摘(zhāi)要:考察燃(rán)氣(重點是天然氣)計(jì)量流量計(jì)的經濟性，既要考察(chá)它們在設備采購(gòu)成本和(hé)運行維護成本(běn)方面的經濟性(xìng)，更要考察它們(men)對于(yú)輸差(chà)的影(yǐng)響。本(běn)文(wén)針(zhēn)對目(mù)前多種燃氣計(jì)量流(liú)量計 的特(tè)點，首(shǒu)先分析氣(qì)體超聲(shēng)流(liú)量計(jì)、渦輪流量計、腰(yāo)輪流(liú)量計和孔(kǒng)闆流量計等常(cháng)見的(de)天(tiān)然氣計量儀表的(de)工作(zuò)原理、适應(yīng)範圍、各自(zì)特(tè)點(diǎn)等。接下來，從(cóng)不同的(de)角度(dù)對燃(rán)氣(qì)管網計(jì)量輸差産(chǎn)生的因(yīn)素進行解析(xī)，分析不同(tóng)種類流量(liàng)計對(duì)輸差可能造成(chéng)的影響(xiǎng)。最後，結(jié)合常(cháng)用流量計(jì)類型(xíng)的(de)自身特(tè)點和輸差控制(zhì)，對各(gè)類型流量(liàng)計做出了(le)經濟(jì)性的分(fèn)析(xī)。
0引言.
　　天然氣作爲清(qīng)潔能源在國内能源(yuán)消耗的占(zhàn)比逐年(nián)增(zēng)長，油氣田采集油氣後經(jīng)過油氣分(fèn)離工藝，将(jiāng)天然(rán)氣通過加(jiā)壓長(zhǎng)輸管道輸送到各城市(shì)門站，再到各(gè)種燃氣用(yòng)戶(hù)。天然氣輸送(sòng)量由燃氣管道上安裝的流量(liàng)計量(liàng)儀(yí)表上的(de)測量數據決定。在高壓天然氣(qì)輸送工(gōng)程(chéng)中選(xuǎn)擇一款(kuǎn)高精度(dù)、高穩定性、壓力(lì)損失(shī)小，同(tóng)時又(yòu)具有經濟性的計量儀表(biǎo)具有(yǒu)重要的(de)意(yì)義。
　　考察燃氣計量流(liú)量計(jì)的經(jīng)濟性,既要(yào)考察它們(men)在設備采購成(chéng)本和運行(háng)維護成本方面的經(jīng)濟性(xìng)，更要考察它們對于輸差(chà)的影(yǐng)響(xiǎng)。本文首(shǒu)先分析氣體超(chāo)聲流(liú)量計(jì)、渦輪(lún)流量計、腰輪流(liú)量計和孔闆流(liú)量計等(děng)常見的天然氣計量儀(yí)表的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)、适應範(fàn)圍、優缺(quē)點(diǎn)等。在此基礎(chǔ)上，從(cóng)不同的角(jiǎo)度對燃氣(qì)計量(liàng)輸差産生的因(yīn)素進行解(jiě)析，分析(xī)不同種類流(liú)量計對輸差可能造成的(de)影響(xiǎng)。最後,結合(hé)常用(yòng)流量計類型的(de)自身特.點和輸(shū)差控制，對各類型流(liú)量計(jì)做出經濟性的分析(xī)。
1燃氣流量(liàng)流量(liàng)儀表
　　流量(liàng)計是(shì)燃氣計量的一(yī)個重要設(shè)備,它提供(gòng)了(le)貿易計(jì)量或内部管理的(de)數據(jù)。目前國(guó)際和國内(nèi)被廣(guǎng)泛應用(yòng)的燃氣(qì)計量儀表有 氣(qì)體超聲流量計 、 渦輪流(liú)量(liàng)計 、羅(luó)茨流量計(jì)以及(jí)孔闆流量(liàng)計等。研究分析這些(xiē)氣體(tǐ)流量(liàng)計的(de)性(xìng)能(néng)特點、适用(yòng)範圍,可以幫助(zhù)找到一種(zhǒng)更準确、更穩定和合(hé)理的計(jì)量手段。
