上海金山天然氣有限公司 朱 強(qiáng)

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，天然氣用戶數(shù)量逐年增加，其中非居民營(yíng)業(yè)用戶增量尤為明顯。由于用氣量的不斷增加，購(gòu)銷差量上所體現(xiàn)出來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題越來(lái)越明顯。有效控制購(gòu)銷差率是體現(xiàn)燃?xì)怃N售企業(yè)管理水平的最佳途徑，上海金山天然氣有限公司經(jīng)過(guò)兩年多時(shí)間，探索區(qū)域燃?xì)庥?jì)量在購(gòu)銷上降差、增效的新途徑，從而有效提高了企業(yè)的管理水平。

1 概述

燃?xì)怃N售企業(yè)計(jì)量差居高不下困擾著自身的發(fā)展。就上海金山天然氣有限公司而言，雖然近幾年逐步加大計(jì)量增效力度，如加強(qiáng)門(mén)站一級(jí)/二級(jí)計(jì)量管理、戶內(nèi)無(wú)線遠(yuǎn)程計(jì)量管理、大企業(yè) SCADA加體積修正儀計(jì)量管理等，這些計(jì)量措施的落實(shí)也確實(shí)在經(jīng)營(yíng)上收到了較好的效果，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為了進(jìn)一步科學(xué)、合理地提高對(duì)燃?xì)庥?jì)量差的管理，上海金山天然氣有限公司引入了先進(jìn)的超聲波計(jì)量表，用計(jì)量數(shù)據(jù)結(jié)合以往實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及管理辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。即在公司范圍內(nèi)各管網(wǎng)進(jìn)行等級(jí)計(jì)量的前提下，采用超聲波計(jì)量表對(duì)區(qū)域進(jìn)行區(qū)域計(jì)量試驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)庥?jì)量上降差、增效的管理效果。

2 超聲波計(jì)量計(jì)與渦輪流量計(jì)性能對(duì)比

目前大流量計(jì)主要使用渦輪流量計(jì)。為了測(cè)試超聲波計(jì)量表與渦輪流量計(jì)的各自性能，在以下幾個(gè)方面對(duì)二者進(jìn)行了對(duì)比分析。

2.1 計(jì)量原理

渦輪流量計(jì)是速度式流量計(jì)中的主要種類，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量；超聲波流量計(jì)采用時(shí)差法進(jìn)行流量測(cè)量，利用聲波在氣體中沿順流傳播的時(shí)間和沿逆流傳播的時(shí)間差來(lái)進(jìn)行流速測(cè)量。

2.2 測(cè)量范圍

渦輪流量計(jì)測(cè)量范圍是20 ～ 400 m3/h；超聲波流量計(jì)測(cè)量范圍為 2 ～ 300 m3/h(始動(dòng)流量0.7 m3/h)。

2.3 日常管理

渦輪流量計(jì)的測(cè)量元件是轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，并使用了軸承，在使用過(guò)程中應(yīng)勤于加油，定期維護(hù)；超聲波流量計(jì)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)可動(dòng)部件，日常維護(hù)量幾乎為零，從而提高了產(chǎn)品耐用性，降低了人工成本。超聲波流量計(jì)和渦輪流量計(jì)性能對(duì)比匯總見(jiàn)表1。

表1 超聲波流量計(jì)和渦輪流量計(jì)性能對(duì)比(口徑同為80 mm)

3 應(yīng)用實(shí)例

某一試點(diǎn)中心的天然氣使用點(diǎn)較為分散，管道從總表房出去后在各個(gè)用氣點(diǎn)都有分計(jì)量表計(jì)量。如食堂、工作室、操作室等地方均采用G2.5、G4、G6的皮膜表計(jì)量，另有鍋爐采用G40腰輪表計(jì)量。

為探索區(qū)域計(jì)量在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的可靠性和先進(jìn)性，在該試點(diǎn)中心的調(diào)壓器(PRS-300-1SB-2/3)實(shí)施區(qū)域計(jì)量改造，以超聲波流量計(jì)應(yīng)用作為試點(diǎn)，取代下游的14臺(tái)計(jì)量分表(12臺(tái)膜式燃?xì)獗怼?臺(tái)腰輪表)。同時(shí)在超聲波流量計(jì)后串聯(lián)了1臺(tái)渦輪流量計(jì)，以進(jìn)行超聲波流量計(jì)和渦輪表計(jì)量對(duì)比分析。該試點(diǎn)中心簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 某試點(diǎn)中心流量計(jì)量流程示意

調(diào)壓器出口配置1臺(tái)精度等級(jí)為1.0級(jí)的某品牌智能一體型超聲波流量計(jì)作為區(qū)域計(jì)量總表。為了取得最佳的測(cè)試效果，本項(xiàng)目委托燃?xì)庠O(shè)備有限公司整體設(shè)計(jì)組裝施工，盡量降低由于施工人員安裝不當(dāng)產(chǎn)生的相對(duì)誤差。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)壓設(shè)備的使用情況，在進(jìn)氣口閥門(mén)后加裝了整流器，超聲波流量計(jì)前直管段＞3D，后直管段＞2D，超過(guò)安裝整流器必須的直管段距離 100%，使得流場(chǎng)較為充分，流速平均。

