淺析商業(yè)用戶燃?xì)饬髁坑?jì)的選擇及使用

摘 要

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了燃?xì)饬髁坑?jì)的主要性能，分析了流量計(jì)設(shè)計(jì)選型時(shí)需考慮的幾點(diǎn)因素，此外還闡述了流量計(jì)精度、量程及流量計(jì)的最小、最大、始動(dòng)流量的確定方法。通過實(shí)例分析燃
摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了燃?xì)饬髁坑?jì)的主要性能，分析了流量計(jì)設(shè)計(jì)選型時(shí)需考慮的幾點(diǎn)因素，此外還闡述了流量計(jì)精度、量程及流量計(jì)的最小、最大、始動(dòng)流量的確定方法。通過實(shí)例分析燃?xì)饬髁坑?jì)的選型，并提出燃?xì)饬髁坑?jì)使用過程中的注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：燃?xì)饬髁坑?jì)；膜式燃?xì)獗?；渦輪；羅茨；選型；量程；精度
1 引言
隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)從煤炭、燃油向天然氣的轉(zhuǎn)變，天然氣的應(yīng)用在近年來得到了迅猛的發(fā)展。城市作為天然氣應(yīng)用的最終用戶，既有居民、又有餐飲、工業(yè)企業(yè)，它是一個(gè)龐雜的用戶群。因此，在天然氣使用中必須解決的一個(gè)重要問題就是選擇適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求的天然氣計(jì)量系統(tǒng)。在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理中，燃?xì)獾牧髁坑?jì)量是一項(xiàng)重要的技術(shù)性很強(qiáng)的日常工作。準(zhǔn)確的流量計(jì)量可以適時(shí)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，確保生產(chǎn)安全，合理經(jīng)營(yíng)管理，從而提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
    要保證燃?xì)饬髁康木_計(jì)量，就必須從最初的日常管理、設(shè)計(jì)選型、安裝著手，選擇最合適、合理的燃?xì)庥?jì)量表。
    目前，大多數(shù)燃?xì)夤緦?duì)城市燃?xì)庥脩舨捎玫娜細(xì)庥?jì)量表一般有3種：膜式燃?xì)獗?、羅茨流量計(jì)、渦輪流量計(jì)。
2 常用燃?xì)饬髁坑?jì)的主要性能
2.1 膜式燃?xì)獗?/span>
此種燃?xì)獗韺儆谌莘e式流量計(jì)，計(jì)量精度一般，始動(dòng)流量小，可實(shí)現(xiàn)IC卡預(yù)付費(fèi)功能。另外最大的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格適中，為居民家用及小型商業(yè)用戶的首要選擇。不足之處為膜式燃?xì)獗砥つひ桌匣?，老化后?jì)量值會(huì)產(chǎn)生負(fù)偏差，使用壽命較短；在流量大于25m3/h時(shí)，此種燃?xì)獗砘菊`差較大，不能實(shí)現(xiàn)精確計(jì)量，且流量大于25m3/h的燃?xì)獗眢w積均較大，故一般不用于大型商業(yè)用戶。對(duì)于處于發(fā)展用戶市場(chǎng)階段，需要擴(kuò)大經(jīng)營(yíng)范圍的燃?xì)饨?jīng)營(yíng)企業(yè)，根據(jù)用戶的經(jīng)濟(jì)能力的大小，對(duì)于燃?xì)馐褂脡毫υ?000Pa以下，且用氣量小于25Nm3/h的小型商業(yè)用戶，宜選用膜式燃?xì)獗?。該燃?xì)獗硪话悴豢紤]帶溫壓補(bǔ)償儀。雖然此種燃?xì)獗頍o溫度壓力體積修正功能，有一定的計(jì)量損失，但因其常用于壓力較低的場(chǎng)所，此計(jì)量損失供需雙方基本都能接受。對(duì)于燃?xì)夤?，此儀表產(chǎn)生的正負(fù)偏差基本可使盈虧保持平衡。
