含有油👨‍❤️‍👨污和(hé)雜質時要預先(xiān)處理，加裝過濾(lü)器;當流量增加(jia)時，壓力損失也(yě)增大;使用一定(dìng)時間後，腰輪與(yu)計量腔體間的(de)間隙會增🛀🏻大，影(ying)響測量精度;運(yun)行維護工作量(liang)大;大口徑時價(jià)格較貴📞,經濟性(xìng)變🔞差[3。
1.4孔闆流量(liang)計
　　孔闆流量計(ji) 是差壓式流量(liang)計,它是由一次(ci)檢測件(節流件(jian))和二次裝置( 差(cha)壓變送器 和流(liú)量顯示儀)組成(cheng)。當被測介質通(tong)過節流件時局(jú)部産✏️生收縮㊙️,流(liu)速增加，在節流(liu)件後面産生靜(jing)壓力，由此在節(jie)流件前後産生(shēng)了壓差，而此壓(ya)差随流量的變(biàn)化而變化，流量(liàng)大則壓差就大(dà)。作爲二次裝置(zhi)的差壓變送器(qi)測量節流件前(qian)後的壓差，計算(suàn)出對應的流量(liang)值✂️孔闆流量計(jì)工作原理見圖(tú)2

孔闆流量計的(de)優點是結構簡(jiǎn)單、制造、加工和(hé)使用方便。
　　但該(gāi)種流量計對壓(ya)力、流量的适應(yīng)性差，特别是大(da)口徑🍉的孔闆流(liu)量計由于靜壓(yā)力差測量的誤(wu)差，會造成🐪流量(liang)計的🌈綜合不确(què)定度增大;對流(liu)場的要求❌比較(jiào)苛刻，需要的前(qián)直管段非常長(zhang);壓損大;上遊易(yi)積液;孔闆損耗(hào)快，維修維護率(lü)高[49
2燃氣計量輸(shū)差産生的原因(yin)
　　輸差是燃氣在(zai)輸送過程中輸(shu)人和輸出在量(liàng)值上産生的差(cha)異，即Q差=Q進-Q出。從(cong)理論上講，在-個(gè)全封閉的輸送(song)管網中，隻要輸(shū)🏒送管道沒有洩(xiè)漏，就沒有輸差(cha)産生。但在實際(ji)的油氣計量過(guò)程中,在輸人的(de)流量和輸出的(de)流量之間會出(chū)現一些偏差量(liang)。細分下來主要(yao)是由以下幾方(fāng)面造成的。
2.1測量(liàng)儀表引出的偏(pian)差
　　燃氣計量的(de)量值确定是靠(kào)測量儀表完成(cheng)的，而測量儀表(biao)的測量誤差值(zhi)不會是0%，在計量(liang)儀表選型的🔞初(chu)期，如果沒有仔(zǎi)細考慮計量的(de)流量範圍(用氣(qì)量的多少)、工作(zuò)壓力的适用範(fàn)圍、氣體介質的(de)工藝處理結果(guǒ)及使用現場⭐的(de)工況條🐪件等影(yǐng)響因素,使流🤞量(liàng)測量儀表工作(zuò)在一一個不适(shi)合的工況條件(jian)下，就會造成計(ji)量誤差值。另外(wai)，各種原理的流(liu)量🎯計對🔴安裝條(tiao)件的要求⛹🏻‍♀️也是(shi)不同的，如前㊙️後(hou)直管段長度要(yao)求、流量計前端(duan)過😘濾器的要求(qiu)、新管道吹掃流(liu)程的要求、單向(xiàng)流流量計的流(liu)向要求、儀表潤(rùn)滑油的選擇要(yao)求等等。如果沒(mei)有按照要求進(jin)行安裝，就會影(ying).響燃氣的💋計量(liàng)準确度。選擇量(liang)程寬、對工況适(shi)應能力更強的(de)流量計類型，如(rú)超聲波流量計(ji)，有助于🍉避免這(zhè)一問題門。