1.1氣體(tǐ)超聲流量(liàng)計
　　主流的氣體(tǐ)超聲流量計是基于時(shí)差法開展的流量(liàng)測量(liàng),其原理是(shì)測量(liàng)超聲波信(xìn)号在(zài)氣體介(jiè)質中順向流和逆(nì)向流(liú)的時間差(chà)△t,在已(yǐ)知一對探頭間(jiān)的距離l時，計算(suàn)出流(liú)速v,然後乘(chéng)以測量管(guǎn)段的(de)截面(miàn)積s=π*d2/4,獲得最(zuì)終的(de)流量(liàng)值(見公式1和(hé)2)。超聲流(liú)量計工作(zuò)原理見圖1。

　　氣(qì)體超聲(shēng)流量(liàng)計最大的(de)特(tè)點(diǎn)是能在高(gāo)壓和中(zhōng)低壓或(huò)條件(jiàn)下準(zhǔn)确地(dì)測量氣體的單、雙向(xiàng)流(liú)量,測量(liàng)範圍寬，量(liàng)程比(bǐ)大;直接測量氣(qì)體的流速(sù)，測量精度不受介質(zhì)組分(fèn)變化(huà)的影響;能(néng)測量穩态(tài)及低頻脈動(dòng)氣(qì)體的(de)流量(liàng);無阻(zǔ)流機械部(bù)件,壓(yā)力損失極(jí)小，且(qiě)不會因(yīn)固(gù)體雜(zá)質導(dǎo)緻阻流部(bù)件損壞;--般采用(yòng)多聲(shēng)道(dào)的測量,可有效地減小(xiǎo)因(yīn)流(liú)場不均勻(yún)分布對測量結果的影(yǐng)響，并能在一個聲(shēng)道出(chū)現故(gù)障時繼續(xù)用其它正常的(de)聲道(dào)進(jìn)行有效(xiào)測量(liàng),從而提高(gāo)儀表的(de)準(zhǔn)确度(dù)和可(kě)靠性(xìng);适合(hé)于(yú)壓(yā)力變化範(fàn)圍大(dà)，流量波動(dòng)大的(de)應用場合(hé)。該種流量計目(mù)前正在高(gāo)、中、低(dī)壓各種天然氣(qì)計量(liàng)應用(yòng)中逐(zhú)步替代渦(wō)輪流量計(jì)、腰(yāo)輪流量(liàng)計和 差壓式孔(kǒng)闆流量計(jì) 口。
1.2 氣(qì)體渦(wō)輪流量計
　　在 渦輪流(liú)量計(jì) 測量表體(tǐ)中裝(zhuāng)有一(yī)個葉輪，上(shàng)面(miàn)的葉片(piàn)與被測介質流向(xiàng)成(chéng)一-定角(jiǎo)度。有流體通過(guò)時，它的(de)沖力(lì)帶動葉片旋轉(zhuǎn)，這個葉片(piàn)的旋轉速度(dù)與(yǔ)流體的流(liú)速成(chéng)正比關系(xì)，而這(zhè)種葉片本身具(jù)有磁性(xìng)，它在由(yóu)用永久磁鋼(gāng)和(hé)線圈組成的信(xìn)号檢測(cè)器中旋(xuán)轉并切割(gē)磁力(lì)線(xiàn),由此感應出(chū)與流速成-定比例的脈沖(chòng)信号(hào)，通過脈沖信号(hào)放大(dà)器獲得流(liú)量信息。
渦輪流(liú)量計的脈沖頻率f與流經(jīng)測量(liàng)表體的流體的(de)瞬時(shí)流量(liàng)q成正(zhèng)比，流量方程爲(wèi):
q=3600×f/k(3)
　　式中:k爲(wèi)流量計的儀表(biǎo)系數，3600爲(wèi)換算(suàn)系(xì)數(shù)。
