＊姜曉凱

（中石化天然氣分公司河南天然氣銷售中心 河南 457000）

1.前言

城鎮(zhèn)燃?xì)廨敳钍浅擎?zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)管理的一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接關(guān)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(jì)量器具的選型及準(zhǔn)確性是影響供銷輸差的最重要的因素。城鎮(zhèn)燃?xì)庖驗(yàn)槠溆脷馐芗竟?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(duì)流量計(jì)的計(jì)量下限和上限有很高的要求。本文將介紹城鎮(zhèn)燃?xì)獬Ｓ玫囊恍┝髁坑?jì)，重點(diǎn)介紹其原理及計(jì)量特性，針對(duì)不同的用氣環(huán)境選擇合適的流量計(jì)，從而確保計(jì)量準(zhǔn)確性，減少企業(yè)供銷輸差，提高企業(yè)經(jīng)營效益。

2.城鎮(zhèn)燃?xì)庥脷庖?guī)律

(1)受季節(jié)溫度影響規(guī)律

溫度對(duì)天然氣使用的影響主要體現(xiàn)在低溫時(shí)需采用燃?xì)獗趻鞝t或者集中鍋爐供暖，導(dǎo)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?xì)夤境菂^(qū)用氣為例，冬季單日用氣總量可達(dá)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(diǎn)至早7點(diǎn)，中午11點(diǎn)至12點(diǎn)，晚上5點(diǎn)至7點(diǎn)時(shí)間段為用氣高峰，其余時(shí)間段為用氣低谷，晚高峰用氣時(shí)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(jì)都存在計(jì)量范圍，即計(jì)量下限和上限，以上規(guī)律導(dǎo)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(jì)量下限和上限的現(xiàn)象，甚至超量程運(yùn)行，形成計(jì)量誤差，長期運(yùn)行給燃?xì)夤編砉╀N輸差。

3.城鎮(zhèn)燃?xì)獬Ｓ昧髁坑?jì)

城鎮(zhèn)燃?xì)庀到y(tǒng)一般從門站下氣后進(jìn)入城市中壓管網(wǎng)，自中壓管網(wǎng)分支進(jìn)入小區(qū)調(diào)壓柜，經(jīng)過調(diào)壓成為低壓進(jìn)入小區(qū)管網(wǎng)，最終進(jìn)入民用戶。計(jì)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(jì)量表）四級(jí)，稱為“四級(jí)計(jì)量、三級(jí)輸差”管控。結(jié)合城鎮(zhèn)燃?xì)夤鈮毫Φ?、波?dòng)大的特點(diǎn)，經(jīng)常使用的城鎮(zhèn)燃?xì)饬髁坑?jì)主要有膜式流量計(jì)（皮膜表）、氣體腰輪流量計(jì)（羅茨表）、渦輪流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、渦街流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。

(1)膜式流量計(jì)

工作原理：膜式流量計(jì)（皮膜表）屬于容積式流量計(jì)，是利用氣體在表內(nèi)流動(dòng)過程中的壓力差作為驅(qū)動(dòng)力，燃?xì)獗碛勺笥覂蓚?cè)相同的兩個(gè)氣室組成，每個(gè)氣室被柔性膜片分成相同的兩個(gè)小測量室。當(dāng)氣體依次進(jìn)入四個(gè)小測量室時(shí)，驅(qū)動(dòng)膜片來回?cái)[動(dòng)。膜片的擺動(dòng)帶動(dòng)雙曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，使閥蓋轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使測量室循環(huán)充氣和排氣，從而使燃?xì)獗硌h(huán)運(yùn)動(dòng)。通過偏心齒輪帶動(dòng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，從而顯示體積。

特點(diǎn)：膜式流量計(jì)主要應(yīng)用于用氣量比較小的居民及小商業(yè)用戶，其型號(hào)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(yuǎn)傳表，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程控制以及溫度補(bǔ)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(shí)優(yōu)先選擇膜式流量計(jì)，最大流量100m3/h不推薦膜式流量計(jì)。

(2)氣體腰輪流量計(jì)(羅茨表)

氣體腰輪流量計(jì)（羅茨表）是城鎮(zhèn)燃?xì)馐褂米顝V泛的流量計(jì)，主要由外殼、腰輪組件（即內(nèi)部測量元件）、齒輪與計(jì)數(shù)組件等構(gòu)成。工作原理是利用兩個(gè)腰輪，把流體分割成單個(gè)的體積部分連續(xù)輸送，利用齒輪和計(jì)數(shù)組件計(jì)量出流體總體積量。

當(dāng)有氣體進(jìn)入流量計(jì)時(shí)，在進(jìn)出口壓差的作用下，兩個(gè)腰輪將進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)進(jìn)氣壓力大于出氣壓力時(shí)，兩個(gè)腰輪旋轉(zhuǎn)，從而將氣體排出。當(dāng)兩個(gè)腰輪各完成一周的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所排出的氣體體積為一個(gè)值，重復(fù)過程到計(jì)數(shù)裝置實(shí)現(xiàn)累計(jì)流量計(jì)量。

特點(diǎn)：氣體腰輪流量計(jì)是城鎮(zhèn)燃?xì)饽壳皽y量精度比較高的流量計(jì)之一，一般準(zhǔn)確度達(dá)到1.0級(jí)或更高；流量范圍寬，流量比可達(dá)1:60；氣體腰輪流量計(jì)對(duì)氣質(zhì)要求比較高，上游一般須安裝相應(yīng)規(guī)格的過濾器并定期清洗?？伤交蛘叽怪卑惭b，垂直安裝時(shí)氣流應(yīng)自上而下。該表靈敏度高，其小流量的始動(dòng)流量低。

