西藏自治区计量测试所 拉萨 850000
摘要：21世纪为天然气的世纪天然气是优质的燃料和化工原料。它广泛用于玻璃制品生产，发电，氮肥生产，城市燃气，是一种理想的清洁能源，是国家的重要能源命脉之一，在国民经济发展中占有重要的地位。随着社会的进步，人们活动的活跃，能源面临着越来越短缺，因此合理利用能源，有效开展节约能源的课题就摆在人们面前，就天然气来讲，通过便携流量计精确的计量，是减少天然气浪费的有效途径之一。
关键词：流量计量；便携流量计；天然气计量
计量管理是燃气经营企业非常重要的基础管理工作，是公司经营效益的保障。目前公司的计量管理属于薄弱环节，其中重要的因素就是计量设备存在偏差和故障。目前用于天然气贸易计量的天然气流量仪表均是按照国家标准规定，对照相应的周期进行检定或校准，目前绝大多数情况采取的是离线校准。仪器在检定或校准后被安装到现场，在下一个检定或校准时间到来之前，很少再进行检定或校准，期间仪器若发生计量偏差一般是通过定期的仪器维护和检修进行判断，耗时长且难以量化。在线比对校准可有效改善这一现状，是提高流量计量现场测量准确度、可靠性的最有效的办法。
便携式流量计设备体积小巧，携带方便，通过管道上的一个10mm的孔，便携式流量计插入到管道内，进而直接读出管道内的压力、温度、流量等，可作为在线比对校准仪器，在天然气计量仪表巡查维护中帮助工作人员判断计量仪表的运行情况，有效防止计量结果出现大的偏差。
一、我国天然气计量技术现状
我国天然气藏主要分布在四川、长庆、新疆，天然气计量技术起步晚，多年来一直以体积流量为结算依据，以20℃、1个标准大气压为天然气计量的标准状态。经过多年的发展，我国参照国外系列标准，结合自己的实际情况，进行了新型计量仪表的研制，提高了仪表的测量精度、可靠性，并且在天然气仪表的选择、使用、安装、维护、管理、气质分析等方面作了相应的工作，得出一些较重要的结论，同时对现场阻力件，复杂工况的影响，摸索出了一些成熟的经验。尽管如此，我国天然气计量总体水平与国际先进水平仍然存在显著差距，在设计、安装等过程存在不符合标准的情况，计量仪表合格率低，仪表缺少通用性、互换性好的智能型二次仪表等差。
二、测量技术原理
便携式流量计基于皮托管测速原理而设计。皮托管作为流速测量的标准器具，广泛应用在风洞、流量标准装置中。皮托管按结构主要分为L型皮托管和S型皮托管，其中L型皮托管取压孔较小，在粉尘较大的环境中容易堵塞，不适合应用在湿度大、粉尘大的管道中。S型皮托管具有防堵功能且插入取出方便，现场适应能力强。便携式流量计使用的是S型皮托管。
三、整机工作原理
便携式流量计为便携式流量测量设备，可用于测量校验管道内气体介质的流速、流量、压力、温度以及环境大气压等参数，具有实时测量、显示、存储及查询功能，支持无线数据导入导出、双向流速测量、RFID识别功能。
仪器整机由皮托管、差压传感器、压力传感器、温度传感器、供电电路、无线收发电路、RFID识别电路、微处理器、存储电路、显示电路以及键盘等组成。
仪器采用的皮托管为具有自主知识产权的集成了温度探头的皮托管，该皮托管测量精度高、体积小，直径约为10mm。供电电路由本安电池组件、多级保护稳压电路、充电控制电路等组成，用于给仪器内各功能模块进行本安供电；微处理器是仪器的核心单元，用于采集温度传感器、差压传感器、绝压传感器和环境大气压传感器的数据并进行综合运算并控制外围各个功能模块完成显示、存储、查询、传输、感应等操作。
