摘要:考察(cha)燃氣(重點(dian)是天然氣(qi))計量流量(liang)計的經濟(ji)👣性，既要📱考(kao)察它們在(zai)設備采購(gou)成本和運(yun)行維護成(cheng)本方面的(de)經濟性，更(geng)要考察它(ta)們對于輸(shu)差的影響(xiang)。本文針對(dui)目前多種(zhong)燃氣計量(liang)流量計 的(de)特點，首先(xian)分析氣體(ti)超聲流量(liang)計、渦輪流(liu)量計、腰輪(lun)流量計👌和(he)孔闆流量(liang)計等常見(jian)的天然氣(qi)計量儀⁉️表(biao)的工作原(yuan)理、适應範(fan)圍、各自特(te)點等。接下(xia)來，從不🔅同(tong)的角度對(dui)燃氣管網(wang)🚩計量輸差(cha)産生的因(yin)素進行解(jie)析，分析不(bu)同種類流(liu)量計對輸(shu)差可能造(zao)成的影響(xiang)。最後，結合(he)常用流量(liang)計♊類型的(de)自身特點(dian)和輸差⛹🏻‍♀️控(kong)制，對各類(lei)🤩型流量計(ji)做出了經(jing)濟性的分(fen)析。
0引言.
　　天(tian)然氣作爲(wei)清潔能源(yuan)在國内能(neng)源消耗的(de)占比逐年(nian)🎯增長，油氣(qi)田采集油(you)氣後經過(guo)油氣分離(li)工藝，将🐪天(tian)然氣通過(guo)加壓長輸(shu)管道輸送(song)到各城市(shi)門站，再到(dao)各種燃氣(qi)用戶。天然(ran)氣輸送量(liang)由燃‼️氣管(guan)道上安裝(zhuang)的流量👉計(ji)量儀表上(shang)的測量數(shu)據決定👉。在(zai)高壓天⛷️然(ran)氣輸送工(gong)程中選擇(ze)一款高精(jing)度、高穩定(ding)性、壓力損(sun)失小，同時(shi)又具有經(jing)濟性的計(ji)量儀表具(ju)有重要☔的(de)意義。
　　考察(cha)燃氣計量(liang)流量計的(de)經濟性,既(ji)要考察它(ta)們在設備(bei)采購成本(ben)和運行維(wei)護成本方(fang)面的經濟(ji)性，更要考(kao)察它們對(dui)于輸差的(de)♊影響。本文(wen)首先分析(xi)氣體超聲(sheng)流量計、渦(wo)輪流量🐇計(ji)、腰輪流量(liang)計和孔闆(pan)流量🈚計等(deng)常見🛀的天(tian)然氣計量(liang)儀表的工(gong)作原理、适(shi)應範圍、優(you)缺點等。在(zai)此基礎上(shang)，從不同的(de)角度對燃(ran)氣計❤️量輸(shu)差産生的(de)因素進行(hang)解析，分析(xi)不同種類(lei)流量計對(dui)輸差可能(neng)造成的影(ying)響。最後,結(jie)🈲合常用流(liu)量計類型(xing)的自身特(te).點和🙇🏻輸差(cha)控制，對各(ge)類型流量(liang)計做出經(jing)濟性的分(fen)析。
1燃氣流(liu)量流量儀(yi)表
　　流量計(ji)是燃氣計(ji)量的一個(ge)重要設備(bei),它提供了(le)貿易計✉️量(liang)或㊙️内📐部管(guan)理的數據(ju)。目前國際(ji)和國内被(bei)廣泛應用(yong)的燃氣計(ji)量儀表有(you) 氣體超聲(sheng)流量計 、 渦(wo)輪流量計(ji) 、羅茨流量(liang)計以及孔(kong)闆流量計(ji)等。研究分(fen)析這些氣(qi)♍體流量計(ji)😍的性能特(te)點、适用範(fan)圍,可以幫(bang)助找到一(yi)種更準确(que)、更穩定和(he)合理的計(ji)量手段。
1.1氣(qi)體超聲流(liu)量計
　　主流(liu)的氣體超(chao)聲流量計(ji)是基于時(shi)差法開展(zhan)的流量測(ce)量,其💯原理(li)是測量超(chao)聲波信号(hao)在氣體介(jie)質中順向(xiang)🌍流和逆向(xiang)🌏流的時間(jian)差△t,在已知(zhi)一對探頭(tou)間的距離(li)L時，計算出(chu)流速V,然後(hou)乘以🌈測量(liang)管✍️段的截(jie)面積S=π*D2/4,獲得(de)最終的流(liu)量值(見公(gong)式1和🧡2)。超聲(sheng)流量計工(gong)作原理見(jian)圖1。

