鹿璐、陈晗
身份证号:37120219890307**** 山东 济南 271100
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摘要：随着城市人口的不断增长，城市能源消费对燃气的需求越来越大，因此用户端的燃气计量环节非常重要。燃气计量的准确性不仅关系到燃气供应商的公司利润，而且一旦出现燃气表选型错误，会导致供需双方的经济纠纷。虽然国内外各种燃气表的精度都很高，但如果设计环节选择不当，安装环境不符合总表的使用要求，用户使用时的燃气流量不在表的有效范围内，就会产生测量误差，保证气体流量计的合理、准确应用，对改进计量工作具有重要意义。
关键词：终端流量计；燃气工程
前言：随着城市化的不断推进、社会经济的不断发展和人民生活质量的不断提高，燃气广泛应用于居民生活和工商业，因此城市燃气终端用户的计量变得越来越重要。首先，燃气工程设计人员应掌握不同类型燃气计量仪表的原理和特点，并根据各类终端用户的燃气需求配置相应的燃气流量计。
1.城市燃气用户流量计简介
由于现代科学技术和工业技术的不断发展，气体流量计的品种多样化，包括差压式孔板流量计、涡轮流量计、超声波流量计、涡街流量计、质量流量计和容积流量计等。但由于城市燃气用户的特点，城市居民和商业用户普遍供应中低压燃气(4bar以下)，流量小，用户安装成本低，用户数量多，导致仪表日常维护成本高；城市工业园区的工厂企业大多供应中高压气体(4~16bar)，流量过大，用户安装成本不宜过高。因此，目前国内城市燃气终端用户常用的流量计有两种，即：容积式流量计和流速式流量计。通过分析这两种流量计的工作原理和特点，结合燃气工程设计中的一些经验，做一些简单的说明。
2.天然气流量计的类型及特点分析
2.1电磁流量计
电磁流量计是一种测量导电流体流量的仪器，其测量管畅通无阻，压力损失小，精度高，应用广泛；自20世纪50年代问世以来，发展迅速。20世纪70年代，电磁流量计的主流是采用工频激励法。这样，信号的载波频率与商用电源的频率一致。由于被测流体涡流分布的变化和其他商用电源噪声的影响，零点的稳定性不足，精度一直难以提高，始终是量程的1%。80年代采用商用电源整数倍周期的低频或方波激励法，基本消除了磁通时间变化率(零点变化系数)带来的噪声，精度提高到量程的0 .5%，近几年提高到流量的0 .5%。近年来，出现了一种无电极电磁流量计。该流量计抗噪声能力强，能稳定测量低电导率流体(电导率下限为5 ms/m，前者为300 ~ 500 ms/m)，抗粘流体能力强。因为没有电极与流体接触，所以衬里选择得很好，可靠性很高。
2.2超声波流量计
超声波流量计主要由一对或多对能够发送和接收超声波脉冲的超声波换能器、脉冲信号处理电路、单片机控制器等组成。测量原理是：超声波流量计的情况，它是一个直管段，其中安装了超声波换能器等原始部件，换能器一般是沿管壁安装，与流体直接接触。超声波传感器发出的超声波脉冲通过管道，就像一艘船过河一样。如果管道中没有介质流动，声波将以相同的速度在这对换能器之间来回传播。当管道中有介质流动时，介质流动方向相同的超声脉冲会加速，反之，反向传播的超声脉冲会变慢。并且介质流经管道的速度越快，超声波脉冲的上下游时间差越大，与介质的速度成正比，通过记录超声波脉冲在管道介质中的时间差可以转换成介质流量。超声波流量计与涡轮流量计相同，可以在机箱内配置温度和压力传感器，测量工作条件下介质的流量，并转换测量其标准温度和压力流量。
2.3涡轮流量计
涡轮流量计由涡轮、轴承、前置放大器和显示仪表组成。测得的流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转。涡轮的转速随着流量的变化而变化，即流量大时涡轮的转速也高。然后通过磁电转换装置将涡轮的转速转换成相应频率的电脉冲，经前置放大器放大后送到显示仪进行计数显示。根据单位时间内的脉冲数和累计脉冲数，可以得到瞬时流量和累计流量。
