摘要:考察燃氣(qi)(重點是天然氣(qì))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(fang)面的經濟性，更(geng)要考察它們對(dui)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(lún)👈流量計和孔闆(pǎn)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(jiao)度對燃氣管網(wǎng)計量輸差産生(sheng)的因素進行解(jie)析，分析不同種(zhong)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(dian)和輸差控制，對(duì)各類⭐型流量計(jì)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(bi)逐⭐年增🐉長，油氣(qì)💯田采集油氣後(hou)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(ge)城市門站，再到(dào)各種燃氣用戶(hù)。天然氣輸送量(liàng)由燃氣管道上(shang)安裝的流量☔計(ji)量儀表上的測(cè)量數據決定。在(zài)高壓天然氣輸(shu)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(jù)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(zai)設備采購成本(ben)和運行維護成(cheng)本方面的經濟(ji)性，更🥵要考察它(tā)們對㊙️于輸差的(de)影響。本文首先(xiān)分析氣體超聲(shēng)流☀️量計、渦輪流(liu)量計、腰輪流量(liàng)計和孔闆流量(liàng)計等常見的天(tiān)然氣計量儀表(biao)的工作原理、适(shì)應範圍、優缺點(diǎn)等。在此基礎上(shang)🍓，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(liàng)🤩計對輸差可能(néng)造成的影👌響。最(zui)後,結合常用流(liú)量計類型的自(zi)身特.點和輸差(cha)控制，對各類型(xíng)流量計做出經(jing)濟性🙇🏻的分析。
1燃(rán)氣流量流量儀(yi)表
　　流量計是燃(ran)氣計量的一個(ge)重要設備,它提(ti)供了貿♍易計量(liàng)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(tǐ)超聲流量計 、 渦(wō)輪流量計 、羅茨(cí)流量計以及孔(kǒng)闆流量計等。研(yan)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(zhǎo)到一種更準确(que)、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(zhan)的流量測量,其(qí)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(chū)❓流速V,然後乘以(yi)測量管🈚段的截(jie)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(jian)圖1。

　　氣體超聲流(liú)量計最大的特(te)點是能在高壓(ya)和中低壓或條(tiáo)件下😄準确地測(cè)量氣體的單、雙(shuāng)向流量,測量範(fan)圍寬，量程比🐉大(da);直⭐接測🌍量氣體(ti)的流速，測量精(jing)度不受介💯質組(zu)分變化的影響(xiǎng);能❄️測量穩态及(jí)低頻脈動氣體(tǐ)的流量;無阻流(liu)機械部件,壓力(lì)損失極小，且不(bu)會因固體雜質(zhì)導緻阻流部件(jiàn)損壞;--般采用多(duo)聲道的測量,可(ke)有效地減小因(yīn)流場不均勻分(fen)布對測量結果(guǒ)的影響，并⭐能在(zai)一個聲道出現(xian)故障時繼續💁用(yòng)其它正常的聲(sheng)道進行有效測(ce)量,從而提高儀(yí)表的準确度和(he)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(yā)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(pan)流量計 口。
1.2 氣體(ti)渦輪流量計
　　在(zài) 渦輪流量計 測(cè)量表體中裝有(yǒu)一個葉輪，上面(miàn)的葉片與被測(cè)介質流🙇🏻向✂️成一(yī)-定角度。有流體(ti)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(liu)體的流速成正(zheng)比關系，而這🚩種(zhong)葉片本身具有(you)磁性，它在由用(yong)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(li)的脈沖信号💃🏻，通(tōng)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(biǎo)體的流體的瞬(shun)時流♍量Q成正比(bi)，流量方程爲:
Q=3600×f/k(3)
　　式(shì)中:k爲流量計的(de)儀表系數，3600爲換(huàn)算系數。