　　氣體超(chao)聲流量計(ji)最大的特(te)點是能在(zai)高壓和中(zhong)低壓或條(tiao)🥰件下準确(que)地測量氣(qi)體的單、雙(shuang)向流量,測(ce)量範圍🔞寬(kuan)，量♌程比大(da);直接測量(liang)氣體的流(liu)速，測量精(jing)度不受介(jie)質組分變(bian)化的影響(xiang);能測量穩(wen)态及低頻(pin)脈動氣體(ti)的流量;無(wu)阻流機械(xie)部件,壓力(li)損失極小(xiao)，且不會因(yin)固體雜質(zhi)導緻阻流(liu)部件損壞(huai);--般采用多(duo)聲道的測(ce)量,可有效(xiao)地減小因(yin)流場不均(jun)勻分布㊙️對(dui)測量結果(guo)的影響，并(bing)💯能在一個(ge)聲道出現(xian)故障時繼(ji)續用其它(ta)正常的聲(sheng)道⁉️進行有(you)效測量,從(cong)而提高儀(yi)表的準确(que)度和可靠(kao)性;适合于(yu)壓力變化(hua)範圍大🌂，流(liu)量波動大(da)的應用場(chang)🔞合。該種流(liu)量計目前(qian)正在高、中(zhong)、低壓各種(zhong)天然氣計(ji)量應用中(zhong)逐步替代(dai)渦輪流量(liang)計👈、腰輪流(liu)量計和 差(cha)壓式孔闆(pan)流量計 口(kou)。
1.2 氣體渦輪(lun)流量計
　　在(zai) 渦輪流量(liang)計 測量表(biao)體中裝有(you)一個葉輪(lun)，上面的葉(ye)片與被測(ce)介質🎯流向(xiang)成一-定角(jiao)度。有流體(ti)通過時，它(ta)的沖力帶(dai)動葉片👈旋(xuan)轉，這個❌葉(ye)片的旋轉(zhuan)速度與流(liu)體的流速(su)成正比關(guan)系，而這種(zhong)葉片本身(shen)具有磁性(xing)，它在由用(yong)永久磁鋼(gang)和線圈組(zu)成的信号(hao)檢測器中(zhong)旋轉并切(qie)割💚磁力線(xian),由此感應(ying)出與流速(su)成-定比例(li)的脈沖信(xin)号，通過脈(mo)沖信号放(fang)大器獲得(de)流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量信息(xi)。
渦輪流量(liang)計的脈沖(chong)頻率f與流(liu)經測量表(biao)體的流體(ti)的瞬時流(liu)量Q成正比(bi)，流量方程(cheng)爲:
Q=3600×f/k(3)
　　式中:k爲(wei)流量計的(de)儀表系數(shu)，3600爲換算系(xi)數。
　　渦輪流(liu)量計由其(qi)機械結構(gou)特點決定(ding)了其具有(you)測🧡量精✔️度(du)高、重複性(xing)好、基本無(wu)零點漂移(yi)等優點。但(dan)是,渦輪流(liu)量🐉計對氣(qi)體介質的(de)清潔度要(yao)求較高，氣(qi)體的溫度(du)、粘度和密(mi)度對儀表(biao)的示值誤(wu)差也有較(jiao)大的影響(xiang);對🤩氣流脈(mo)動和漩渦(wo)流敏感，防(fang)氣流沖擊(ji)能力差，容(rong)易損壞;量(liang)程範圍相(xiang)對有限;且(qie)在使用一(yi)段時間後(hou)軸承間🎯隙(xi)加大,測量(liang)精度呈現(xian)變負的趨(qu)勢㊙️。
1.3羅茨流(liu)量計
　　羅茨(ci)流量計也(ye)稱腰輪流(liu)量計,它是(shi)利用2個橢(tuo)圓形的♊機(ji)械測量元(yuan)件把被測(ce)介質分割(ge)成單個已(yi)知的🈲體積(ji)部分，通過(guo)計量室逐(zhu)次、重複地(di)充滿和排(pai)放該體積(ji)部分流體(ti)的次數💞來(lai)計算被測(ce)介質的流(liu)量體積總(zong)量。
