燃气流量计量仪表的种类与选型

燃气流量计量仪表的种类与选型

摘要：20世纪由于能量计量、城市公用事业等对流量测量的需求急剧增长，促使仪表迅速发展。常用的流量仪表种类有转子流量计、质量流量计、容积式流量计、速度式流量计、靶式流量计、明渠堰槽流量计等。主要的燃气计量仪表有容积式流量计、速度式流量计和流体振动式流量计。工业气体流量计发展历史较久，品种也较多，燃气经营企业要想取得合理的、良好的选型效果，必须对各种流量计分别从流体特性、流量计的性能、安装条件、投资费用、生产实际、标准设计六个重要方面综合考虑。用户在选择时，不可能面面都照顾到，要权衡利弊。不过，最后的抉择往往是在成本费用和仪表性能之间。

关键词：燃气计量；流量仪表；选型标准；选型原则

一、燃气计量仪表的种类

（一）燃气的计量方法

燃气的计量主要是测出其体积流量，由于采用不同的测量原理和方法，燃气流量计（简称燃气表或煤气表）又有容积式流量计、速度式流量计和电磁流量计等几类。

燃气流量检测中有三种方法可供选择：体积流量测量、质量流量测量和能量流量测量。上述三种测量方法可分为间接测量方式和直接测量方式。国外根据上述三种方法制造的仪表不下数十种之多，然而每一种方法极其仪表都有它指定的使用对象和使用范围。

1、体积流量测量方法。

我国目前天然气工业中采用的最主要的测量方法为体积流量测量。由于气体的可压缩性，它受温度、压力的变化影响，主要有以下两种测量仪表。

a、间接体积流量测量仪表。

这种类型的仪表是通过测量体积相关参量，再从它们之间的关系式计算出体积流量。典型的流量仪表如孔板流量计，它具有结构简单、维修方便、成本低廉、寿命长及无需标定就能直接使用的特点；旋涡流量计具有口径大、耐压高、大流量无活动部件、寿命长、测量准确度高的特点；涡轮流量计则具有精度高、重量性好、量程宽、能作为标准仪表使用的特点；新近发展投入使用的超声波流量计最大的特点是无转动部件、无压损亏，具有量程宽的优点。但是，这类仪表的不足之处主要是由于间接测量。影响计量精度因素较多，需要进行补救修正；某些仪表（如孔板流量计）量程较窄；涡轮流量计由于转动部件易受污染，影响使用

寿命。

b、直接式体积流量测量仪表

这种类型仪表如腰轮等体积流量计，由于是利用一个精密的标准容器对被测流体连续计量，具有准确可靠、量程比较宽、无严格直管道要求的特点。但这类仪表的不足之处是大都具有可动部件，在测小流量和低精度流体时误差较大；易受污染影响，一般需在上游安装过滤器，因而造成附件压损；难以适用大口径、高压的使用。

2、质量流量测量方法

3、能量流量测量方法

后两种流量测量方法在管道供气、管网输配经营企业还没有广泛采用，在此就不详细介绍了。

（二）计量仪表的发展

流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马恺撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国著名的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于能量计量、城市公用事业等对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。

我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。

流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物联系发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力、温度仪表一样得到最广泛的应用。

（三）常用计量仪表的分类

按测量对象划分就有封闭管道和明渠两大类;按测量目的又可分为总量测量和流量测量,其仪表分别称作总量表和流量计。

总量表测量一段时间内流过管道的流量，是以短暂时间内流过的总量除以该时间的商来表示，实际上流量计通常亦备有累积流量装置，做总量表使用，而总量表亦备有流量发讯装置。因此，以严格意义来分流量计和总量表已无实际意义。

按测量原理分有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理、原子物理学原理等。

按照目前最流行、最广泛的分类法,即分为:容积式流量计、差压式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流量计和插入式流量计、探针式流量计，来分别阐述各种流量计的原理、特点、应用概况及国内外的发展情况。

按流量计机构原理分有容积式流量计、叶轮式流量计、差压式流量计、变面积式流量计、动量式流量计、冲量式流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、流体振荡式流量计、转子流量计。

（四）燃气计量的主要计量仪表

燃气计量主要选用以下两类计量仪表

1、容积式流量计

容积式流量计，又称定排量流量计，简称PD流量计，在流量仪表中是精度最高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。

容积式流量计按其测量元件分类，可分为椭圆齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜式气量计等。

燃气计量主要选用膜式燃气表和腰轮流量计。

选用的优点：

a.计量精度高；

b.安装管道条件对计量精度没有影响；

c.可用于高粘度液体的测量；

d.范围度宽；

e.直读式仪表无需外部能源可直接获得累计总量，清晰明了，操作简便。

缺点：

a.结果复杂，体积庞大；

b.被测介质种类、口径、介质工作状态局限性较大；

c.不适用于高、低温场合；

d.大部分仪表只适用于洁净单相流体；

e.产生噪声及振动。

应用概况：

容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计并列为三类使用量最大的流量计，常应用于昂贵介质(油品、天然气等)的总量测量。

工业发达国家近年PD流量计(不包括家用煤气表和家用水表)的销售金额占流量仪表的13%~23%；我国约占20%，1990年产量(不包括家用煤气表)估计为34万台，其中椭圆齿轮式和腰轮式分别约占70%和20%。

2、速度式流量计

速度式流量计按叶轮的形式分为平叶轮式和螺旋叶轮式两种，前者为叶轮表，后者为涡轮表。速度式流量计的敏感元件是叶轮，其工作原理是利用被测流体的动能；当流体速度大时，叶轮转数高，当流体速度小时，叶轮转数低，而叶轮转数和流量有恒定的比例关系。该类仪表的特点是结构紧凑、准确度高、重复性好、量程较宽、反应迅速、压力损失较小，但安装使用和轴承耐磨性的要求较高。速度流量计一般由流量变速器、放大器、过滤器、整流器、流量显示仪表组成。

涡轮式流量计的主要部件是沿管道轴线支撑一个螺旋形叶轮，叶轮的两端装有轴承，为了减少流体涡流的影响，涡轮的前后均装有导流架。当流体流入涡轮后，将推动叶轮旋转，涡轮转速和流体速度成正比，也就是和流量成正比。涡轮流量计的特点有：精度高；量程宽。