摘要：本文簡要分析了工作段流量與流量計計量精度的關系，指出了常用流量計所存在的不足之處。介紹了組合式流量計的原理及其在城市燃氣工程中的應用。

關鍵詞：供銷差率 工作流量 計量精度 組合式流量計 應用

一、 前言

天然氣具有優質、高效、環保等優點。隨著西氣東輸管線工程的建成和發展，天然氣不僅越來越多地進入尋常百姓的家庭，提高了人們的生活質量，而且在城市餐飲業、直燃機、工業生產線及汽車加氣等各類領域都得到的廣泛的應用。天然氣的使用正成為人們日常生活中不可缺少的環節，而天然氣流量計量是天然氣供應和銷售的重要組成部分，是天然氣貿易結算的依據；保證天然氣在銷售過程中計量的準確，減少計量損失已成為天然氣經營企業普遍關注的和亟待解決的問題。根據用氣企業使用的燃燒設備的不同及用氣量大小變動情況，選擇合適類型，恰當計量量程的燃氣流量計，是提高計量的準確度，減少燃氣企業供銷差率的簡捷而又有效的手段。城市燃氣工程中，用氣單位往往燃燒設備多、額定用量大、高峰用氣時間短、用氣量波動范圍大，因此選擇的流量計必須既能滿足大流量時的計量要求，又能在較小流量時也具有良好的計量精度，也就是說流量計應具有較寬的量程范圍和對低流量的測量有較高的精度。

二、 工作流量對流量計計量精度的影響

流量計的性能指標通常包括公稱通徑、始動流量、量程范圍（或最大流量和量程比）、最大工作壓力、最大流量狀態下壓力損失等幾項。工作流量的大小對流量計計量精度有直接的影響。當通過流量計的流量低于始動流量值時，由于流量太低，流量計的檢測元件無法檢測到流量的存在，因而流量計就無法計量。當通過流量計的流量高于流量計所能測定的最大流量時，由于流量過大，流速過快，流量計檢測元件無法進行正常檢測，除產生較大的誤差外，還會影響流量計的使用壽命。當流量大于始動流量小于測量量程的下限流量值時，測得的流量精度無法保證，誤差也很大。因此，選定的流量計的量程范圍必須包含檢測對象在各個時間段的工作流量值。

實際使用過程中，流量計受到環境條件的影響較大，不僅有外界的震動，電磁的輻射，而且管內氣體的脈動沖擊也影響著流量計的檢測元件。實際使用過程表明，當流量計經常接近下限流量范圍工作時，已很難保證流量計的計量精度，特別是對于有轉動部件的羅茨流量計和渦輪流量計來說。經過一段時間的運行后，由于磨損等原因，小流量段的計量精度很難保證。

大部分工廠生產的1.5級帶溫度壓力補償裝置的羅茨流量計和渦輪流量計出廠時標定的最大允許誤差如下表所示：

從表中可以看出，當工作流量在Qmin～0.2Qmax之間時，流量計所測得的流量值誤差較大。

綜上所述，在選擇流量計時，應盡量使工作流量包括在流量計量程的0.2Qmax~Qmax范圍內，同時流量計的下限流量值也應盡量小，這樣就更能保證計量的準確度。

三、 流量計的選擇

對于量程上限值較大的流量計，無論是始動流量小，量程比大的羅茨流量計，還是始動流量較大，量程比也較大的渦輪流量計，或是始動流量大，量程比小的旋進流量計，其0.2Qmax與Qmin相比較都有較大的差值。而用氣量波動范圍較大的燃氣用戶，高峰用氣時間不會占據較長的時間，通常時間的用氣量都不會很大，當用氣流量介于Qmin~0.2Qmax時，無論是帶溫度和壓力補償裝置的羅茨流量計，渦輪流量計，旋進流量計都無法準確地測出此時的流量值。因此盡量選擇Qmin與0.2Qmax相近，而Qmin值又盡量小的流量計是減少計量誤差，提高計量精度的有效方法。而現有任何的一種流量計都無法達到上述要求，但組合式流量計卻能較好地滿足這一要求。

四、組合式流量計的原理

組合式流量計將工作流量分為大小兩段計量，根據所有燃燒設備的最大用氣量Qmax選定主流量計，根據單一燃燒設備的最小用氣量Qmin值與0.2Qmax值選定輔助流量計，并使主輔流量計量程部分覆蓋，通過流量控制閥組合在一起，使流量計能測量波動范圍較大的流量，其示意圖如下所示：

 

組合式流量計流量控制模式如下圖所示：

 

組合式流量計的測量原理是：當通過流量計的流量為零時，主流量控制閥接受主流量計的信號關閉，輔流量控制閥開啟，此時輔流量計處于等待流量通過的狀態；當輔流量計有流量通過，并且流量低于輔流量計設置的切換流量上限值時，流量經輔管線流動，由輔流量計進行計量。當工作流量上升到高于輔流量計設置的切換流量上限值時，則輔流量計發送電信號至主流量計，然后由主流量計控制閥接受主流量計信號而打開，待主流量計進入計量狀態后，副流量計控制閥關閉。當流量下降到主流量計設置的切換流量下限值時，主流量計發出電信號到輔流量計，輔流量控制閥接受輔流量計的信號而打開，由輔流量計進行計量，主流量計控制閥接受主流量計的信號而關閉。由于主流量計的下限切換流量與輔流量計的上限切換流量之間存在有一定的閾值，可避免主輔流量計之間頻繁的切換。組合式流量計能根據工作流量的大小，自動選擇測量范圍不同的流量計進行計量，達到了擴大計量范圍的目的，同時也解決了小流量通過時流量計不計量或計量不準確的問題。

組合式流量計中，主流量計可根據用氣設備最大用氣量選擇智能渦輪流量計或者智能旋進流量計；小流量計根據用氣設備的最小用氣量選擇智能羅茨流量計。主輔流量計的切換流量下限值和上限值根據用氣負荷分布情況要求設備制造廠家進行設定。

主輔流量計的流量控制閥選用零壓損球閥，流量計內置鋰電池組，在沒有外電源的情況下，可供系統正常使用半年以上。若用外接電源，外接電源為DC24V±15%，這樣其內置電池可長期工作。由于閥門頻繁切換，最好用外接電源，這樣可以保證裝置的長期正常工作。

五、組合式流量計的應用

    中小型工業用戶和大型公建用戶（比如酒店），該類用戶的特點是用氣設備多，額定用氣量大，所有設備同時使用的時間不長，每天往往階段性出現用氣量的高峰和低谷，而且用中小流量氣的時間較長，因此選擇單一的流量計已無法滿足所有流量段的計量要求。此時，可以選擇大通徑的渦輪流量計或旋進流量計作為主流量計來測量大流量段的流量，選擇小通徑的羅茨流量計來測量小流量段的流量，把大小兩只流量計組合在一起進行流量測定，就能較精確地測量各流量段的流量，達到提高對此類用戶的用氣計量精度，減少燃氣企業的供銷差率的目的。

 

(本文作者：徐文豪 浙江省諸暨市天然氣有限公司)