涡轮变送器的工作原理是，当流体沿管道轴向流动并冲击涡轮叶片时，一个与流量qv、流量v和流体密度的乘积成正比的力作用在叶片上，驱动涡轮旋转。当涡轮机旋转时，叶片周期性地切断电磁体产生的磁力线，并改变线圈的磁通量。根据电磁感应原理，线圈中会感应出脉动的电势信号，脉动信号的频率与被测流体的流速成正比。其中，qv为流体总体积，n为变送器产生的脉动总数；是流量系数。是汽轮机变送器的一个重要特性参数，不同的仪表有不同的，随着仪表在长期使用中的磨损而变化；它是指当单位体积流量通过变送器时，变送器输出的脉冲数。涡轮变送器输出的脉冲信号经前置放大器放大后送至显示仪，实现流量测量。
2.4容积式流量计
容积式流量计使用一个精密的标准容器来连续测量被测流体，因此也称为仪表式或直接测量式流量计。根据标准容器的形状和连续测量方法的不同，体积流量计分为椭圆齿轮流量计、罗茨流量计、旋转圆柱流量计、刮刀流量计、旋转活塞或往复活塞流量计，以及最近开发的对污垢不敏感的双转子体积流量计、两相流测量专用缺齿流量计、扭转电螺旋COM流量计等。其中，腰轮流量计中转子的外形较为合理，是近年来发展迅速、应用广泛的一种容积式流量计。
2.5腰轮流量计
气腰轮流量计又称罗茨流量计，分为单腰轮和双腰轮结构。其工作原理是：气体通过流量计时，在流量计的进出口处产生压差，作用于一个或两个由高精度齿轮连接的相互啮合的腰椎转子上，从而推动腰椎转子转动。在此期间，腰轮转子与表壳内壁之间形成的封闭空间为计量室，腰轮转子的转动周期为计量室内的充气和排气周期，腰轮的转动次数和圈数通过高精度齿轮传递给计数单元，从而测量通过的气体量。
3、我国天然气流量计量技术发展趋势
3.1计量方式转变
随着中国时代的发展，天然气流量计量方法在体积计量的基础上进行了创新，采用天然气热值计量装置，以能量的方式结算，实现了结算过程的公平。随着社会主义经济市场的完善，我国天然气流量计量实行了能量计量，并配备了部分天然气流量计量站，实时开发了天然气在线分析系统，可为天然气成分和热值提供数据。例如，中国石油天然气集团公司通过管道向香港输送天然气，这是基于天然气能源计量方法。它准确、自动、定量地获得了固定时间的天然气压力，了解了天然气的组成。最后，通过能量计量对天然气进行了计量和结算。可见，计量方式的改变在一定程度上节约了人力资源，也提高了经济效益。
3.2计量技术三化
对于整个天然气计量系统来说，流量计只是提供数据测量的一部分。因此，为了实现全自动化、智能化和远程化，有必要对测量数据辅助系统和压力传感器、温度传感器、气相色谱仪等其他一些标准进行补充。可以存储一些传输数据的传输系统，甚至需要配备一个完整的计算机网络系统。目前，随着信息技术的快速发展，天然气计量在迫切需求下已经走上了在线远程智能检测的道路，也可以依靠远程网络技术进行远程控制和管理。例如，SCADA系统是一种实用的智能涡轮流量计系统，它在一定程度上提高了精度，加快了数据的传输，增加了设备的自诊断功能，在一定程度上实现了流量计量的自动化、智能化和远程化。
结论：燃气流量计量直接关系到燃气销售公司的经济利益。准确、标准的测量结果一直是燃气销售公司的目标。因此，如何选择性能优异、质量可靠、价格合理、符合国际标准的电子气体测量系统是实现这一目标的关键。燃气设计单位和施工单位应根据燃气设备的实际运行条件以及燃气流量计的性能、精度、价格、安装使用条件、维护成本和寿命周期等，选择最合适的燃气流量计，掌握燃气流量计选型的一级标准。
参考文献：
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