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(bèi)采購成本和運(yun)行維護成本方(fāng)面的經濟性，更(gèng)要考察它們對(duì)于輸差的影響(xiang)。本文針對目前(qian)多種燃氣計量(liang)流量計 的特點(diǎn)，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(yuán)理🙇🏻、适應🥵範圍💘、各(ge)自特點等。接下(xia)來，從不同的角(jiao)度對燃🌈氣管網(wang)計量輸差産生(shēng)的因素進行解(jiě)析，分析不同種(zhong)類流量計對輸(shū)差可能✍️造成的(de)影響。最後，結合(hé)常用流量計類(lei)型的自身特點(diǎn)和輸差控制，對(duì)各類型流量計(jì)做出了經濟性(xìng)的分析。
0引言.
　　天(tiān)然氣作爲清潔(jié)能源在國内能(neng)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(qì)通過加壓長輸(shū)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(ce)量數據決定。在(zai)高壓天然氣輸(shū)送工👅程中選擇(ze)一款高精度、高(gāo)穩定性、壓力🔞損(sǔn)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(cha)燃氣計量流量(liang)計的經濟性,既(ji)要考察它們在(zài)設備采購成本(běn)和運行維護成(cheng)本方面的經濟(jì)性，更要考💛察它(tā)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(liú)量計、腰輪流量(liang)計和孔闆流量(liàng)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(shang)，從不同的角度(dù)對燃氣計量輸(shū)差産生的因素(su)進行解析，分析(xi)不同種類流量(liàng)計對輸差🈲可能(neng)造成的影響。最(zuì)後,結合常用流(liú)量計✉️類型的自(zi)身特.點和輸差(chà)控制，對各類💚型(xing)流量計做🤞出經(jing)濟性的分析。
1燃(ran)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(tí)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(fan)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(ci)流量計以及孔(kong)闆流量計等。研(yan)究分析這些氣(qi)體流⛷️量計♌的性(xing)能特點、适用範(fàn)圍,可以幫助找(zhǎo)到一種更💃🏻準确(què)、更穩定和合理(lǐ)🌈的計量手段。
1.1氣(qi)體超聲流量計(ji)
　　主流的氣體超(chāo)聲流量計是基(jī)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(qi)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(yi)測量管段的截(jie)面積S=π*D2/4,獲得最終(zhong)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(te)點是能在高壓(ya)和中低㊙️壓或條(tiao)件下🚩準确地測(ce)量氣體的單、雙(shuāng)向流量,測量👌範(fàn)圍寬，量程比大(da);直接測♊量氣體(tǐ)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(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(bú)會因固體雜質(zhi)導緻阻流部件(jian)損壞;--般采用多(duo)聲🌐道的測量,可(kě)🐅有效地減小因(yīn)流場不均勻分(fèn)布對測💃🏻量結果(guo)的影響，并能在(zai)一個聲道出現(xiàn)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(hé)可靠性;适👉合于(yu)壓力變化範圍(wei)大🐅，流量㊙️波動大(dà)的應用場合。該(gai)種流量計目前(qian)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(ti)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(yī)🧡-定角度。有流體(ti)通過時，它的沖(chòng)力帶動葉片旋(xuán)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(xiàn)圈組成♌的信号(hào)檢測器中旋轉(zhuan)并切割磁力線(xian),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(shùn)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(dian)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(jiào)高，氣體🈲的溫度(du)、粘度和♍密度對(duì)儀表的示值誤(wù)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(ji)能力差，容易損(sǔn)壞;量程範圍相(xiang)對有限;且在使(shi)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(luó)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(xíng)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(fen)，通過計量室逐(zhu)次、重複地充滿(man)和排放該體積(ji)部分流體的次(cì)數來計算被測(ce)介質的流量體(ti)積總量。
　　羅茨流(liu)量計優點是:計(jì)量腔保持一定(dìng)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(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(liàng)不易測量的脈(mo)動流量;适用的(de)量程、溫度範圍(wéi)寬，安裝要求不(bú)高。
但是,羅茨流(liu)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(jiā)時，壓力損失也(yě)增大;使用一定(dìng)時間後，腰輪與(yǔ)計量腔體間的(de)間隙會增大，影(ying)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(xing)變差[3。
1.4孔闆流量(liàng)計
　　孔闆流量計(jì) 是差壓式流量(liàng)計,它是由一次(ci)檢測件(節流件(jiàn))和二次裝置( 差(cha)壓變送器 和流(liú)量顯示儀)組成(chéng)。當被測介質通(tōng)過節流件時局(jú)部🈚産生收縮,流(liu)速增加，在節流(liú)件後面産生靜(jìng)壓力，由此在節(jiē)流件前後産生(shēng)了壓差，而此壓(ya)差随流量的變(bian)化而變化，流量(liàng)大則壓差就大(da)。作爲二次裝置(zhì)💃的差壓變🆚送器(qì)測量⭕節流件前(qián)後的壓差，計算(suàn)出對🐪應的流量(liàng)值🌐孔闆流量計(jì)工作原理見🙇🏻圖(tu)2

孔闆流量計的(de)優點是結構簡(jiǎn)單、制造、加工和(he)使用方便。
　　但該(gai)種流量計對壓(yā)力、流量的适應(yīng)性差，特别是大(da)✔️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(jiao)苛刻，需要的前(qian)直管段非常長(zhang);壓損大;上遊易(yì)積液;孔闆損耗(hao)快，維修維護率(lǜ)高[49