　　羅茨流(liu)量計優點(dian)是:計量腔(qiang)保持一定(ding)的容積，很(hen)少受紊流(liu)及脈動流(liu)的影響;無(wu)須前後直(zhi)管段;受被(bei)測㊙️氣體介(jie)質的粘度(du)等物理性(xing)質、流動狀(zhuang)态的影響(xiang)小，可測量(liang)不易測量(liang)的脈動流(liu)量;适用的(de)💚量程、溫度(du)範圍寬，安(an)裝要求不(bu)高。
但是,羅(luo)茨流量計(ji)對氣體的(de)清潔度要(yao)求較高,含(han)有油污和(he)雜質時要(yao)預先處理(li)，加裝過濾(lü)器;當流量(liang)增加時，壓(ya)力損失☂️也(ye)增大;使用(yong)一定時間(jian)後，腰輪與(yu)計量腔體(ti)間的間🧡隙(xi)會增㊙️大，影(ying)響測量精(jing)度;運行維(wei)護工作量(liang)大;大口徑(jing)時價格較(jiao)貴,經濟性(xing)變🔴差[3。
1.4孔闆(pan)流量計
　　孔(kong)闆流量計(ji) 是差壓式(shi)流量計,它(ta)是由一次(ci)檢測件(節(jie)流件)和二(er)次裝置( 差(cha)壓變送器(qi) 和流量顯(xian)示儀)組成(cheng)。當被測介(jie)質通過節(jie)流件時局(ju)部🐅産生收(shou)縮,流速增(zeng)加，在節流(liu)件後面産(chan)生靜壓力(li)，由此在節(jie)✏️流件前後(hou)🚶産生了壓(ya)差，而此壓(ya)差随流量(liang)的變化而(er)變化，流量(liang)大則壓差(cha)就大。作爲(wei)二次裝置(zhi)的差壓變(bian)送器測量(liang)🧡節流件前(qian)✍️後的壓差(cha)，計算出對(dui)應的流量(liang)值孔闆流(liu)量計🌈工作(zuo)原理見圖(tu)2

孔闆流量(liang)計的優點(dian)是結構簡(jian)單、制造、加(jia)工和使用(yong)方便。
　　但該(gai)種流量計(ji)對壓力、流(liu)量的适應(ying)性差，特别(bie)是大口徑(jing)的孔闆🈲流(liu)量計由于(yu)靜壓力差(cha)測量的誤(wu)差，會🏃🏻‍♂️造成(cheng)流量計的(de)綜合不确(que)定度增大(da);對流場的(de)要求比較(jiao)苛☎️刻，需要(yao)的前直管(guan)段非✏️常長(zhang);壓損大;上(shang)遊易積液(ye);孔闆😄損耗(hao)快，維修維(wei)護率高[49
2燃(ran)氣計量輸(shu)差産生的(de)原因
　　輸差(cha)是燃氣在(zai)輸送過程(cheng)中輸人和(he)輸出在量(liang)值上産生(sheng)✉️的♈差異，即(ji)Q差=Q進-Q出。從(cong)理論上講(jiang)，在-個全封(feng)閉的輸送(song)管網中，隻(zhi)🎯要輸💁送管(guan)♌道沒有洩(xie)漏，就沒有(you)輸差産生(sheng)。但在實際(ji)的油氣計(ji)量過程中(zhong),在輸人的(de)流量和輸(shu)出的流量(liang)之間會出(chu)現一🐕些偏(pian)差量。細分(fen)下來主要(yao)是由以☎️下(xia)幾方面造(zao)成的。
2.1測量(liang)儀表引出(chu)的偏差
　　燃(ran)氣計量的(de)量值确定(ding)是靠測量(liang)儀表完成(cheng)的，而測量(liang)☀️儀❓表的測(ce)量誤差值(zhi)不會是0%，在(zai)計量儀表(biao)選型的🌏初(chu)期，如果沒(mei)有🌂仔細考(kao)慮計量的(de)流量範圍(wei)(用氣量🏃🏻的(de)多少)、工作(zuo)壓力的适(shi)用範圍、氣(qi)體介質的(de)工藝處理(li)結果及🆚使(shi)用現場🔱的(de)工況條件(jian)等影響因(yin)素,使流量(liang)測量儀表(biao)工作在一(yi)一個不适(shi)合的工況(kuang)條件下，就(jiu)會造成計(ji)量📐誤差值(zhi)。另外，各👄種(zhong)原理的流(liu)量計對安(an)裝條件的(de)要求也是(shi)不同的，如(ru)前後直管(guan)段長度要(yao)求、流量計(ji)前端過⭐濾(lü)器的要求(qiu)、新管♈道吹(chui)掃流程的(de)要求、單向(xiang)流流量計(ji)的流向要(yao)求、儀表潤(run)滑💋油的選(xuan)擇要求等(deng)等。如果沒(mei)有按照要(yao)求進行❓安(an)裝，就會💋影(ying).響燃氣的(de)計量準确(que)度。選擇量(liang)程寬、對工(gong)況适應🐕能(neng)力更強的(de)流量計類(lei)型，如超聲(sheng)波流量計(ji)，有助于避(bi)免這一問(wen)題門。