　　另外(wài)，目前在天然氣(qì)主幹網的門站(zhan)均已采用高精(jing)度的氣體超聲(sheng)流量計,而面向(xiàng)中小用戶的流(liú)量計很多仍是(shi)采用孔闆流量(liang)🔴計、渦輪流量計(ji)或羅茨流量計(jì)。孔闆流量計的(de)測量精度本身(shēn)就🏃🏻‍♂️不高，渦輪或(huò)💋羅茨流量✏️在使(shi)用一段時間後(hou)由于軸承的磨(mó)損或氣體介質(zhi)中污物的影響(xiang)，往往造成測量(liàng)精度的大幅下(xià)降。也就是🥰說，由(yóu)于在輸人和輸(shu)出端采用了準(zhǔn)确度不同的流(liú)量計，也會加劇(jù)燃氣輸差呵。
2.2管(guǎn)存氣體量值的(de)偏差
　　天然氣管(guǎn)輸系統中由于(yu)環境溫度、輸氣(qì)壓力和溫度的(de)變化，被測天然(ran)氣的組分也會(hui)發生變化，這會(hui)🔆導緻管道中的(de)管存天然氣的(de)量值發生變化(huà),如式(4)所示:

23管網(wang)洩露
　　燃氣管網(wǎng)在運行的過程(chéng)中，由于溫度的(de)變化和應力的(de)作用💋，不🔞可避免(mian)地發生滲漏，這(zhè)種滲漏主要發(fa)生在管道🙇‍♀️及法(fa)蘭密封處;管網(wǎng)老化鏽蝕破損(sǔn)，在改造施工🧑🏾‍🤝‍🧑🏼過(guò)程中的野蠻操(cāo)作，也可能會造(zào)成燃氣的洩漏(lou)。
2.4流量計運行維(wéi)護的影響
　　機械(xie)式的流量計，包(bao)括渦輪、羅茨、孔(kong)闆等，需要定期(qī)👅進🧡行維🌈護。如果(guǒ)疏于維護，沒有(yǒu)按照規範加注(zhu)潤滑油，沒有更(geng)換磨損的部件(jian)，或者沒有定期(qi)清理或排放過(guo)濾🌐器中的油水(shui)雜物等,也會使(shǐ)儀表随着時間(jiān)㊙️的推移，準确度(du)逐步下降。而超(chao)聲流量計基本(ben)上可以免維護(hu)，有效避免了這(zhe)一問題叨]
2.5經營(yíng)管理方面産生(shēng)的偏差
　　有些輸(shū)氣管網還未實(shí)現計量系統自(zì)動化的管理，設(shè)備停📐運♈或維修(xiū)信息不夠及時(shi)和完善;天然氣(qì)氣體組分發生(shēng)變化時沒有及(ji)時準确地更新(xīn)各類計‼️量儀表(biao)中的組分信息(xi);量值計算和統(tong)計時間的節點(diǎn)不完全一緻,造(zào)成流量計量🍓儀(yí)表的統計周期(qī)不㊙️完全統一;未(wèi)🏃🏻按規定的時間(jiān)對計量以及相(xiàng)關聯的⭕溫度和(he)壓力🔆等儀表進(jìn)行周期檢定或(huo)校準等等,均會(hui)造成--定程度的(de)輸入和輸出量(liàng)值的偏差。
　　相比(bi)于傳統的機械(xie)式流量計,超聲(sheng)流量計具有代(dài)際優勢👉，智能化(hua)程度高，便于進(jin)行計量系統的(de)智能化管理圖(tú)。
3流量計經濟性(xing)分析
3.1設備采購(gou)成本