適用范圍：氣體腰輪流量計(jì)的最佳測量范圍為40～650m3/h，在用氣負(fù)荷最大流量在大于40m3/h小于300m3/h的范圍時(shí)，宜優(yōu)先選用氣體腰輪流量計(jì)；由于其量程比寬，可廣泛用于高壓、中低壓管道氣體的計(jì)量，多用于工業(yè)用戶、鍋爐房、商業(yè)用戶或負(fù)荷變動(dòng)大的設(shè)備計(jì)量，壓損比較大，計(jì)量時(shí)要求帶溫度補(bǔ)償及壓力補(bǔ)償。

(3)渦輪流量計(jì)

當(dāng)天然氣通過流量計(jì)時(shí)，在天然氣的動(dòng)力推動(dòng)作用下，流量計(jì)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(jì)的氣體的體積，常用的為智能渦輪流量計(jì)，結(jié)合電磁感應(yīng)原理，利用磁敏傳感器從同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)輪上感應(yīng)出與體積流量成正比的脈沖信號(hào)，經(jīng)流量積算儀進(jìn)行處理后顯示流量。

特點(diǎn)：具有體積小巧、測量精度高、測量范圍大、量程比窄小的特點(diǎn)，多用于計(jì)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(dòng)流量較大、工作壓力高等特點(diǎn)。一般需在計(jì)量前設(shè)置整流器，并在流量計(jì)前后設(shè)置直管段。

(4)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)

工作原理：當(dāng)流體以一定速度進(jìn)入流量傳感器進(jìn)口途經(jīng)旋渦發(fā)生體時(shí)，流體被迫發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生旋渦流，旋渦流在管中旋進(jìn)，到達(dá)收縮段因節(jié)流原因使旋渦流加速，當(dāng)旋渦流進(jìn)入擴(kuò)散部分時(shí)，因回流作用被迫進(jìn)行二次旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生渦流進(jìn)動(dòng)。旋渦流的旋轉(zhuǎn)頻率與流體的流速關(guān)系為線性，并成正比。傳感器檢測到微弱的電信號(hào)，并經(jīng)前置放大器整形、放大、濾波后變成脈沖信號(hào)進(jìn)行輸出，由流量積算儀進(jìn)行計(jì)數(shù)處理并顯示。

特點(diǎn)：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(jì)量流量較高，不宜用于始動(dòng)流量低的場合，如居民小區(qū)、小商戶等。流量計(jì)安裝維修方便，可水平或垂直安裝，垂直安裝時(shí)，介質(zhì)流向自下而上，需在流量計(jì)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(jì)之前安裝流動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

(5)渦街流量計(jì)

工作原理：渦街流量計(jì)主要構(gòu)件為旋渦發(fā)生體，當(dāng)流體以一定速度流經(jīng)發(fā)生體時(shí)，在發(fā)生體的下游產(chǎn)生一對(duì)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(guān)，釋放頻率與流速之間存在一定的關(guān)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(jì)算可得流體的流速。

特點(diǎn)：渦街流量計(jì)為速度式流量計(jì)，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(hào)與流量成正比，因而無零點(diǎn)漂移，精度比較高；但該流量計(jì)測量范圍比較小，量程比約1:10，對(duì)前后直管段要求低。

(6)超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)是利用超聲脈沖的傳輸特性（速度、相位）進(jìn)行流體測量，時(shí)差法超聲波流量計(jì)是目前最廣泛使用的，利用傳播時(shí)間差與被測流體流速之間的關(guān)系就可計(jì)算出流體的流速，進(jìn)而計(jì)算出流體流量。超聲波流量計(jì)在大口徑大流量測量方面有比較突出的優(yōu)勢。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前正逐漸適用于城鎮(zhèn)燃?xì)庑×髁糠秶挠?jì)量。

特點(diǎn)：相比較于傳統(tǒng)的氣體渦輪、羅茨等流量計(jì)，具有精度更高、體型更小、始動(dòng)能量更低、壓損更小、量程比更寬、性價(jià)比高、性能更可靠等優(yōu)點(diǎn)，相信今后將在城鎮(zhèn)燃?xì)忸I(lǐng)域逐漸普及。

4.結(jié)束語

本文簡要介紹了城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)計(jì)量的特點(diǎn)，常用的膜式流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等共六種流量計(jì)的工作原理、使用特點(diǎn)、適用范圍等內(nèi)容，對(duì)城鎮(zhèn)燃?xì)鈴臉I(yè)者針對(duì)不同的場合、不同的用戶流量計(jì)選型提供借鑒和參考，從而選擇出性價(jià)比高、測量精度高、量程范圍最優(yōu)、性能最可靠的流量計(jì)，進(jìn)而達(dá)到減少運(yùn)營維護(hù)成本、較少供銷輸差率，提升城鎮(zhèn)燃?xì)馄髽I(yè)經(jīng)營效益，減少燃?xì)馄髽I(yè)與用戶之間的計(jì)量糾紛，實(shí)現(xiàn)燃?xì)馄髽I(yè)與用戶之間共贏、和諧發(fā)展。