　　渦輪流(liu)量計由其機械(xie)結構特點決定(dìng)了其具有測量(liang)🔴精👈度🎯高、重⭐複性(xing)好、基本無零點(dian)漂移等優點。但(dàn)是😘,渦輪☁️流量計(jì)對🌈氣體介質的(de)清潔度要求較(jiào)高，氣體的溫度(dù)、粘度和密度對(dui)儀表的示值誤(wu)差也有較大的(de)影響;對氣流脈(mò)動㊙️和漩渦流敏(min)感，防氣👣流沖擊(jī)能力差，容易損(sǔn)壞;量程範圍相(xiàng)對有限;且♊在使(shǐ)用一段❌時間後(hòu)軸承⭐間隙加大(dà),測量精度呈現(xiàn)變負的趨勢。
1.3羅(luo)茨流量計
　　羅茨(ci)流量計也稱腰(yāo)輪流量計,它是(shì)利用2個橢圓形(xíng)的機🏃械測量元(yuan)件把被測介質(zhì)分割成單個已(yi)知的體積部分(fen)，通過⭕計量室逐(zhu)🐆次、重複地充滿(mǎn)和排放該體積(ji)部分流體的次(cì)數來計算被測(cè)介質的流量體(tǐ)積總量。
　　羅茨流(liu)量計優點是:計(jì)量腔保持一定(ding)的容積，很少受(shou)🈲紊流及脈動流(liú)的影響;無須前(qián)後直管段;受被(bei)測👈氣體介質的(de)粘度等物理性(xìng)質、流動狀态的(de)影響小，可測量(liang)不易測量的脈(mo)動流量;适用的(de)量程、溫度範圍(wei)寬，安裝要求不(bú)高。
但是,羅茨流(liú)量計對氣體的(de)清潔度要求較(jiao)高,含有✊油污📧和(he)雜質💰時要預先(xiān)處理，加裝過濾(lǜ)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(yǐng)響測量精度;運(yùn)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(liàng)計
　　孔闆流量計(ji) 是差壓式流量(liang)計,它是由一次(cì)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(ju)部産生收縮,流(liu)速增加，在節流(liu)件後面産生靜(jìng)壓力，由此在節(jie)流件前後産生(shēng)了壓差，而此壓(yā)差随流量的變(bian)化而變化，流量(liang)大則壓差就大(da)。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(suan)出對應的流量(liàng)值孔闆流量計(ji)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(yā)力、流量的适應(ying)性差，特别是大(dà)口徑的孔闆流(liú)量計由于靜壓(ya)力差測量的誤(wù)差，會🚩造成流量(liàng)計的綜合不确(que)🌍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(zhǎng);壓損大;上遊易(yi)積液;孔闆損耗(hao)快，維修維護率(lǜ)高[49
2燃氣計量輸(shu)差産生的原因(yīn)
　　輸差是燃氣在(zai)輸送過程中輸(shu)人和輸出在量(liang)值上産生的差(cha)異，即Q差=Q進-Q出。從(cong)理論上講，在-個(ge)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(chà)産生。但在實際(jì)的油氣計量過(guo)程中,在輸人的(de)流量🎯和輸出的(de)☂️流量之間會出(chu)現一些偏差量(liang)。細分下來🔞主要(yào)是由以下幾方(fāng)面造🌈成的。
2.1測量(liang)儀表引出的偏(pian)差
　　燃氣計量的(de)量值确定是靠(kao)測量儀表完成(chéng)的，而測😘量㊙️儀表(biao)的測♻️量誤差值(zhí)不會是0%，在計量(liàng)儀表選型的初(chu)期，如果沒有💞仔(zai)細考慮☔計量的(de)流量範圍(用氣(qi)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(liang)測量儀表工作(zuò)在一一個不适(shì)合的工況條件(jiàn)下🌏，就會造成計(jì)🌈量誤差值。另外(wài)，各種原理的流(liu)量計對安裝條(tiáo)件✔️的要求也是(shi)不同的，如前後(hòu)直管段長度要(yào)求、流量計前端(duān)過♌濾器的要求(qiu)、新管🚶道吹掃流(liu)程⚽的要求、單🌈向(xiang)流流量計的流(liú)向🧑🏾‍🤝‍🧑🏼要求、儀表潤(rùn)滑油的選擇要(yào)求等等。如果沒(méi)有按照要求進(jin)行🧑🏾‍🤝‍🧑🏼安裝，就會❄️影(yǐng).響燃氣的計量(liàng)準确度。選擇量(liàng)程寬、對工況适(shì)應能力🤟更強的(de)流量計類型，如(ru)超聲波流量計(ji)，有助于避免這(zhè)一問題門。
　　另外(wai)，目前在天然氣(qì)主幹網的門站(zhan)均已采用高精(jīng)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(shì)㊙️采用孔闆流量(liang)計、渦輪流量計(ji)或羅茨流量計(ji)。孔闆流量計的(de)測量精度本身(shen)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(mo)損或氣體介質(zhi)中😘污物的影響(xiǎng)，往往造成測量(liang)精度的大幅下(xia)降。也就是🔱說，由(yóu)于在輸人和輸(shu)出端采用了準(zhun)确度不同的流(liu)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(guan)輸系統中由于(yú)環境溫度、輸氣(qi)壓力和溫度的(de)變化，被測天然(rán)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(hua),如式(4)所示:

23管網(wǎng)洩露
　　燃氣管網(wǎng)在運行的過程(cheng)中，由于溫度的(de)變化和應力的(de)作用，不☀️可避免(miǎn)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(wang)老化鏽蝕破損(sǔn)，在改造施工過(guo)程中😄的野蠻操(cāo)作，也可能會造(zao)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(guo)疏于維護，沒有(you)按照規範加注(zhu)潤滑油，沒有更(gèng)換磨💜損的部件(jiàn)，或者沒有定期(qī)清理或排放過(guo)濾器中的油水(shuǐ)雜物等,也會使(shi)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(běn)上可以免維護(hù)，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(zi)動化的管理，設(shè)備停運或維修(xiu)信息不夠及時(shi)和完善;天然氣(qì)氣體組分發生(sheng)變化時🏃‍♀️沒有及(jí)時準确地更新(xin)各類計量儀表(biǎo)中的組分信息(xi);量值計算和統(tong)🈲計時間的節點(dian)不完全🍉一緻,造(zao)成🌈流量計量儀(yi)表的統計周期(qi)不完全統一;未(wei)按規定的時間(jiān)對計量以🏃🏻及相(xiang)關聯的溫度和(hé)壓力等儀表進(jin)行周期檢定或(huo)校準等等,均會(huì)造成--定程度的(de)輸入和輸出量(liàng)值的偏差。
　　相比(bǐ)于傳統的機械(xie)式流量計,超聲(sheng)流量計具有代(dai)際優勢，智能化(huà)程度高，便于進(jin)行計量系統的(de)智能化管理圖(tu)🏃🏻‍♂️。
3流量計經濟性(xing)分析
3.1設備采購(gòu)成本
　　在設備采(cai)購價格方面，雖(suī)然超聲流量計(jì)近年來的價格(gé)已大🏃🏻幅下降了(le)超過50%,但傳統的(de)機械式流量計(ji)仍然具有☔一.定(dìng)優勢🔞。在小口徑(jing)時，羅茨和渦輪(lun)價格具有相對(dui)優勢,而在大口(kou)徑時,孔闆更有(you)優勢。但是，通過(guò)第2節🍉的内容我(wǒ)們已經了解到(dao)，超聲流量計在(zài)精度等級，量程(chéng)範圍，對工藝條(tiao)件的适應性等(deng)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(kǎo)量。況且，由于超(chao)聲流量計沒有(yǒu)機械部件損耗(hào)，不會因爲固體(ti)雜質導緻阻流(liú)部件損壞，因而(ér)使用壽命長因(yin)此如👣果按🏃🏻一定(ding)時期内折舊💛成(cheng)本來看的話,超(chāo)聲流量計更具(jù).有綜合性價比(bǐ)優勢。
3.2運行維護(hu)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(jian),需要定期加注(zhù)潤滑油;随着使(shi)用時間變長，會(huì)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(liu)量計損壞。超聲(shēng)流量計沒有機(jī)械轉動部件，沒(mei)有阻流部件，不(bú)易損壞，且超聲(shēng)流量🙇🏻計本身.的(de)智能、自動化程(chéng)度高，具有免維(wéi)護、少維護的特(tè)點，維✊護成本極(jí)低。因此在運行(hang)維護成本方面(miàn)具有📱明顯優勢(shì)。
3.3輸差控制
　　相比(bi)于設備采購成(chéng)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(jì)性時一定不能(neng)⚽忽略其在💁輸差(cha)控制方面的影(yǐng)響。從第三節的(de)内💛容我們可以(yi)看💁到,輸差産生(sheng)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(liang)值的偏差;3)管網(wang)洩露;4)流量計運(yun)行維護的影響(xiǎng);5)經營管理💘方面(mian)産生的偏差。其(qí)中，第1)、4)、5)項都與流(liu)量計直接相關(guān)[10]。
做爲更新型的(de)流量計，超聲流(liu)量計相對于傳(chuán)統
　　機械式流量(liàng)計來說具有代(dài)際優勢,因測量(liàng)儀表引出.的偏(piān)差而😄導緻輸差(cha)的可能性更低(di);由于其幾乎免(miǎn)維🏃‍♂️護，因流量計(jì)運行維護的影(ying)響而導緻輸差(chà)的可能性🛀也更(gèng)小;由于超😍聲流(liu)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(wō)輪、羅茨、孔闆等(deng)傳統流量計相(xiang)比，超聲流量計(jì)更具經濟性，理(li)由是:1)雖然--次性(xing)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(you)價🤟格優勢;2)不易(yi)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(you)勢;3)作爲更新型(xíng)的流量計，超聲(sheng)流量計相對于(yu)傳統機械式流(liú)量計更有利于(yú)輸差控制。

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