　　在設備采(cai)購價格方面，雖(sui)然超聲流量計(jì)近年來的🏃價格(ge)已大🤟幅下降了(le)超過50%,但傳統的(de)機械式流量計(jì)仍然具有一.定(dìng)優勢。在小口徑(jìng)時，羅茨和渦輪(lún)價格具有相對(duì)優勢👈,而在大🌈口(kou)徑時,孔闆更有(yǒu)優勢。但是，通過(guo)第2節的内容我(wo)們已經了解到(dào)，超聲流量計在(zai)🙇🏻精度等級，量程(chéng)範圍，對工藝條(tiáo)件的适應性等(děng)方面具有諸多(duō)優勢☔。因此，在作(zuo)出采購決策時(shi)切不能以初始(shǐ)的設備采購成(cheng)本作爲主要考(kao)量。況且，由于超(chāo)🥵聲流量計沒有(you)機械部件損耗(hao)，不會因爲固體(ti)雜質導緻阻流(liu)部件損壞，因而(er)使用壽命長因(yīn)此如🈲果按一定(ding)時期内折舊成(chéng)本來看的話,超(chao)聲流✂️量計更具(jù).有綜合性價比(bǐ)優勢。
3.2運行維護(hù)成本
　　渦輪和羅(luó)茨流量計等機(jī)械式流量計由(you)于有轉.動部件(jiàn),需要定期加注(zhù)潤滑油;随着使(shǐ)用時間變長，會(hui)出現機械⭐磨損(sǔn);由于存在阻流(liú)部件，容易因固(gù)體雜質造成🔴流(liú)量計損壞。超聲(sheng)流量計沒有機(ji)械轉動部件，沒(méi)有阻🆚流部件，不(bu)易損壞，且超聲(sheng)流量📐計本身.的(de)♈智能、自動化♊程(chéng)度高，具有免維(wei)護、少維護的特(te)點，維❌護成本極(jí)低。因此在運行(háng)維護成本方面(miàn)具有明顯優勢(shì)。
3.3輸差控制
　　相比(bǐ)于設備采購成(cheng)本和運行維護(hù)成本，輸差的金(jīn)♍額有可能會大(dà)得多,因此在分(fèn)析流量計經濟(ji)性時💯一定不能(néng)☁️忽略其在輸差(chà)控制方面的影(ying)響。從第三節的(de)内容我們可以(yi)看到,輸差❗産生(shēng)的原因主要有(yǒu)五個方面:1)測量(liang)儀表引出的偏(piān)差;2)管存氣⛱️體量(liàng)值的偏差;3)管網(wang)洩露;4)流量計運(yun)行維護的影響(xiang);5)經營管理方面(mian)産生的偏差。其(qi)中，第1)、4)、5)項都與流(liú)量計直接相關(guan)🎯[10]。
做爲更新型的(de)流量計，超聲流(liu)量計相對于傳(chuan)統
　　機械式流量(liàng)計來說具有代(dài)際優勢,因測量(liang)儀表引出.的偏(piān)差而導緻輸差(chà)的可能性更低(di);由于其幾乎💛免(mian)維護，因流量計(ji)運行維護的影(yǐng)響而導緻輸差(chà)的可能性也更(gèng)小;由于超💛聲流(liú)量計智能化程(chéng)度高，也有助于(yú)減少因經營管(guan)理方面産生的(de)偏差。
4結語
　　與渦(wo)輪、羅茨、孔闆等(děng)傳統流量計相(xiang)比，超聲流量計(jì)更🐇具經濟性，理(lǐ)由是:1)雖然--次性(xìng)采購成本較高(gāo)，但性價比好，且(qiě)按--定時期内折(shé)舊成本來看的(de)話可能更具有(yǒu)價格優勢;2)不易(yì)損壞，維護非常(chang)簡單，維護成本(běn)極低，因此在運(yun)行維護成本方(fang)面具有明🔴顯優(yōu)勢;3)作📧爲更新型(xing)的☀️流量計，超聲(shēng)流量計相對于(yu)傳統機械🌈式流(liu)量計更有🏃🏻利于(yú)輸差控制🔆。

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