城市天然气贸易计量流量计的选型建议

江苏金鼎自动化仪表有限公司 ：姚佳明  

 1 前言

天然气的计量按用途分为气田计量、输气干线贸易计量、城市门站和城市天然气用户贸易计量等部分。2002年至2004年北京市公用事业科研所通过对北京市天然气用户在用的贸易计量流量计进行抽样检测，分析数据，提出有关城市天然气贸易计量流量计的选型建议。

城市天然气用户计量所使用的流量计是多种多样的，主要有涡轮、旋进漩涡、腰轮、膜式（包括商用和民用）。燃气用户多种多样，既有工业企业用户，又有城市公用事业用户、商业用户，还有居民用户，它是一个复杂的用户群，使用情况各不相同。贸易计量是天然气供需双方结算的凭证，因此，面对如此众多品种的流量计，如何选择合适的流量计，如何安装和维护管理流量计，对供需双方都很重要。

2 常用各类天然气流量计的选型依据

2.1 城市天然气用户流量计选型需要考虑的因素

由于流量计的种类多、且性能各不相同，安装现场各不相同，因此，选型时必须同时考虑各种因素，具体如下：

首先，了解各类流量计的计量特点，包括其原理、精度、范围度、压力损失、是否具备温度压力修正、所配套的智能积算仪的功能等；其次，明确工况，包括环境的温湿度、周围设备的噪声、电磁干扰情况、安装空间以及天然气介质的压力、温度、清洁度、组分等；同时还得考虑经济因素。

2.2 选型步骤

要想选型合适，必须了解流量计性能质量和被测量介质工况，即熟悉各类常用流量计的特性和适用范围，并掌握被计量燃气设备的有关参数及工况条件。图1为选型步骤。

2.3 流量计类型的选择

表1列出了各类流量计有关特性对比表，流量计选型可供参考。选型必须同时考虑到多种因素，并且还得分清主次，综合分析，才能找到合适的流量计类型。

3 流量计规格的选择

3.1 几种流量计典型特性曲线

所谓误差特性，就是流量计的误差值与流量测量值之间的关系。讨论误差特性，就是讨论和研究测量误差值随流量测量值变化而变化的趋势。

3.2 涡轮流量计规格的选择

3.2.1 流量范围上限

该种流量计一般使用在锅炉房，锅炉zui大流量选在流量计进入精度的zui大流量（Q_max）的0.6倍~0.8倍之间，因为锅炉一般有大小火之分，小火一般为大火的三分之一到二分之一之间（zui低到十分之一），如果锅炉zui大耗气量为涡轮流量计Q_max的0.6倍，那么锅炉zui小耗气量就在Q_max的0.2倍~O.3倍之间，正好避开了特性曲线的拐点；从另一方面来说，锅炉zui大耗气量选在涡轮流量计Q_max的O.8倍左右，在设备启动或管路流量、压力发生脉动时，可避免超量程使用，从而延长流量计的使用寿命。因此，根据涡轮流量计的特性曲线，用气设备的常用流量段处于0.3Q_max~O.8Q_max之间。

3.2.2流量范围下限

选型时要满足涡轮流量计进入精度的zui小流量（Q_min）小于设备zui小用气量，这样才能保证小流量的计量精度。

在涡轮流量计的设计选型中，要兼顾用气设备的zui大（额定）流量与进入精度的zui大流量（Q_max）之间的匹配和zui小用气量与流量计进入精度的zui小流量（Q_min）之间的匹配，即确保计量结果稳定可靠，需满足以下条件：设备额定流/Q_max=0.6~0.8；Q_min≤设备zui小流量。

3.3 旋进旋涡流量计规格的选择

旋进旋涡流量计选择规格时参照的原则与涡轮流量计相似，但由于其流量计实际进入精度的zui小流量通常较大，因此满足下限要求尤为重要。另外由于其压力损失与涡轮等其它流量计相比很大，因此建议将其使用在供气压力高于8kPa的工况下。厂家的产品说明书上有详细的不同口径、不同流量、不同工况下有关其压力损失的图表和计算公式，设计中要保证供气压力减去压力损失应大于燃气设备的使用压力，否则燃气设备将无法正常工作。

表1 各类流量计有关特性对比表

为了解决旋进旋涡易受干扰的问题，通常厂家会把流量计的灵敏系数设置得较低，这是以牺牲小流量精度为代价的，其结果是不仅使小流量精度降低，而且经常是小流量根本不计量。因此，选用该表必须确定燃气设备的zui小使用流量大于旋进旋涡流量计实际进入精度的zui小流量。

3.4 腰轮流量计规格的选择

根据腰轮流量计的特性曲线，用气设备常用流量段应该使用在0.2Q_max~0.8Q_max之间。

腰轮流量计一般使用在食堂或小型锅炉房，如前所述的原因，一般希望锅炉的zui大流量选在流量计进入精度的zui大流量Q_max的0.6倍~0.8倍之间，这样既能保证用气设备大流量时运行稳定，也能保证小流量时运行稳定。

如果用户是锅炉房，按0.6Q_max~0.8Q_max选型是可以的，如果用在食堂里，则需要进行一些分析：

从表3中可以知道食堂中两种灶具的耗气流量点，食堂中还有其它各种灶具，选型时应仔细核算灶具的使用工况，大小流量点兼顾，如一个流量计不行，如有必要建议大小灶具用不同规格的流量计分别计量。

表3 食堂灶具耗气流量点及流量计规格选型要求

因此，在今后腰轮表的设计选型中，要仔细核算用气设备的zui大、zui小流量，确保计量精度的稳定可靠，额定流量/Q_max=0.6~0.8。

下限要求应满足：Q_min≤设备zui小流量。

3.5 膜式流量计规格的选择

3.5.1商用膜式表

流量计在设计选型时应该考虑其在实际使用中的常用流量点情况，保证流量计运行稳定，计量准确。本课题中通过对流量计及其使用现场情况的调查研究，分析流量计选型是否合理。

目前使用较多的商用膜式煤气表主要是JMB-100、JMB-40和JMB-25 3种规格，流量的对比情况如表4所示。

表4 食堂灶具耗气流量点及膜式表规格选型要求

从表4所列情况进行分析，一般厨房zui小流量是低汤灶工作，此时计量误差是偏负的；到营业时间开始使用一台双眼灶、一台蒸箱、一台低汤灶，流量点均在0.1Q_max以上，示值误差相对稳定；到营业高峰时间灶具满负荷使用，流量点落在大流量段，示值误差相对稳定。因此选用流量计时应仔细核对工作流量情况，选择合适的规格，如果zui大、zui小流量相差较大，可考虑使用两台不同规格的膜式表对不同流量段的燃气设备分别计量。

3.5.2 民用膜式表

对于民用户来讲，大部分用气设备为：一台双眼民用灶、一台热水器（或壁挂炉），目前使用较多的民用膜式煤气表主要是JMB-3、G4两种规格，JMB-3膜式表实际就是G2.5膜式表。G2.5、G4表的流量对比情况如表5所示。

从表5中所列情况进行分析，一般厨房zui小流量是小火保温情况，此时计量误差大多是偏负的；经常使用的是一个火眼或两个火眼，G2.5表的流量点均在0.1Q_max以上，示值误差相对稳定；G4表的流量点分布在0.1Q_max前后。如果灶具与热水器同时使用，G2.5的流量点落在0.8Q_max左右；G4的流量点落在0.5Q_max左右。由此可见普通居民用户选用G2.5膜式表比较合理。

表5 居民用气设备使用情况