　　渦輪(lún)流量計(jì)由(yóu)其機械結構特(tè)點決(jué)定了其具有測(cè)量精(jīng)度(dù)高(gāo)、重複性好(hǎo)、基本(běn)無零(líng)點漂(piāo)移等(děng)優點。但是,渦輪流量(liàng)計對氣體介(jiè)質(zhì)的清(qīng)潔(jié)度(dù)要求較高(gāo)，氣體的溫(wēn)度、粘(zhān)度和密度(dù)對儀表(biǎo)的(de)示值(zhí)誤差也有較大(dà)的影響;對(duì)氣流(liú)脈動和(hé)漩渦流敏感(gǎn)，防(fáng)氣(qì)流沖擊能力差，容易(yì)損壞;量程範圍(wéi)相對(duì)有(yǒu)限(xiàn);且在使用一段(duàn)時間(jiān)後軸承(chéng)間(jiān)隙加(jiā)大,測(cè)量精度呈(chéng)現變(biàn)負的趨勢(shì)。
1.3羅茨(cí)流量(liàng)計
　　羅(luó)茨流(liú)量計也稱腰輪流量計,它是(shì)利(lì)用2個橢圓(yuán)形的機械(xiè)測量(liàng)元件把被測介(jiè)質分割成單個已知的體(tǐ)積部分(fèn)，通過計量室(shì)逐次(cì)、重複(fú)地(dì)充(chōng)滿和排放該體(tǐ)積部分流(liú)體的(de)次數來計算被(bèi)測介質的(de)流量(liàng)體積總量。
　　羅茨(cí)流量(liàng)計優點是(shì):計量腔(qiāng)保持一定的(de)容(róng)積，很少(shǎo)受紊流及脈動(dòng)流的(de)影響;無須(xū)前後直管段;受(shòu)被測(cè)氣體介質(zhì)的粘度(dù)等物理性質(zhì)、流動(dòng)狀态(tài)的影(yǐng)響小(xiǎo)，可(kě)測(cè)量不易測量的(de)脈動流量(liàng);适用(yòng)的量程、溫度範(fàn)圍寬，安裝(zhuāng)要求(qiú)不高(gāo)。
但是(shì),羅(luó)茨(cí)流量(liàng)計(jì)對氣體(tǐ)的清潔度(dù)要求(qiú)較高(gāo),含(hán)有(yǒu)油污(wū)和雜質(zhì)時要預(yù)先處理(lǐ)，加裝過(guò)濾器;當流量增(zēng)加時，壓力(lì)損失(shī)也增(zēng)大;使用一(yī)定時(shí)間後(hòu)，腰輪(lún)與計(jì)量腔體間(jiān)的間隙會(huì)增大，影響測量精度(dù);運行維護(hù)工作(zuò)量大;大口(kǒu)徑時(shí)價格較貴,經(jīng)濟(jì)性變(biàn)差(chà)[3。
1.4孔闆流量計
　　孔闆(pǎn)流量(liàng)計 是差壓式流(liú)量計(jì),它(tā)是由一(yī)次檢測件(節流(liú)件)和二次裝置(zhì)( 差壓(yā)變送器 和(hé)流量顯示儀)組(zǔ)成(chéng)。當(dāng)被測介質(zhì)通過節流(liú)件(jiàn)時(shí)局部(bù)産生收縮(suō),流速增(zēng)加，在節(jiē)流件(jiàn)後面産生(shēng)靜壓力，由此在節流(liú)件(jiàn)前後産(chǎn)生了壓差(chà)，而此(cǐ)壓差(chà)随流量的(de)變化而變化，流量(liàng)大(dà)則(zé)壓(yā)差就(jiù)大。作(zuò)爲二次裝(zhuāng)置的(de)差壓(yā)變送(sòng)器測量節流件(jiàn)前後(hòu)的壓差，計(jì)算(suàn)出對應的流(liú)量值孔(kǒng)闆流量(liàng)計工作原(yuán)理見(jiàn)圖2

孔(kǒng)闆流量計(jì)的優點是結構簡單(dān)、制造、加工(gōng)和使(shǐ)用方便。
　　但(dàn)該種流量計對壓力(lì)、流量(liàng)的适應性(xìng)差，特别是(shì)大(dà)口(kǒu)徑的孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)由于靜(jìng)壓力差(chà)測量的(de)誤差，會造(zào)成流量計(jì)的綜(zōng)合不(bú)确定度(dù)增大;對(duì)流場的要求比(bǐ)較苛刻，需(xū)要的(de)前直管段(duàn)非常(cháng)長;壓損大(dà);上遊(yóu)易積液(yè);孔(kǒng)闆損(sǔn)耗快，維(wéi)修維(wéi)護率高(gāo)[49