2燃氣計量輸(shū)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(liàng)值上産生的差(cha)異，即Q差=Q進-Q出。從(cóng)理論上講，在-個(ge)全封閉的輸送(song)管網中，隻要輸(shu)🛀🏻送管道沒有洩(xie)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(chu)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(kao)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(chū)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(zuo)壓♈力的适用範(fàn)圍、氣體介💞質的(de)工藝處理結果(guo)及使用現場💜的(de)工況條件等影(ying)響🌈因素,使流🛀🏻量(liàng)測量儀表工作(zuo)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(wai)，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(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(yào)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(liàng)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(zhe)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(jing)度的氣體超聲(sheng)流量計,而面向(xiang)中小用戶的流(liu)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(shen)就不高，渦輪或(huò)羅茨流量在使(shǐ)用一段時間後(hòu)♋由于軸承🌂的磨(mo)損或氣體介質(zhì)中污物的影響(xiang)，往往造成測量(liang)精度的大🏃‍♂️幅下(xia)降。也就是說，由(you)于在輸人和輸(shu)出端采用了準(zhǔn)🌈确度不同的流(liu)量計，也會加劇(ju)燃氣輸差呵。
2.2管(guan)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(qì)壓力和溫度的(de)🐪變化，被測天然(rán)氣的組分也會(huì)發生變化，這會(huì)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(wang)洩露
　　燃氣管網(wang)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(fǎ)🧡蘭密封處;管網(wang)老化鏽蝕破損(sun)，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(lòu)。
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(kǒng)闆等，需要定期(qī)進行維護。如果(guo)疏于維護，沒有(yǒu)按照規範加注(zhù)潤滑♻️油，沒有更(geng)換磨損的部件(jiàn)，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(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(hu)，有效避免了這(zhe)一問題叨]
2.5經營(ying)管理方面産生(shēng)的偏差
　　有些輸(shu)氣管網還未實(shi)現計量系統自(zì)動化的管理，設(she)備🏃停運或維修(xiu)信息不夠及時(shí)和完善;天然氣(qì)氣體組分發生(sheng)變化時沒有及(ji)時準确地更新(xin)各類計量儀表(biao)中的組分信息(xī);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(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(xiang)關聯的溫度和(hé)壓力等儀表進(jìn)行周期檢定或(huò)校準等等,均會(hui)造成--定程度的(de)輸入和㊙️輸出量(liang)值的偏差。
　　相比(bi)于傳統的機械(xiè)式流量計,超聲(shēng)流量計具有代(dai)際優勢，智☎️能化(huà)程度高，便于進(jìn)行計量系統的(de)智能化管理圖(tú)。
3流量計經濟性(xìng)分析
3.1設備采購(gòu)成本
　　在設備采(cai)購價格方面，雖(sui)然超聲流量計(ji)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(ding)優勢🔞。在小口徑(jing)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(zài)精度等級，量💚程(cheng)範圍，對工藝條(tiao)件的适應性等(děng)方面具有諸多(duo)優勢。因此，在作(zuo)出采購決策時(shí)切不能以初始(shi)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(hào)，不會因爲固體(tǐ)雜質導緻阻流(liú)部件損壞，因而(ér)使用壽命長因(yīn)此如果按🌏一定(dìng)時期内折舊❄️成(chéng)本來看的話,超(chao)聲流量計更具(ju).有綜合性價比(bi)優勢。
3.2運行維護(hù)成本
　　渦輪和羅(luó)茨流量計等機(ji)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(shi)用時間變長，會(hui)出現機械磨損(sǔn);由于存在阻流(liu)部件，容易因固(gù)體雜質造成流(liú)量計損壞。超聲(shēng)流量計沒有機(ji)械轉動部件，沒(mei)有阻流部件，不(bú)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(wéi)護、少維💯護的特(te)點，維護成本極(ji)低。因此在運行(hang)維護成本方面(miàn)具有明顯優勢(shi)。
3.3輸差控制
　　相比(bi)于設備采購成(cheng)本和運行維護(hu)成本，輸差的金(jīn)額有可能會大(dà)得多,因此在分(fen)析流量計經濟(ji)性時🧡一定🔞不能(néng)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(shēng)的原因主要有(you)五個方面:1)測量(liàng)儀表引出的偏(piān)差;2)管存氣體量(liàng)值的🔅偏差;3)管網(wǎng)洩露;4)流量計運(yùn)🐅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(liú)量計相對于傳(chuan)統
　　機械式流量(liang)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(dī);由于其幾乎免(miǎn)維護，因流量計(ji)運🔞行維護的影(ying)響而導緻輸差(chà)的🌈可能性也更(geng)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(wo)輪、羅茨、孔闆等(děng)傳統流量計相(xiàng)比，超聲流量計(ji)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(qie)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(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(xing)的流量計，超聲(shēng)流量計相對于(yú)傳統機械式流(liú)量計更有利于(yu)輸差控制♻️。

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