天然气计量设备选型探讨

天然气计量设备选型探讨
天然气的利用已经发展到各行各业，各类用户燃气计量设备的科学选型、合理使用、精细管理是燃气经营企业计量的基础工作。

文章针对常用的燃气计量设备的工作原理和特性，提出了燃气表选型依据。

0、前言
城市天然气一般用气对象为居民、商业、福利和工业等，城市燃气应用范围已不断向新的领域拓展，用户变得多样化，有餐饮、洗浴、采暖、酒店、农业生产和工业等用户，对这些燃气用户的精确计量显得尤为重要。

如何正确了解各种燃气计量设备的性能特点，做到科学选型，合理使用，精细管理，是燃气经营企业计量工作的基础工作。

燃气计量是经济建设、技术创新和社会进步中的一项重要的技术基础。

经济建设水平越高，越需要加强计量工作；技术越更新，越需要先进的计量手段；社会越进步，越需要实现计量制的统一和量值的精准，因而越需要加强计量工作的推进。

最终目的是为了保护广大用户和燃气供应单位免受不准确测量所造成的经济损失；为保证燃气用户和燃气经营单位各自应有的权益不受侵犯。

1、常用计量设备的分类及特点
从大的方面来讲，根据燃气设备的用气流量，主要分为
家用、商用、工业用；根据计量设备的结构，主要分为膜式燃气表、罗茨流量计、涡轮流量计等。

总的来讲，无论是根据哪种分类，都与燃气计量设备的性能、用户燃气设备使用的环境、用气压力、温度、气量大小等有着密切的关系。

1.1 膜式燃气表
目前市场上主流膜式燃气表有两种，一种为机械式膜式燃气表；另一种为智能式膜式燃气表。

机械式膜式燃气表计量通过机械滚轮实现，当流动的气体经过燃气表时，受到管道摩擦及机构的阻挡，内部的燃气会在燃气表进出口两端产生压力差，通过这个压力差推动膜式燃气表的膜片在计量室内运动，并且带动配气机构进行协调配气，使得膜片的运动能够连续往复的进行，膜式燃气表通过内部的机械结构，把直线往复运动转变成圆周运动，再通过圆周运动带动机械滚轮计数器转动；膜片每往复一次，就排出一定量气体，最终滚轮转过一个计数单元，根据使用的气量进行累计操作，最终实现燃气流量计量记录。

机械式燃气表优点在于计量可靠，质量稳定，缺点在于抄表麻烦，都得人工上门抄表，燃气公司需得投入很多财力人力。

再者当前社会不稳定因素增多，不法分子冒充燃气公司入户抄表，对居民家中产生不安全因素。

智能式膜式燃气表是在机械式燃气表的基础上增加IC 卡控制器，实现预付费方式。

主要通过卡片来实现，如IC卡
(如4442卡)、射频卡(如T5557卡、M1卡)等。

IC卡以其价格等优势现在成为目前市场燃气表的主流，IC卡用于购买气量并存入表中使用；不同用户卡编号不同，一表一卡。

它的主要功能是负责监视计量表的数据，实现用户先付款后使用的原则，用户到燃气公司缴费，然后将所购燃气气量充入家中的燃气表，很多用户安装了IC卡式燃气表后用气更便捷。

这样既方便了燃气公司的管理，又免去了抄表占用的大量人力，很好的控制了成本。

膜式燃气表的原理为容积式，量程比宽，安装方便，对表前、表后直管段的要求不高；但其量程小，易受腐蚀而导致泄漏及计量不准，维修不方便，只适用于低压，只计量工况流量，不易实现温压补偿。

1.2 罗茨流量计
罗茨流量计也叫腰轮流量计，是一种容积式流量计。

在腰轮流量计的壳体内有一个计量室，计量室内有一对或两对可以相切旋转的腰轮，在流量计壳体外面与两个腰轮同轴安装了一对驱动齿轮，它们相互啮合使两个腰轮可以相互联动。

罗茨流量计利用两个腰轮，把流体连续不断的分割成单个的体积部分，利用驱动齿轮和计数指示结构计量出流体总体积量。

它有两个腰轮(酷似8字形)状的共轭转子，分别控制在各自的转轴上，一个腰轮转动，另一个就跟着(同步齿轮联接)反向转动，相互间始终保持着一条线接触(准确说是接
近)，既不能相互卡住，又不能有泄露间隙。

罗茨流量计功能特点：工作寿命长，正常运行期限长达15年；范围度宽：不同规格流量计范围度50:1~243:1；高精确度、高可靠性、重复性好：计量精度不受介质条件的影响，长期使用不需调整；起步流量低，不同规格流量计的始动流量0.06~1.20m3/h；压力损失小：不同规格流量计的压力损失0.16 ~0.55 kPa；流量计前后不需要直管段，可以安装在环境狭窄的场合。

罗茨流量计也有一定的局限性，大口径流量计体积比较大，且价格较高；转子卡死将给用户带来供气不足；要求洁净的天然气，气体若过滤得不精细，杂质会卡死流量计；运行噪音较大，必要时采用隔音措施。