2燃氣(qì)計量輸差産(chǎn)生的原(yuán)因
　　輸差是燃氣(qì)在輸送過(guò)程中(zhōng)輸人和輸(shū)出(chū)在量值(zhí)上産生的(de)差異，即q差=q進-q出(chū)。從理論上講，在(zài)-個全封閉的輸(shū)送管網(wǎng)中，隻要(yào)輸送管(guǎn)道(dào)沒有(yǒu)洩漏，就沒有輸(shū)差産(chǎn)生。但在實(shí)際的(de)油氣計量(liàng)過程中,在輸人(rén)的流(liú)量和輸出(chū)的流量(liàng)之(zhī)間會出現(xiàn)一些偏差(chà)量。細分下來主要是由以(yǐ)下幾(jǐ)方面造成(chéng)的。
2.1測(cè)量儀表(biǎo)引出的(de)偏差
　　燃氣(qì)計量(liàng)的量值确(què)定是(shì)靠測量儀(yí)表完(wán)成的，而測(cè)量儀(yí)表的測量誤差(chà)值不會(huì)是0%，在計(jì)量儀表(biǎo)選型的(de)初期(qī)，如果沒有(yǒu)仔細考(kǎo)慮(lǜ)計量的流(liú)量範圍(用氣量的多(duō)少)、工(gōng)作壓(yā)力的适用(yòng)範圍(wéi)、氣體介質的工藝(yì)處理結(jié)果及使(shǐ)用(yòng)現場的工(gōng)況條件等(děng)影響(xiǎng)因素(sù),使流量測量儀表工作在一一(yī)個不(bú)适合的工況條(tiáo)件下，就會(huì)造成(chéng)計量誤差值。另(lìng)外，各(gè)種(zhǒng)原理的(de)流量(liàng)計對(duì)安裝條件(jiàn)的要求也(yě)是不(bú)同的，如前後直管段長度要求(qiú)、流量計前端過(guò)濾器(qì)的要求、新(xīn)管(guǎn)道吹掃流程的要求、單(dān)向流流(liú)量計的(de)流向(xiàng)要求、儀表潤滑(huá)油的選擇(zé)要求等等(děng)。如果沒有(yǒu)按照要求進行安(ān)裝(zhuāng)，就會(huì)影.響(xiǎng)燃氣(qì)的計(jì)量準确(què)度。選擇(zé)量程(chéng)寬(kuān)、對工況(kuàng)适應(yīng)能力更強(qiáng)的流量計類型(xíng)，如超聲(shēng)波流量(liàng)計，有助于(yú)避免(miǎn)這一問題(tí)門。
　　另(lìng)外，目前在天然(rán)氣主幹網(wǎng)的門(mén)站均(jun1)已采用高(gāo)精度的氣(qì)體超聲流(liú)量計,而面(miàn)向中(zhōng)小(xiǎo)用(yòng)戶的流量(liàng)計(jì)很多仍(réng)是采用(yòng)孔闆流量計(jì)、渦(wō)輪(lún)流量計或羅茨(cí)流量(liàng)計。孔(kǒng)闆流量計的測量(liàng)精度本(běn)身就(jiù)不高，渦輪(lún)或羅(luó)茨流量在使用一段時間(jiān)後由(yóu)于(yú)軸承的磨損或氣體介(jiè)質中污(wū)物的影(yǐng)響，往(wǎng)往(wǎng)造(zào)成測(cè)量精度的(de)大幅(fú)下降(jiàng)。也就是說(shuō)，由(yóu)于在(zài)輸人和(hé)輸出端采用了(le)準确度(dù)不(bú)同的流量計，也(yě)會加(jiā)劇燃(rán)氣輸差呵。
2.2管(guǎn)存氣體量值(zhí)的偏差
