燃气流量计量表选型规程

ZRSC-008-2009（V3.0）燃气流量计量仪表选型规程2010-04-01布 2010-05-01实施中国燃气控股有限公司企业标准目录一、总则21、制定目的和依据22、适用范围23、规程引用文件24、流量计量术语2二、国内外燃气流量表使用状况3三、燃气流量计简介31、差压式流量计DPF32、涡轮流量计TUF43、涡街流量计VSF54、旋进旋涡流量计65、时差式超声波流量计USF66、容积式流量计PD77、质量流量计CMF8四、流量计选型步骤和考虑因素91、流量计选型步骤9（1）选择测量方式和测量方法9（2）了解掌握流量表性能9（3）确定测量方案考虑的因素9（4）确定流量计型号102、流量计选型考虑因素10五、几种常用流量计选用考虑要点141、差压流量计DPF142、涡轮流量计TUF153、气体腰轮流量计165、膜式表16六、燃气流量计的选型配备原则17燃气流量计量仪表选型规程一、总则1、制定目的和依据为了加强我公司燃气流量计量监督管理，保证流量计量准确可靠，维护供需双方的合法利益，依据国家有关计量法律、法规、标准，同时考虑我公司的安全生产、保证供应、经济合理、保护环境和生产经营实际要求制定本规程。

2、适用范围本规程适用于我公司燃气流量计量表的选型。

3、规程引用文件《中华人民共和国计量法》《天然气流量标准孔板计量标准》AGA No.3《气体涡轮流量计标准》AGA No.7《天然气及其他烃类气体的压缩性和超压缩性标准AGA No.8《用气体超声流量计测量燃气流量》GB/T 18604-2001《用差压装置测量流体流量标准》ISO5167《气体涡轮流量计标准》GB/T 18840-2003/ISO9951《气体超声波流量计标准》ISO/TR12765《天然气压缩因子计算标准》ISO/DIS12213《天然气流量的标准孔板计量方法》SY/T6143-1996《天然气计量系统技术要求》GB/T 18603-2001《汽车用压缩燃气加气机》GB/T 19237-20034、流量计量术语（1）流量Flow rate单位时间内流过管道横截面的流体量。

流体量以质量表示时称“质量流量”，流体量以体积表示时称“体积流量”。

（2）脉动流Pulsating flow流过测量横截面的流量以某一常数值为中心随时间有波动的流动。

（3）雷诺数(Re) Reynolds'number雷诺数表征了流体流动时惯性力与粘性力之比的无量纲数。

（4）气体压缩系数(z) Gas compressibility factor表示气体偏离理想气体性质的程度，一般是温度T和压力p的函数。

（5）范围度turn down范围度为上限流量和下限流量的比值，其值愈大流量测量范围愈宽。

（6）标准参比条件燃气体积计量的标准参比条件为绝对压力0.101325Mpa、温度293.15K（一个大气压，20℃）。

二、国内外燃气流量表使用状况欧美等工业化水平较高的发达国家，对燃气计量技术的研究起步较早，投入的资金及科技力量较大，尤其是对贸易天然气的计量十分重视。

从流量计选型上，欧洲主要使用涡轮、腰轮流量计，如荷兰涡轮、腰轮流量计的使用约占80%，加拿大涡轮流量计的使用约占90%，而美国则以使用孔板为主，约占80%。

从整体上来看，在流量计使用上，70年代形成了孔板使用高潮，80年代形成了涡轮流量计使用的高潮，90年代中后期则掀起了超声波流量计热潮。

我国天然气计量起步较晚，气藏主要分布在四川、长庆、新疆，仪表的使用选型主要使用孔板，采用几何检定法。

目前西气东输工程，贸易计量的首选流量计为超声流量计，口径DN250~300mm；中小型站场选用DN50~200mm涡轮流量计。

随着我国天然气工业的发展，超声波流量计在天然气工业领域中的应用前景看好。

超声波流量计与使用广泛的孔板流量计相比，有着更多的优点，主要反映在有较低的系统基本投入，双向测量，大量程比，无压损，无可动部件和高精度等。

三、燃气流量计简介适合燃气流量计量的流量计有：容积式流量计、差压式流量计、超声波流量计、涡轮流量计、涡街流量计、质量流量计和旋进旋涡流量计。

下面分别阐述这些流量计的原理、特点及应用概况。

1、差压式流量计 DPF差压式流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经节流件时（如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利嘴、文丘利喷嘴等），在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比。

在差压式流量计中，因标准孔板节流装置差压流量计结构简单、制造成本低、研究最充分、已标准化而得到最广泛的应用。

差压式流量计一般由节流装置（节流件、测量管、直管段、流动调整器、取压管路）和差压计组成，对工况变化、准确度要求高的场合则需配置压力计（传感器或变送器）、温度计（传感器或变送器）、流量计算机等，组分不稳定时还需要配置在线密度计（或色谱仪）等。

※优点：（1）应用最多的孔板式流量计结构简单、牢固,性能稳定可靠,使用寿命长、价格低廉。

（2）应用范围极广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比，全部单相流体，包括液、气、蒸汽皆可测量，部分混相流。

