燃气计量

二、燃气表工作原理及特性
I I I II I F1 F2 I I P1 P2 P2 (b) II I F3 X
I P P1
(a)
P3 x
O
u u
1
u
2
u
(c)
3
x (a) 流 束 变 化 情 况 (b) 压 力 分 布 曲 线 (b) 速 度 分 布 曲 线
孔板流束和压力分布
二、燃气表工作原理及特性
一、燃气计量规则
• 7、范围度（量程比） • 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。
二、燃气表工作原理及特性
• 1、皮膜表 • 1.1工作原理： • 被测量的燃气从表的入口进入，充满表内空间， 经过开放的滑阀座孔进入计量室2及4，依靠薄膜两 面的气体压力差推动计量室的薄膜膨胀运动，迫使 计量室1及3内的气体通过滑阀及分配室从出口流出。 当薄膜运动到尽头时，依靠转动机构的惯性作用使 滑阀盖相反运动。计量室1、3和入口相通，2、4和 出口相通，薄膜往返运动一次，完成一个回转，形 成一个回转流量，流量表也就记一个回转数。膜式 表的积累流量值即为回转流量和回转数的乘积。
一、燃气计量规则
• 5.2质量计量：以kg为单位的天然气计量。如LNG贸 易交接计量，及CNG的基础计量。 • 5.3能量计量：以“热值”为单位的天然气计量。 • 作为能源的天然气，人们关注的是它的热值，即发 热量。天然气是一种混合物气体，除烷烃以外还含 有部分二氧化碳和氮气等不可燃物质，这些不可燃 物质并不产生热值。同样是天然气，不同产地的天 然气发热量差别很大。例如美国的天然气体积发热 量最小为36.1MJ/m3，最大为45MJ/m3，二者相差 24.6％。我国管输商品天然气的高热量最小为 33.90MJ/m3，最大为44.35MJ/m3，二者相差30.8％。 • 各气源厂天然气组分统计表
一、燃气计量规则
• 4 天然气组分： • 4.1 组分：
• 天然气是一种多组分的混合气体，主要 成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另 有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般 还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气， 以及微量的惰性气体，如氦和氩等。在 燃气工程技术里，“天然气组分”是指 某种天然气中以上这些组成成分所占的 百分比。
二、燃气表工作原理及特性
• 3涡轮流量计 • 3.1 工作原理： • 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。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。
二、燃气表工作原理及特性
二、燃气表工作原理及特性
• 3.2优点：
• （1）高精度，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）范围度较宽，中大口径可达20：1~30：1，小口径为 5：1~10：1。 • （5）结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大，不断 气。 • （6）可用于高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高 压型仪表。
燃气计量
生产运营管理部 何志强
燃气计量
目录
一、燃气计量规则 二、燃气表工作原理及特性 三、燃气温压补偿 四、燃气计量管理
一、燃气计量规则
1 计量： 实现单位统一、量值准确可靠的活动。 广义的理解是指有关测量知识的整个领域。计 量在历史上称之为“度衡”。随着生产和科 学技 术的发展，现代计量已远远超出“度量衡”的范围。 现有长度、热学、力学、 电磁学、无线电、时间频 率、电离辐射、光学、声学、化学等计量专业。计 量涉及到工农业生产、国防建设、科学试验、国内 外贸易、人民生活等各方面，是国民经济的一项重 要的技术基础。
二、燃气表工作原理及特性
• • • • 1.4 应用 1、皮膜表尽可能户内安装。 2、壁挂炉用户建议使用带温度补偿皮膜表。 3、寒冷地区（特别海拔较高地区）应考虑用 温度补偿皮膜表对小商业用户进行计量。
二、燃气表工作原理及特性
• 2、孔板流量计 • 2.1工作原理 • 孔板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，充满管道的流体， 当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节 流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速 增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了 压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节 流件前后产生的压差就越大，孔板流量计可以 通过测量压差来衡量流体流量的大小。
3 标准状态： 从气态方程PV=nRT可知，气体的三个参量P、 V、T 根据上面的公式相关联，对于一定量的气体 确定其中两个参量，另一个参量也就被确定。在 中国燃气行业通常确定：温度20℃，压力 101.325Kpa为标准状态。在这一状态下，进行体 积贸易交接。 3.1 标况（体积）：气体在标准状态（温度20℃， 压力101.325Kpa）下的体积。 3.2、工况（体积）：气体在工况温度和压力下 的体积。
二、燃气表工作原理及特性
• 4腰轮流量计（也称罗茨流量计） • 4.1工作原理： • 随着气体的通过，仪表入口和出口间产生的 差压作用在由高精密同步轮联结在一起的一对腰 轮上，从而驱动腰轮轮流旋转。在这期间，腰轮 与壳体内壁形成的计量腔周期地充气和排气，腰 轮的转数与通过仪表的气体体积量成正比。腰轮 的旋转经由多级齿轮系减速，然后经磁性耦合传 送到计数器，累计流过的气体总量。
一、燃气计量规则