　　另外(wai)，目前在天(tian)然氣主幹(gan)網的門站(zhan)均已采用(yong)高精度♊的(de)🆚氣體超⭕聲(sheng)流量計,而(er)面向中小(xiao)用戶的流(liu)量計很多(duo)仍是💘采用(yong)孔闆流量(liang)計、渦輪流(liu)量計或羅(luo)茨流量計(ji)。孔闆流量(liang)計的測量(liang)精度🔞本身(shen)就不高，渦(wo)輪或羅茨(ci)流量💃🏻在使(shi)用一段時(shi)間後由于(yu)軸承的磨(mo)損或㊙️氣體(ti)介質中🐅污(wu)物的影響(xiang)，往往造成(cheng)測量精度(du)的大👉幅下(xia)降。也就是(shi)說，由于在(zai)輸人💛和輸(shu)出端采用(yong)了準确度(du)不同♈的流(liu)量計，也會(hui)加劇燃氣(qi)輸差呵。
2.2管(guan)存氣體量(liang)值的偏差(cha)
　　天然氣管(guan)輸系統中(zhong)由于環境(jing)溫度、輸氣(qi)壓力和溫(wen)度的變☁️化(hua)📐，被測天然(ran)氣的組分(fen)也會發生(sheng)變化，這會(hui)導緻管道(dao)中的管存(cun)天然氣的(de)量值發生(sheng)變化,如式(shi)(4)所示:

23管網(wang)洩露
　　燃氣(qi)管網在運(yun)行的過程(cheng)中，由于溫(wen)度的變化(hua)和應力的(de)作🐇用，不可(ke)避免地發(fa)生滲漏，這(zhe)種滲漏主(zhu)要發生在(zai)管道及法(fa)蘭密封處(chu);管網老化(hua)鏽蝕破損(sun)，在改🛀造施(shi)工過程中(zhong)的野蠻操(cao)作，也💁可能(neng)會造成燃(ran)氣的洩漏(lou)。
2.4流量計運(yun)行維護的(de)影響
　　機械(xie)式的流量(liang)計，包括渦(wo)輪、羅茨、孔(kong)闆等，需要(yao)定期進行(hang)維護。如果(guo)疏于維護(hu)，沒有按照(zhao)規範加注(zhu)潤滑油，沒(mei)有更換磨(mo)損的部件(jian)，或者沒有(you)定期清理(li)或排放過(guo)濾器中的(de)油水雜物(wu)等,也會使(shi)儀表随着(zhe)時間的推(tui)移，準确度(du)逐步下降(jiang)。而超聲流(liu)量計基本(ben)上可以免(mian)維護，有效(xiao)避免了這(zhe)一問題叨(dao)]
2.5經營管理(li)方面産生(sheng)的偏差
　　有(you)些輸氣管(guan)網還未實(shi)現計量系(xi)統自動化(hua)的管理，設(she)備停運或(huo)維修信息(xi)不夠及時(shi)和完善;天(tian)然氣氣體(ti)組分發生(sheng)變化時沒(mei)有及時準(zhun)确地更新(xin)各類計🥵量(liang)儀表🏃🏻‍♂️中的(de)組分信息(xi)☀️;量值計算(suan)和統計時(shi)間的節點(dian)不完全一(yi)緻,造成流(liu)量計量儀(yi)表的統計(ji)周期不完(wan)全統一;未(wei)按規定的(de)時間對計(ji)量以♈及相(xiang)關聯的✉️溫(wen)度和壓力(li)🔞等儀表進(jin)行周期🌍檢(jian)定或校準(zhun)等等,均🛀🏻會(hui)造成--定程(cheng)度的♋輸入(ru)和輸出量(liang)值的偏差(cha)。
　　相比于傳(chuan)統的機械(xie)式流量計(ji),超聲流量(liang)計具有代(dai)際📐優勢，智(zhi)能化程度(du)高，便于進(jin)行計量系(xi)統的智能(neng)化管理圖(tu)。
3流量計經(jing)濟性分析(xi)
3.1設備采購(gou)成本