（3）检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于经济生产。

（4）标准型节流式DPF无需实流校准，即可投用，在流量计中也是唯一的。

※缺点：（1）测量重复性、精度普遍偏低。

（2）范围度窄，由于差压信号与流量为平方关系，一般范围度仅3:1~4:1。

（3）现场安装条件要求高，需要较长的直管段。

（4）压损大(指孔板、喷嘴等)。

※应用概况：差压式流量计应用范围特别广泛，在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用，如流体方面:单相、混相、洁净、脏污、粘性流等；工作状态方面：常压、高压、真空、常温、高温、低温等；管径方面：从几毫米到几米；流动条件方面：亚音速、音速、脉动流等。

它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的1/4~1/3。

2、涡轮流量计TUF当流体流经涡轮流量传感器时，在流体推力作用下涡轮受力旋转，其转速与流体平均流速成正比，涡轮转动周期地改变磁电转换器的磁阻值，检测线圈中的磁通随之发生周期性变化，产生周期性的电脉冲信号。

在一定的流量（雷诺数）范围内，该电脉冲信号与流经涡轮流量传感器处流体的体积流量成正比。

※优点：（1）高精度,在所有流量计中，属于最精确的流量计，国产的一般为±1%R~±1.5%R ，特殊专用型可达±0.5%R~±1.0%R（2）重复性好，短期重复性可达0.05%~0.2%，如经常校准或在线校准可以得到极高的精确度。

（3）输出脉冲频率信号，适用于总量计量及与计算机连接，无零点漂移,抗干扰能力强。

可获得很高的频率信号（3~4kHz），信号分辨力强。

（4）范围度宽，中大口径可达40：1~10：1，小口径为6：1~5：1。

（5）结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。

（6）适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表。

※缺点：（1）不能长期保持校准特性，需要定期检定。

（2）流体物性（密度、粘度）对流量特性有较大影响。

要根据他们对精确度影响程度采取补偿措施，才能保持高的计量精度。

（3）流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大，传感器上下游侧需设置较长直管段。

（4）不适于脉动流和混相流的测量。

（5）对被测介质的清洁度要求较高，虽然可安装过滤器以适应脏污介质，但也带来压损增大、维护量增加等副作用。

（6）小口径（DN50以下）仪表的流量特性受物性影响严重，故小口径TUF的仪表性能难以提高。

※应用概况：涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用:石油、有机液体、无机液、液化气、燃气和低温流体。

在欧洲和美国,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计的燃气计量仪表。

3、涡街流量计VSF在流体中安放非流线型旋涡发生体，流体在旋涡发生体两侧交替地分离释放出两列规则的交替排列的旋涡涡街。

在一定的流量（雷诺数）范围内，旋涡的分离频率与流经涡街流量传感器处流体的体积流量成正比。

※优点：（1）结构简单牢固，维护方便、维护量少。

（2）适用流体种类多，如液体、气体、蒸汽和部分混相流体。

（3）精度较高，一般为±1%R~±2%R（4）范围度宽，可达20：1~10：1（5）压损小，约为孔板的1/4~1/2。

（6）输出脉冲频率信号，适用于总量计量及与计算机连接，无零点漂移（7）在一定雷诺数范围内，输出频率信号不受流体物性（密度、粘度）和组分的影响，即仪表系数仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸有关，只需在一种典型介质中校验而适用于各种介质。

VSF在各种流量计是一种较有可能成为仅需干式校验的流量计。

※缺点：（1）不适用于低雷诺数测量（ReD≥2×104），在高粘度、低流速、小口径情况下应用受到限制。

（2）旋涡分离的稳定性受流速分布畸变及旋转流的影响，需较长直管段。

（3）VSF对管道机械振动较敏感，不宜用于强振动场所。

（4）仪表系数较低（与涡轮流量计相比），分辨率低，口径愈大愈低，一般用于DN300以下。

（5）仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验。

4、旋进旋涡流量计当流体通过螺旋形导流叶片组成的起旋器后，流体被强迫围绕中心线强烈地旋转形成旋涡流，通过扩大管时旋涡中心沿一锥形螺旋形进动。

在一定的流量（雷诺数）范围内，旋涡流的进动频率与流经旋进涡流量传感器处流体的体积流量成正比。

旋进流量计的特点与涡街基本相同，只是有三点区别：一是流量计压损大得多，其压损约为涡街的3~4倍；二是抗干扰的能力强，必要的直管段长度短，一般上游取5D，下游取1D；三是始动流量较大。

5、时差式超声波流量计USF当超声波穿过流动的流体时，在同一传播距离内，其沿顺流方向和沿逆流方向的传播速度则不同。

在较宽的流量（雷诺数）范围内，该时差与被测流体在管道中的体积流量（平均流速）成正比。

※优点：（1）测量精确度高、范围度特宽（40：1~200：1），适用于高压、大口径、高精度燃气流量计。

（2）可适应极低流速（0.5m/s），安装直管段短，使用期长。

（3）为无流动阻挠测量，无压力损失，无可动部件、安装使用费用低（4）测量结果不受气体声速随成分、压力、温度变化的影响。

※缺点：（1）传播时间法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体;（2）多普勒法测量精度不高。

※应用概况：（1）超声流量计因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。

（2）气体应用方面在高压燃气领域已有使用良好的经验;速度式气体流量计、超声波流量计一般由流量传感器和显示仪组成，对温度和压力变化的场合则需配置压力计（传感器或变送器）、温度计（传感器或变送器）、流量积算仪（温压补偿）或流量计算机（温压及压缩因子补偿）；对准确度要求更高的场合（如贸易燃气），则另配置在线色谱仪连续分析混合气体的组分或物性值计算压缩因子、密度、发热量等。