改善計(jì)量手段降低燃?xì)夤╀N差率

摘要：城市燃?xì)饣殉蔀楦纳瞥鞘协h(huán)境的重要標(biāo)志之一，由于我國(guó)油氣田的大量開(kāi)采，促進(jìn)了城市燃?xì)饣倪M(jìn)程。然而過(guò)去已有燃?xì)夤?yīng)的城市設(shè)備落后，跟不上發(fā)展的需要，更缺少有效的管理經(jīng)驗(yàn)，而一些新啟動(dòng)的管道供氣單位也存在著一些管理上的弊病，運(yùn)營(yíng)中造成巨大的虧損。所以改善計(jì)量手段成了重中之重。

關(guān)鍵詞：城市燃?xì)猓画h(huán)境

下面將從燃?xì)馐召M(fèi)計(jì)量?jī)x表的現(xiàn)狀和存在問(wèn)題分析，介紹一種新型的智能化儀表，以期能對(duì)解決目前困擾燃?xì)庥?jì)量的一些問(wèn)題有所幫助。

1 管道燃?xì)庥?jì)量的現(xiàn)狀

城市管道燃?xì)獍ㄌ烊粴饧叭斯っ簹鈨纱箢?，用氣?duì)象主要是居民生活小流量用氣和一些工廠、賓館等較大流量的工業(yè)和商服用氣。對(duì)于居民生活用氣，目前普遍采用膜式容積式計(jì)量表，它可以直接給出用氣的累積量，按量收費(fèi)。這種儀表已有百年以上歷史，有這么強(qiáng)的生命力主要它具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，不易被偷氣，計(jì)量中不用電，減化了儀表的使用，不受停電干擾。最后是價(jià)格便宜，雖然精度不夠高，但供需雙方也都能接受，對(duì)燃?xì)夤?，儀表的正負(fù)偏差，可使盈虧基本持平。由于上述原因，當(dāng)今雖已進(jìn)入計(jì)算機(jī)管理的信息化時(shí)代，這類儀表目前在國(guó)內(nèi)外還在大量應(yīng)用，有些改進(jìn)也往往在收費(fèi)管理上作了一些工作，儀表基本未變。