• 6 天然气计量机理： • 6.1管道气计量：采用体积计量方式。 • 管道天然气流量计量是通过测量气体 流量、温度、压力、天然气组分，然后 将这些测量信号输入到流量计算机或体 积修正仪，再按照天然气流量计算气态 方程进行计算和补偿，最终得到标况流 量。
一、燃气计量规则
一、燃气计量规则
• 流体流经孔板时，差压ΔP与流体流量间有：
二、燃气表工作原理及特性
• 2.2优点： • （1）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）标准孔板式流量计无需实流校准，即可投用， 在流量计中也是唯一的。 • 2.3缺点： • （1）由于附属设备过多、分散，流量计现场安装难 以达到高标准，导致测量重复性、精度普遍偏低。
二、燃气表工作原理及特性
• 3.3缺点： • （1）不能长期保持校准特性，需要定期检定，检定周 期为两年。 • （2）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。理论上前直管段应 ＞10D。 • （3）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。 • （4）小口径（DN50以下）仪表的流量特性受物性影响 严重，故小口径涡轮流的仪表性能难以提高， • 建议使用DN80以上口径的涡轮表。
一、燃气计量规则
• 6.3 LNG液化天然气计量： • LNG购入计量通常采用称重法，利用衡器进行计 量并与上游进行贸易交接。使用时我们首先进行 汽化，然后以体积计量与我们的用户进行贸易交 接。天然气的汽化率计算公式如下： • 天然气量（标况）=1000Kg/气体密度 • 从上式可以看出，气体的绝对密度直接关系到燃 气汽化率的大小。《各气源厂天然气组分统计表》 列出了各LNG产地的气体密度，可以看出气体密 度变化较大，相应的汽化率变化也非常大。这就 提示我们采购时要关注LNG气体的密度，在生产 过程控制中要了解气体的汽化率及燃气的热值。
一、燃气计量规则
• 因此，天然气的体积并不能真正体现其作为能 源的价值。在贸易结算中，按体积计量的方式 也不符合按质论价、优质优价的商品交易原则， 不利于科学合理地利用有限的天然气资源，对 供需双方都不合理。 • 从国外的发展经验看，能量计量较好地解决了 按质论价、优质优价的问题，使消费者真正购 买到有用的天然气；同时促进供气商改进天然 气处理工艺，尽量去除二氧化碳等不可燃物 • 显然，采用能量计量比单纯用体积计量更符合 天然气产业的发展规律。
一、燃气计量规则
2 燃气计量： 对管道中燃气通过量的测定和记录。 计量燃气的装置称燃气表或燃气流量计，用 以累计通过管道的燃气的体积或质量。有些流量 计只测定单位时间燃气通过量，须经过换算机构 才能显示累计量。由于气体计量易受温度和压力 的影响，计量装置上可附设温度和压力补偿装置。
一、燃气计量规则
二、燃气表工作原理及特性
二、燃气表工作原理及特性
• 膜式表的性能曲线 • 1—计量误差曲线；2—压力损失曲线；3—压 力跳动曲线
二、燃气表工作原理及特性
• 1.2优点 • 1.2.1皮膜表的最大优点是量程比较宽，可以达到1： 160，特别适用于流量变化很大的用户。 • 1.2.2皮膜表另一个优点是价格低廉。 • 1.3 缺点 • 1.3.1工况计量，没有温压修正。对于平原地区带 来压力计量损失，对于寒冷地区带来温度计量损失。 • 1.3.2低温室外环境下，由于结构、材料等方面问 题皮膜表转速偏慢，带来计量损失（目前不能确定 偏慢多少）。
一、燃气计量规则
• 4.2 天然气密度 • 4.2.1绝对密度：在物理学中,把某种物质 单位体积的质量叫做这种物质的密度。 我们研究都是标准状况下的天然气问题， 因此可以定义绝对密度为：1标准立方米 天然气的质量，单位：kg/Nm3
一、燃气计量规则
• 4.2.2 相对密度：物质的密度与参考物质的密 度在各自规定的条件下之比。符号为d，无量 纲量。一般，相对密度只用于气体，作为参考 密度的是在标准状态下干燥空气的密度，为 1.2930kg/m3(温度0℃，压力101.325Kpa） 。 • 在燃气行业实际应用中标准状态（温度20℃， 压力101.325Kpa）下干燥空气的密度，为 1.20449kg/m3。
• 从上面公式可以看出，天然气标况体 积流量与流量、温度、压力、天然气组分 等参量相关，其中任何一个量测量不准确， 都会影响天然气计量的准确性。 • 对于普通民用户，通常使用皮膜表进 行计量，则只进行流量测量，没有考虑温 度、压力等因素的影响，实际上是进行工 况体积计量
一、燃气计量规则
• 6.2 CNG气体计量 • 由于CNG气体压力高达20Mpa以上，只有质量 流量计才能完成高压下的计量。CNG气计量首 先测量出气体的质量。然后除以气体的绝对密 度，换算成标况流量显示并结算。 • 换算公式： 标况流量=气体质量/气体密度 • 从上式可以看出，气体的密度在CNG气体 结算中的重要性。因此使用CNG和销售CNG 公司要实时了解自己所用天然气密度值及加气 机的密度设定值。
一、燃气计量规则
• 5 天然气的计量标准： • 在天然气标准体系中，计量标准是核心。天然 气计量方式有能量计量和体积计量之分。 • 5.1体积计量：以“立方米”为单位的天然气 计量。我们与上游交接是按标准立方米（标况 温度20℃，压力101.325Kpa）。我们与下游交 接既有标准立方米也有工况立方米（如普通居 民用户）。
二、燃气表工作原理及特性
二、燃气表工作原理及特性
• 4.2优点: • （1）计量精度高，坚固而不变的计量室，确 保永久、非调整的高精度和良好的重复性。 • （2）旋转流和管道阻流件流速畸变对计量精 度没有影响，没有前后直管段要求。 • （3）始动流量小，测量范围度宽，一般为1： 20～1：160，适合于流量负荷变动大的气体流 量测量。
二、燃气表工作原理及特性
• （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。 • （5）可调整的部件很多，难于监督管理。 • （6）流量表维护量大，需要经常拆下清洗、检测。 • ⑺ 由于孔板流量计对气体组分非常敏感，需要密切 跟踪气体组分变化，及时调整才能获得准确的计量。 • 我们认为孔板流量计适用于对稳定大流量下游用户 计量，如果是单独的用户就更适合。