1.3 涡轮流量计
涡轮流量计为速度式流量计，也叫叶轮式流量计，依靠测定转子的速度计算出体积。

它先将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号。

这种流量计用于检测瞬时流量和总的积算流量，其输出信号为频率，易于数字化。

感应线圈和永久磁铁一起固定在壳体上。

当铁磁性涡轮叶片经过磁铁时，磁路的磁阻发生变化，从而产生感应信号。

信号经放大器放大和整形，送到计数器或频率计，显示总的积算流量，同时将脉冲频率经过频率－电压转换以指示瞬时流量。

叶轮的转速正比于流量，叶轮的转数正比于流过的总量。

涡轮流量计的输出是频率调制式信号，不仅提高了检测电路的抗干扰性，而且简化了流量检测系统。

它的量程比可达10:1，精度在±0.2%以内。

惯性小而且尺寸小的涡轮流量计的时间常数可达0.01s。

涡轮流量计拥有高质量轴承、特别设计的导流片，因此极大降低了磨损，对峰值不敏感，甚至恶劣的条件下也可以给出可靠的测量变量。

涡轮流量计具有精度高、重复性好、高量程比、结构简单、运动部件少、耐高压、测量范围宽、体积小、重量轻、压力损失小和维修方便等优点，拥有高质量轴承、特别设计的导流片，因此极大降低了磨损，对峰值不敏感，甚者恶劣的条件下也可以给出可靠的测量变量。

2、计量设备选型依据
2.1 选型依据的标准
燃气计量设备选型依据的计量标准主要有《天然气计量系统技术要求》(GB/T 18603—2014)、《用能单位能源计量器具配备和管理通则》(GB 17167—2006)、《天然气能量的测定》(GB/T 22723—2008)，主要参考标准ISO 15112：2007。

2.2 计量设备选型依据
膜式燃气表的规格大小不一，小流量的用于家用，大流量的用于小型酒店、餐馆和食堂等商用；罗茨流量计主要用于小型工业、酒店、餐饮业和小流量采暖锅炉等；涡轮流量计主要用于大型工业用气和大流量采暖锅炉等。

天然气流量计的选型应充分考虑用户用气的特性、用气压力和流量等。

(1) 确定是测量瞬间流量还是总量。

这主要由使用对象的测量目的决定。

(2) 确定其精确度。

结合各类流量计的精确度等级，选择适合需要计量的燃气设备的可能计量到的精度。

(3) 确定其重复性。

这主要决定于流量计设备本身的制造质量与原理。

(4) 确定其线性度。

天然气流量计有线性与非线性等两种输出，但大多数计量表只是将非线性的误差作为基本误差的组成部分，却不将其作为单独的分析指标。

(5) 确定流量具体范围。

流量范围指最大最小流量，计量表通径的选择应根据计量表流量范围进行选择。

(6) 确定压力的损失。

对大多数天然气流量计而言，在气体的流动过程中因流量计内部构件会产生一定压力损失，在选择时应充分表考虑到这一点。

(7) 确定输出信号的特性。

这也是直接决定计量表选择的关键因素。

(8) 确定流量计的维护周期。

当流量计遇到故障时需要停气并拆卸下来由专人进行维护，因此必须考虑停气后给用户带来的不变和损失。

根据流量计的流量特性，对于个别的场所而言，还应将
安装环境要求考虑在内，这也会不同程度地影响天然气流量计的选择和使用，同时，此过程中对于某些不是很明确的方面，计量设备选型单位还应及时向设备制造厂商咨询，以便确认所选的流量设备是否合适。

3、天然气计量技术的发展
天然气计量设备选型探讨
天然气计量是天然气生产、运输和销售的关键环节，也是企业经济效益分析的主要依据。

天然气计量不仅是天然气供需双方进行结算的依据，同时也是天然气生产过程中的一个重要产能和技术指标。

准确计量天然气用量是公平的体现，对企业的经济效益的提高有着重大的意义。

随着燃气行业技术水平的提高和电子技术的发展趋势，新型的燃气流量计逐渐进入市场，并在行业内引起广泛关注。

超声技术、无线射频技术、移动网络技术和无线局域网技术的发展，让天然气计量的技术向着智能化、自动化、远程化和一体化发展，同时还应完善相应的计量标准，使得新型燃气计量技术更标准更先进地发展壮大。

燃气计量技术的改进，可以简化系统的配置、减少系统整体成本，有效解决计量精准问题，更有利地解决工商业用户与管网监测问题，极大地提高燃气公司的工作效率，节省运营成本，并能及时有效地采集数据、分析控制输配差。

4、结语
城市天然气计量设备的选择，是燃气公司经济效益的关键，也是各类用户结算的重要依据。

计量设备的准确性是供需双方的最公平合理的原则性问题。

燃气企业在关注其他新技术流量计的发展的同时，在新产品技术不成熟的情况下不宜作为重点投入使用。

传统流量计的性能和功能将会不断提升和完善，因此燃气企业应及时了解传统流量计的技术进步，加大计量管理和技术改造力度，促进燃气计量工作的不断提升，优胜劣汰，更好地服务于广大燃气用户。