　　在設(she)備采購價(jia)格方面，雖(sui)然超聲流(liu)量計近年(nian)來的價格(ge)已🔞大幅下(xia)降了超過(guo)50%,但傳統的(de)機械式流(liu)量計仍然(ran)具有一.定(ding)優勢。在小(xiao)口徑時，羅(luo)茨和渦輪(lun)價格具有(you)相對優勢(shi),而在大💃🏻口(kou)徑時,孔闆(pan)更㊙️有優勢(shi)。但是⛷️，通過(guo)第2節的内(nei)容我們已(yi)經了解到(dao)，超聲♊流量(liang)計在精度(du)等級，量程(cheng)範圍，對工(gong)藝條件的(de)适應性等(deng)方面具有(you)諸多優勢(shi)。因此，在作(zuo)出采購決(jue)策時切不(bu)能以初始(shi)的設備采(cai)購成本作(zuo)爲主要考(kao)🎯量。況且，由(you)于超聲流(liu)量計沒有(you)機械⭕部件(jian)損耗，不會(hui)因👅爲固體(ti)雜質導緻(zhi)阻流部件(jian)損壞，因而(er)使用❓壽命(ming)長因此如(ru)☂️果按一定(ding)時期内折(she)舊成本來(lai)看的話,超(chao)聲流量計(ji)更具.有綜(zong)合性價比(bi)優勢。
3.2運行(hang)維護成本(ben)
　　渦輪和羅(luo)茨流量計(ji)等機械式(shi)流量計由(you)于有轉.動(dong)部件,需要(yao)定期加注(zhu)潤滑油;随(sui)着使用時(shi)間變長，會(hui)出現機械(xie)磨損🔱;由于(yu)存在阻流(liu)部件，容易(yi)因固體雜(za)質造成流(liu)量計損壞(huai)。超聲流量(liang)💘計沒有機(ji)械轉動部(bu)🚶件，沒有阻(zu)流部件，不(bu)易損壞，且(qie)超聲流量(liang)📐計本身.的(de)智能、自動(dong)化程度高(gao)，具有免維(wei)護、少維護(hu)的特點，維(wei)護成本極(ji)低。因此在(zai)運行維護(hu)成本方面(mian)具有明顯(xian)優勢。
3.3輸差(cha)控制
　　相比(bi)于設備采(cai)購成本和(he)運行維護(hu)成本，輸差(cha)的金額有(you)可能㊙️會大(da)得多,因此(ci)在分析流(liu)量計經濟(ji)性時✌️一定(ding)不能忽略(lue)其在💯輸差(cha)控制方面(mian)的影響。從(cong)第三節的(de)内⭐容我們(men)可以看🌍到(dao),輸差🙇‍♀️産生(sheng)的🏃🏻‍♂️原因主(zhu)要有五個(ge)方面:1)測量(liang)儀表引出(chu)的偏差;2)管(guan)存氣體量(liang)值的偏差(cha);3)管網洩露(lu);4)流量計運(yun)行維護的(de)影🛀🏻響;5)經營(ying)管理方面(mian)産生的偏(pian)🛀差。其中，第(di)1)、4)、5)項都與流(liu)量計直接(jie)相關[10]。
做爲(wei)更新型的(de)流量計，超(chao)聲流量計(ji)相對于傳(chuan)統
　　機械式(shi)流量計來(lai)說具有代(dai)際優勢,因(yin)測量儀表(biao)引出✏️.的偏(pian)差而導緻(zhi)輸差的可(ke)能性更低(di);由于其幾(ji)乎免維護(hu)，因流量計(ji)運行維護(hu)的影響而(er)導緻輸差(cha)的可能性(xing)也更小;由(you)于超聲流(liu)量計智能(neng)🔞化程度高(gao)，也有助于(yu)減🌈少因經(jing)營管理方(fang)面産生的(de)偏差。
4結語(yu)
　　與渦輪、羅(luo)茨、孔闆等(deng)傳統流量(liang)計相比，超(chao)聲流量計(ji)更具經濟(ji)性，理由是(shi):1)雖然--次性(xing)采購成本(ben)較高，但性(xing)價比好，且(qie)按--定🔅時期(qi)内折舊成(cheng)本來看的(de)話可能更(geng)具有價格(ge)優勢;2)不易(yi)損壞，維護(hu)非常簡單(dan)，維護成本(ben)㊙️極低，因此(ci)在運行維(wei)護成本方(fang)面具有明(ming)顯優勢;3)作(zuo)🔴爲更新型(xing)的流量計(ji)，超聲流量(liang)計相對😘于(yu)傳統機械(xie)🆚式流量計(ji)更有利于(yu)輸差控制(zhi)。

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