4 實(shí)施成效

4.1 計(jì)量管理成效

從2017年5月10日當(dāng)天的數(shù)據(jù)記錄看到，壓力值在102.2～103.1 kPa之間，溫度值在16～21.3 ℃之間。超聲波的瞬時(shí)流量顯示值和渦輪表修正儀的瞬時(shí)流量顯示值相差在1.2%左右，但對(duì)累計(jì)流量對(duì)比分析時(shí)卻存在較大的影響，數(shù)據(jù)分析見(jiàn)表2(表2中輸差率為超聲波用氣量和渦輪用氣量的差值與超聲波用氣量的比值)。

表2 2017年5月10日累計(jì)流量數(shù)據(jù)對(duì)比

從試驗(yàn)過(guò)程中觀察到，在整點(diǎn)分段進(jìn)行累計(jì)流量對(duì)比時(shí)誤差平均在5.2%左右。此測(cè)試是作為區(qū)域總表方式與渦輪流量計(jì)進(jìn)行的對(duì)比測(cè)試，后面有多個(gè)用氣單位，用氣波動(dòng)大，出現(xiàn)累計(jì)流量誤差大的原因主要分析來(lái)自于渦輪流量計(jì)小流量無(wú)法計(jì)量造成。其中17:00－17:30這個(gè)時(shí)間段該試點(diǎn)中心用氣量最小，超聲波流量計(jì)計(jì)量為0.8 m3，而渦輪流量計(jì)沒(méi)有任何計(jì)量屬于漏計(jì)狀態(tài)。所以在日常出現(xiàn)大表小流量現(xiàn)象情況下，超聲波流量因始動(dòng)流量較小，對(duì)購(gòu)銷差管理較為有利。

4.2 直接經(jīng)濟(jì)成效

區(qū)域超聲波流量計(jì)在燃?xì)庥?jì)量上降差、增效的新途徑不僅在計(jì)量表的選型及日常維護(hù)上有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)通過(guò)此次利用超聲波流量計(jì)測(cè)量范圍大的特點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)試，可以顯見(jiàn)其顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2.1 超聲波計(jì)量數(shù)據(jù)作為貿(mào)易結(jié)算直接增加的效益

截止2019年5月采用超聲波流量計(jì)作為試點(diǎn)中心區(qū)域計(jì)量，直接減少差量1.93萬(wàn)m3，每月平均減少差量 805 m3/月，直接收益金額累計(jì)為 7.57萬(wàn)元，每月平均增加3 000元。

4.2.2 超聲波流量計(jì)與渦輪表流量計(jì)在計(jì)量上增加的效益

從試點(diǎn)周期可以看出超聲波流量計(jì)與渦輪表數(shù)據(jù)上的優(yōu)勢(shì)，超聲波流量計(jì)比渦輪表減少差量1.07萬(wàn)m3，每月平均減少差量446 m3/月。

5 結(jié)語(yǔ)

超聲波流量計(jì)在燃?xì)庥?jì)量上降差、增效的新途徑表明，在滿足前后直管段條件下，單聲道超聲波流量計(jì)的性能得以體現(xiàn)，尤其在小流量計(jì)量方面比渦輪流量計(jì)更有明顯優(yōu)勢(shì)。并且隨著時(shí)間的推移，渦輪，腰輪流量計(jì)的計(jì)量精度一定會(huì)隨之下降，而超聲波流量計(jì)在精度穩(wěn)定性方面則可以長(zhǎng)期保持不變。

超聲波流量計(jì)流量范圍廣，無(wú)論是新裝用戶或是舊表改造，都可以靈活的用小口徑超聲波流量計(jì)來(lái)替代大口徑皮膜表和渦輪流量計(jì)，比如DN50超聲波流量計(jì)就可以達(dá)到DN80渦輪流量計(jì)的量程范圍。相對(duì)在管道選配，閥門(mén)及其他零配件的選擇上可以降低成本，同時(shí)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)可動(dòng)部件，在后期使用中能做到基本免維護(hù)，省心省力。

超聲波流量計(jì)因其有超大量程比，本次通過(guò)探索其在燃?xì)庥?jì)量上降差、增效的新途徑，若用作居民小區(qū)總表配合目前成熟的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳技術(shù)，則可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)城區(qū)輸差的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。如果用作商業(yè)圈區(qū)域計(jì)量，則可以進(jìn)一步提高區(qū)域燃?xì)庥?jì)量差，從而提高燃?xì)庥?jì)量降差管理，也可以實(shí)時(shí)了解整個(gè)城市的輸差、以及用氣高峰等數(shù)據(jù)。在燃?xì)夤竟芫W(wǎng)運(yùn)營(yíng)調(diào)度管理、計(jì)量輸差查找、管道泄漏安全等方面可以提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支撐，以解決目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市管網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)輸差管理、管道破裂預(yù)知、調(diào)峰用氣等難題。