上述儀表僅適用于小流量的計(jì)量，在流量增大時(shí)為提高儀表的工作容積，已使儀表箱增大很多。盡管這樣仍不能滿足較大流量的計(jì)量，因此人們開(kāi)始轉(zhuǎn)向選用工業(yè)用氣體流量計(jì)。工業(yè)氣體流量計(jì)發(fā)展歷史較久，品種也較多，但經(jīng)過(guò)一段探索發(fā)現(xiàn)工業(yè)氣體流量計(jì)也很難完成燃?xì)庥?jì)量的需要。其中問(wèn)題主要有以下幾點(diǎn)。首先是對(duì)于氣體流量的計(jì)量在工業(yè)中也屬于一個(gè)難題。工業(yè)中液體流量計(jì)量要較氣的計(jì)量可選的方法更多些，如經(jīng)常使用的電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。雖超聲波流量計(jì)從原理上可以進(jìn)行氣體測(cè)量，但難度要大很多。進(jìn)幾年國(guó)外推出可測(cè)氣體的超聲流量計(jì)，但造價(jià)極高，要幾十萬(wàn)元一臺(tái)，這很難大量推廣應(yīng)用。其它一些工業(yè)流量計(jì)由于在工業(yè)中更多的在控制工業(yè)流程中應(yīng)用，流量都有一個(gè)變化的范圍。對(duì)于這些流量?jī)x表直接用來(lái)燃?xì)庥?jì)量收費(fèi)，還存在很多問(wèn)題，例如一個(gè)差壓式流量計(jì)（如孔板、彎管、阿牛巴流量計(jì)等）一般它可測(cè)流量的上、下限比值（量程比）僅為3：1，在下限以下的流量不能準(zhǔn)確計(jì)量或不能實(shí)現(xiàn)計(jì)量。燃?xì)夤?yīng)是一個(gè)峰谷值很大的對(duì)象，對(duì)于小流量的流失，不能被燃?xì)夤芾聿块T所接受。近幾年在國(guó)內(nèi)外推出了熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)，從其特性看，可以適應(yīng)小流量測(cè)量，可以從很低的流速測(cè)起，但由于原理限制，在大流量時(shí)的靈敏度很低，而且大流量時(shí)由于相對(duì)誤差增大使總量誤差相當(dāng)大。除此之外，燃?xì)獬煞肿兓苯佑绊懥髁康臏y(cè)量，這樣當(dāng)流量增大時(shí)由于儀表靈敏度下降及燃?xì)獬煞值淖兓稍斐上喈?dāng)大的誤差。其次由于儀表需實(shí)流標(biāo)定，標(biāo)定成本高，儀表的售價(jià)也相當(dāng)高，這給管網(wǎng)上大量應(yīng)用也帶來(lái)了困難?？梢杂脕?lái)測(cè)量燃?xì)饬髁勘容^成熟的儀表還有孔板流量計(jì)，這種流量計(jì)是國(guó)際上唯一不用實(shí)流定標(biāo)，可以通過(guò)計(jì)算實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的儀表。而且我國(guó)也根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合我國(guó)的情況制定了自己的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，由于可不必實(shí)流標(biāo)定給推廣帶來(lái)了極大的方便，但要求使用時(shí)要嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定偏離標(biāo)準(zhǔn)要進(jìn)行修正。但由于不可知的偏離和安裝使用中存在的問(wèn)題，將會(huì)帶來(lái)很大的不確定性。因此使用中要十分注意。另外一個(gè)問(wèn)題就是量程范圍問(wèn)題，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只允許使用在3：1的量程范圍內(nèi)，這又給流量變化范圍較大的管線帶來(lái)困難。為此，在國(guó)內(nèi)外都有并聯(lián)多條管路使用的先例，即把一個(gè)大口徑輸送管分解成幾個(gè)稍小口徑的管路并聯(lián)，在流量大時(shí)幾根管道并聯(lián)供氣，在流量減小時(shí)可自動(dòng)（或人工）閉掉幾路，這樣就可以根據(jù)管路的多少，來(lái)降低下限可測(cè)流量。一般采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制閥門開(kāi)關(guān)，由于閥門動(dòng)作頻繁，可靠性、壽命成了關(guān)鍵問(wèn)題。大口徑自動(dòng)閥門價(jià)貴也給用戶采用帶來(lái)困難。其它工業(yè)用流量計(jì)還可選用渦街流量計(jì)，它屬流體振動(dòng)式流量計(jì)，管道內(nèi)設(shè)有專用的固定件作為漩渦發(fā)生體，在流動(dòng)氣體中，其流速將正比于產(chǎn)生漩渦的頻率，屬速度式流量計(jì)，這種流量?jī)x表在近10-20年內(nèi)發(fā)展很快，主要是這壓力損失少，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果不受氣體成份密度變化影響，精度較高一般可達(dá)±1%的不確定度，用于煤氣測(cè)量可以用空氣標(biāo)定，標(biāo)定成本較低。缺點(diǎn)是一般抗振動(dòng)干擾能力差，尤其是小流量或零流量時(shí)有時(shí)輸出很大的虛假信號(hào)。其次，雖然量程比比差壓式流量計(jì)大，一般下限不可測(cè)流速也達(dá)（4-5）m/s左右，這種儀表對(duì)防止小流量流失也無(wú)能為力。

2 提高燃?xì)庥?jì)量的科學(xué)性和合理性

在燃?xì)庥?jì)量管理中一個(gè)值得注意的問(wèn)題是計(jì)量結(jié)算的科學(xué)合理性，當(dāng)前我國(guó)城市管道煤氣計(jì)量普遍采用容積計(jì)量，即按使用燃?xì)獾娜莘e來(lái)收費(fèi)，這種方法除了受燃?xì)獾膲毫?、溫度影響外，?duì)燃?xì)獾馁|(zhì)量沒(méi)有約束。目前國(guó)際上較先進(jìn)的計(jì)量方法已過(guò)渡到質(zhì)量計(jì)量和熱值計(jì)量。質(zhì)量流量的計(jì)量克服了壓力、溫度的影響，而熱值計(jì)量更與供氣燃燒發(fā)熱值相聯(lián)系。由于技術(shù)等原因，目前我國(guó)直接進(jìn)入熱值計(jì)量還有一定難度，但對(duì)用氣量較大的單位應(yīng)考慮向質(zhì)量計(jì)量或熱值計(jì)量靠攏。在實(shí)際應(yīng)用中供氣壓力可變動(dòng)很大，尤其是設(shè)立調(diào)壓站的用戶，壓力一般可根據(jù)需要設(shè)定，其范圍變化也較大，根據(jù)建設(shè)部制定的“城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范”中規(guī)定，不同燃?xì)庥脩羲玫膲毫ο嗖詈艽?，工業(yè)用戶及單獨(dú)鍋爐房允許最高壓力為0.4MPa，公共建筑及居民用戶由低壓進(jìn)戶和中壓進(jìn)戶不同壓力分別為0.005和0.2 MPa。在這樣大的壓力范圍內(nèi)，壓力波動(dòng)在10%，是完全可能的，此時(shí)引起體積流量變化也接近上述壓力變化值，由此造成的計(jì)量誤差遠(yuǎn)超出一般計(jì)量?jī)x表的允許誤差。為此對(duì)一些部門加裝了溫度、壓力補(bǔ)償裝置，以便推導(dǎo)出瞬時(shí)質(zhì)量流量（Nm3/h）再進(jìn)行累計(jì)，使計(jì)量更加合理，但由于增加了計(jì)量的配套設(shè)置（溫度、壓力傳感器、變送器及流量積算儀）使裝置成本有很大提高，影響了質(zhì)量流量的推廣。由于上述原因也將造成顯著的整體計(jì)量誤差。