显示电路以及键盘是仪器的人机界面，显示采用的是2.8寸TFT液晶屏，显示清晰明了，层次分明，按键采用感应式电容触摸按键，反映灵敏、使用寿命长。无线收发电路采用蓝牙4.0技术，用与和上位机机软件通讯，将存储的测量数据上传到PC机或者将设置的数据下放给仪器。RFID感应电路用来感应测点处的RFID识别卡，进而自动读出测点的相关信息，如测点地址名称、测点号、管道内径等，并可生成巡检路径，防止作弊或漏检。存储电路用来保存测量的数据，征集可存储进1000条数据。
四、技术参数
便携式流量计作为可在线比对校准天然气流量计的便携式流量测量设备，考虑到应用安全问题，目前该设备只能用于较低压力的管道测量，其具体的主要功能和技术参数如下：
1）同时测量显示管道内介质流量与流速、压力、温度以及周围环境大气压等参数；
2）一体化测流技术，避免了人工因素影响，测量准确度高；
3）测量范围宽，测量下限低，最低流速测量下限可低至0.3m/s；
4）双向测量，并具有指示流向功能；
5）具有RFID识别、定位、防作弊功能；
6）具有可以实时保存、删除测量的数据的功能；
7）具有无线数据传输功能，可实现无线连接上位机，进而对数据导入导出；
8）无需安装测量管段，只需要管道上有一个直径不小于10mm的孔即可完成测量；
9）主要技术参数：标况流速测量范围0.3～30m/s，准确度：±1%FS；绝对压力测量范围20～150kPa，测量误差：±0.5%；温度测量范围-10～50℃，测量误差：±0.5℃。
五、仪器现场测量测点选取原则
便携式流量计输入插入式点式测量设备，其测量结果受插入深度的影响，故合理的管内测点选取是保证测量准确的关键。
在圆管中，流体充分发展后，管道中间的层流速度分布比较均匀，但管壁处速度梯度较大，图1（a）为理想的流速分布图，当雷诺数较小时，弧度较大。由于现场管道安装复杂（如有大量弯管、阀门等），很难达到理想的流速分布，如图1（b）所示，此时需要多点测量才能达到较高的精度，比如使用均速管流量计等，但均速管流量计的探杆长度是固定的，在测量不同管径流量时，需要携带不同的探杆。便携式流量计使用较灵活，可以调节插入深度，然后得出多点平均值。
常用的取点方法为等面积分环法和对数线性法，等面积分环法比较好理解，如图2所示，将圆分成多个等面积的圆环，圆环中的点代表了这一环的平均流速，然后将所有点求平均值。可以看出，取点较多时，精度较高，特别是对于紊流。是按照对数线性法取点，该方法在等面积分环法的基础上增加了梯度考虑，取点更合理。
六、仪器的测试数据
为了保证仪器的测量准确性，首先先将仪器在流量标准实验室进行了校准与测试。
七、实验实例
为了验证便携式气体流量计的测量性能，专门选择乌鲁木齐市多个刚刚进行了流量计检定的典型天然气用户作为试点进行了试用测试。便携式流量计通过现场天然气管道机械式压力表的检测孔进行测试。直管段足够长的测试点，采用的是一点测量法，直管段较短的测点采用的是多点测量法。
八、培修和校验应注重的问题
（1）便携式流量计是拆卸周密的精细仪表，改换配件或是从新拆卸后都会引起仪表系数的变更，因而为保障测量的精度在改换配件或是从新拆卸后都应从新校验并更改仪表系数。（2）便携式流量计随运行的时光增加或改换部件其仪表系数会发作转变，因而必须要对便携式流量计进行校验。
结论
从便携式流量计实验室测试结果与现场测试结果设备来看，该仪器测量结果可以满足日常巡查维护天然气计量仪表的需求，作为在线比对校准仪器，帮助工作人员判断计量仪表的运行情况，有效防止计量结果出现大的偏差；另外，该仪器体积小巧，携带方便，测量简单，具有RFID识别定位功能，可以作为日常常规巡检仪表配备给巡查人员。
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