　　天然氣(qì)管輸系統中由(yóu)于環境(jìng)溫(wēn)度、輸(shū)氣壓(yā)力和溫度(dù)的變化，被(bèi)測天(tiān)然氣(qì)的組分也(yě)會發生變(biàn)化，這(zhè)會導緻(zhì)管(guǎn)道中的管(guǎn)存天(tiān)然氣的(de)量(liàng)值發生變(biàn)化,如式(4)所示:

23管網洩(xiè)露
　　燃(rán)氣管(guǎn)網在運行(háng)的過(guò)程中，由于溫度(dù)的變(biàn)化和應力的作用，不可避(bì)免地(dì)發生滲漏(lòu)，這種(zhǒng)滲漏主要(yào)發生(shēng)在管(guǎn)道及法蘭(lán)密封處;管(guǎn)網老(lǎo)化鏽(xiù)蝕(shí)破(pò)損，在改造施工(gōng)過程中(zhōng)的野蠻(mán)操作，也可(kě)能會造成(chéng)燃(rán)氣(qì)的洩(xiè)漏。
2.4流量計(jì)運(yùn)行(háng)維護的(de)影響
　　機械式的流(liú)量計(jì)，包括渦輪(lún)、羅茨、孔闆等，需要定(dìng)期進行維(wéi)護。如(rú)果疏(shū)于維護，沒(méi)有按照(zhào)規範加注潤滑油，沒有(yǒu)更換磨損的部(bù)件，或者沒有定(dìng)期清理或(huò)排放(fàng)過濾器中的油水雜物等,也會使儀表(biǎo)随着時(shí)間的(de)推移(yí)，準(zhǔn)确(què)度逐(zhú)步(bù)下降。而(ér)超聲流量計基(jī)本上(shàng)可以免維護，有效避(bì)免了(le)這一問題叨(dāo)]
2.5經(jīng)營管理方面産(chǎn)生的(de)偏(piān)差
　　有些(xiē)輸氣管網還未實現(xiàn)計量(liàng)系統(tǒng)自動化的管理，設備停(tíng)運(yùn)或維(wéi)修信息(xī)不(bú)夠及(jí)時和(hé)完善;天然(rán)氣氣體組(zǔ)分發生變(biàn)化(huà)時沒有(yǒu)及時準确地更新各類計(jì)量儀(yí)表中的組分信(xìn)息;量(liàng)值計算和(hé)統計時間的節點不(bú)完全(quán)一緻(zhì),造成流(liú)量計量(liàng)儀表(biǎo)的統計周(zhōu)期不(bú)完全統一(yī);未按(àn)規定的時間對計量(liàng)以及(jí)相關(guān)聯的溫度(dù)和壓力等(děng)儀表(biǎo)進行(háng)周期檢定(dìng)或校準等等,均會造(zào)成--定程度(dù)的輸入(rù)和輸出量值的偏差。
　　相(xiàng)比于傳統的機(jī)械式流量計(jì),超聲流量(liàng)計(jì)具有代際(jì)優勢(shì)，智能(néng)化程度高，便于進(jìn)行(háng)計(jì)量系統(tǒng)的智能化管理圖。
3流(liú)量計經濟(jì)性分析(xī)
3.1設(shè)備采(cǎi)購成本(běn)
　　在(zài)設備(bèi)采購價(jià)格方面(miàn)，雖然(rán)超聲流量計近年(nián)來(lái)的價格已(yǐ)大(dà)幅下降(jiàng)了超(chāo)過50%,但傳統的機(jī)械(xiè)式流量(liàng)計仍然具有一(yī).定優(yōu)勢。在小口(kǒu)徑時，羅茨(cí)和渦(wō)輪價(jià)格具有相(xiàng)對(duì)優(yōu)勢,而在大口徑時,孔(kǒng)闆更有優勢。但(dàn)是，通過第2節的内容(róng)我們已經了解到，超聲流量計(jì)在精度等(děng)級，量程範圍(wéi)，對(duì)工藝條件的(de)适應性(xìng)等方面具有諸多(duō)優(yōu)勢。因此，在(zài)作出(chū)采購決策(cè)時切不(bú)能(néng)以初始的設備采購(gòu)成本作爲主要考量。況且，由于(yú)超聲流量計沒(méi)有機械部(bù)件損(sǔn)耗，不會因(yīn)爲固(gù)體雜質導緻阻(zǔ)流部件損壞，因(yīn)而使(shǐ)用壽命長因此如(rú)果按一定時期(qī)内折舊(jiù)成本(běn)來(lái)看(kàn)的話(huà),超聲流量計更(gèng)具.有(yǒu)綜合性價(jià)比優勢。