應(yīng)當(dāng)指出目前由于采用的計(jì)量手段所用單位不一致，也導(dǎo)致了供差率計(jì)算的難度。一些終端儀表采用沒(méi)有作過(guò)壓力、溫度修正的體積流量值，而在作總供量管理部門（或監(jiān)測(cè)點(diǎn)）測(cè)出的流量值是在另外一個(gè)溫度、壓力狀態(tài)下的體積量，這兩個(gè)總量肯定存在很大差值。

3 智能式全量程燃?xì)饬髁坑?jì)

前邊已介紹熱式質(zhì)量流量計(jì)，它對(duì)小流量極為敏感，在流速增高時(shí)特性很快飽合，靈敏度下降，使測(cè)量精度下降。它不適于大流量測(cè)量。而渦街流量計(jì)有很好的線性特性，但它的小流量測(cè)量不能再往下限延伸。利用了這兩種原理的特性，構(gòu)成了一個(gè)從零開(kāi)始計(jì)量的儀表，被稱之為全量程流量計(jì)；即在小流量時(shí)應(yīng)用熱式原理測(cè)量，當(dāng)流速增大到渦街流量計(jì)敏感范圍后，再用渦街原理完成大流量測(cè)量。保持了渦街測(cè)量大流量的優(yōu)點(diǎn)。兩個(gè)測(cè)量原理在交點(diǎn)處轉(zhuǎn)換，線性化、自動(dòng)切換均由單片機(jī)完成。最后儀表輸出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瞬時(shí)體積流量（Nm3/h）和累積流量（Nm3）。

本儀表具有以下一些特點(diǎn)：

可實(shí)現(xiàn)燃?xì)獾娜砍逃?jì)量。不存在小流量漏失；儀表全量程實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量計(jì)量。熱式流量計(jì)本身是直接質(zhì)量流量計(jì)，可給出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積量（可換算成實(shí)際質(zhì)量數(shù)），而渦街傳感器給出的為工作狀態(tài)下的體積量，經(jīng)過(guò)溫度壓力修正后折算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積流量輸出；儀表高度一體化并具有較高精度。在本儀表中根據(jù)功能需要設(shè)有溫度、壓力及兩個(gè)不同原理的流量傳感器，再配以相應(yīng)的變換，運(yùn)算、處理電路構(gòu)成一個(gè)高度一體化的檢測(cè)儀表，不但提高了可靠性，簡(jiǎn)化了儀表系統(tǒng)，減化了儀表的維修且大大降低了儀表系統(tǒng)的成本。儀表除了可輸出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瞬時(shí)體積流量和累積流量外，還可根據(jù)需要輸出介質(zhì)的壓力、溫度值。在全部量程內(nèi)儀表都具有較高的測(cè)量精度。具體指標(biāo)完全可滿足國(guó)家規(guī)定的燃?xì)庥?jì)量精度要求，本儀表的示值不確定度為：±（0.5%指示值+0.5%滿量程值）。在測(cè)量大流量時(shí)，總誤差不超過(guò)±1%，在測(cè)量小流量時(shí)誤差相應(yīng)會(huì)減少很多，這是其它儀表所不具備的特性；具有掉電自動(dòng)保護(hù)及防竊氣功能。本儀表采用市電供電，當(dāng)電源在不超過(guò)8小時(shí)正常停電時(shí)，本儀表具有保護(hù)電源，保證儀表正常計(jì)量，不會(huì)漏計(jì)。