3.2運行維(wéi)護成(chéng)本(běn)
　　渦輪和(hé)羅茨(cí)流量計等(děng)機械式流量計(jì)由于有轉.動部件,需(xū)要定期加注潤(rùn)滑(huá)油;随着(zhe)使用時間變長(zhǎng)，會出(chū)現機械磨(mó)損;由于存在阻流部(bù)件，容(róng)易因(yīn)固體雜質(zhì)造成流量計損壞。超(chāo)聲流量計(jì)沒有(yǒu)機械轉動部件(jiàn)，沒有阻流部件(jiàn)，不易(yì)損(sǔn)壞，且超(chāo)聲流量計本身(shēn).的智能、自動化(huà)程度(dù)高，具有免(miǎn)維護、少維(wéi)護的(de)特點(diǎn)，維(wéi)護成本極低。因此在運行(háng)維護(hù)成(chéng)本方(fāng)面具有明顯優(yōu)勢。
3.3輸差(chà)控制
　　相(xiàng)比于(yú)設備采購(gòu)成本(běn)和運行維護成(chéng)本(běn)，輸差的(de)金額(é)有(yǒu)可(kě)能會(huì)大得多,因此在(zài)分析流(liú)量計經濟性時一定不(bú)能忽略其在輸(shū)差控(kòng)制方面(miàn)的(de)影響。從(cóng)第(dì)三節(jiē)的内容我們可以看(kàn)到,輸(shū)差産(chǎn)生的原(yuán)因主要(yào)有五(wǔ)個方面:1)測(cè)量儀(yí)表引出的偏差;2)管存氣體量值(zhí)的偏(piān)差;3)管網洩(xiè)露;4)流量計(jì)運行維護的影(yǐng)響;5)經營(yíng)管(guǎn)理方面産(chǎn)生的偏差(chà)。其中，第(dì)1)、4)、5)項(xiàng)都與(yǔ)流(liú)量計直(zhí)接相(xiàng)關[10]。
做爲更(gèng)新型的流量(liàng)計，超聲(shēng)流量計(jì)相對于(yú)傳統(tǒng)
　　機械(xiè)式流(liú)量計(jì)來說具有(yǒu)代際(jì)優勢,因測(cè)量儀表引(yǐn)出.的偏差而(ér)導緻輸(shū)差的可(kě)能性更低;由于其幾乎(hū)免維護，因流量(liàng)計運行維(wéi)護的(de)影響而導(dǎo)緻輸(shū)差的可能性也(yě)更小;由(yóu)于超聲流量計智(zhì)能(néng)化(huà)程度高，也(yě)有助(zhù)于減少因經營(yíng)管理方(fāng)面(miàn)産生的偏差。
4結語
　　與(yǔ)渦輪(lún)、羅茨(cí)、孔闆等傳(chuán)統流(liú)量計(jì)相比(bǐ)，超聲流量(liàng)計更(gèng)具(jù)經濟性(xìng)，理由(yóu)是:1)雖(suī)然--次(cì)性采(cǎi)購(gòu)成本(běn)較(jiào)高，但性價(jià)比好，且按--定時(shí)期内(nèi)折舊成本來看的話可能更具(jù)有價(jià)格優(yōu)勢;2)不(bú)易損壞，維(wéi)護非(fēi)常簡單，維護成本極低(dī)，因此在運行維護(hù)成本方面具有(yǒu)明(míng)顯(xiǎn)優勢;3)作爲(wèi)更新(xīn)型的(de)流量(liàng)計，超(chāo)聲流量計(jì)相對(duì)于(yú)傳統機械式(shì)流量計更有利(lì)于輸(shū)差控(kòng)制。

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