2.2 羅茨流量計(jì)
    此種流量計(jì)也是容積式流量計(jì)的一種，其量程比寬、壓力損失小，始動(dòng)流量極小、計(jì)量精度高，大流量和小流量均可計(jì)量，安裝無前后直管段要求，可用于中低壓的管道系統(tǒng)中。羅茨流量計(jì)可配溫度、壓力補(bǔ)償體積修正積算儀。對(duì)于大型重要的商業(yè)用戶，可對(duì)流量、壓力、溫度等實(shí)現(xiàn)SCARD系統(tǒng)遠(yuǎn)傳并監(jiān)控，這樣便于燃?xì)夤镜娜粘９芾?。但由于羅茨流量計(jì)為精密儀器，價(jià)格比較昂貴，大口徑流量計(jì)的體積較大、設(shè)備較重，并且對(duì)氣質(zhì)潔凈度要求較高，設(shè)備前需安裝過濾器。
2.3 渦輪流量計(jì)
    此種流量計(jì)為速度式流量計(jì)，其計(jì)量精度高、量程比寬，工況流量可達(dá)到6000m3/h以上，可配溫度、壓力補(bǔ)償體積修正積算儀，國(guó)產(chǎn)設(shè)備價(jià)格適中。渦輪流量計(jì)最大的不足之處是壓力損失大，始動(dòng)流量值較大。用戶在小流量用氣時(shí)，易產(chǎn)生不計(jì)量的現(xiàn)象。渦輪流量計(jì)的原理是利用測(cè)量管道中燃?xì)饬鲃?dòng)的速度來推算氣體的流量。因此，為了保證測(cè)量的精確度，流入渦輪流量計(jì)內(nèi)的燃?xì)獗仨殲榈湫偷膶恿骰蛭闪鞣植?，這就要求在流量計(jì)的前端及后端必須有足夠長(zhǎng)的直管段以使氣流穩(wěn)定。一般要求是前端直管段長(zhǎng)度為3D(即3倍管徑)，后端為2D(即2倍管徑)，并且在此范圍內(nèi)不應(yīng)有彎頭、三通、截止閥等管件。國(guó)產(chǎn)渦輪流量計(jì)性能較差、技術(shù)上有待完善提高。進(jìn)口渦輪流量計(jì)性能較好，但價(jià)格昂貴。
    對(duì)于工業(yè)企業(yè)等較大型商業(yè)用戶，大多數(shù)城市通常選用羅茨流量計(jì)或渦輪流量計(jì)。由于此類用戶用氣量較大，用氣壓力要求較高，其流量計(jì)均需帶有溫壓補(bǔ)償?shù)捏w積修正儀。
    由于渦輪流量計(jì)的始動(dòng)流量較大，其主要用于工礦企業(yè)熱負(fù)荷相對(duì)恒定的用氣設(shè)備；羅茨流量計(jì)的始動(dòng)流量極小，其主要用于小時(shí)不均勻用氣的用氣量變化較大的大型酒店、生產(chǎn)企業(yè)，能基本保證在用氣低峰時(shí)的精確計(jì)量。
3 流量計(jì)選型時(shí)，需考慮的幾點(diǎn)因素
    在對(duì)燃?xì)饬髁坑?jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)考慮很多因素，如流體特性、儀表性能、安裝要求、環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)因素等。
    a. 流體特性主要指燃?xì)獾膲毫Α囟?、密度、黏度、壓縮性等，由于氣體的體積隨著溫度、壓力而變化，應(yīng)考慮是否要補(bǔ)償修正。
    b. 儀表性能是指儀表的精度、重復(fù)性、線性度、量程比、壓力損失、起始流量、輸出信號(hào)及響應(yīng)時(shí)間等。選流量計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行仔細(xì)分析比較，選擇能滿足測(cè)量要求的儀表。
c. 安裝條件是指燃?xì)饬飨?、管道走向、上下游直管道長(zhǎng)度、管徑、空間位置及管件等，這些都會(huì)影響燃?xì)饬髁坑?jì)的準(zhǔn)確運(yùn)行、維護(hù)保養(yǎng)和使用壽命。
    d. 經(jīng)濟(jì)因素是指購(gòu)置費(fèi)、安裝費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)及備品備件等，其又受燃?xì)饬髁坑?jì)的性能、可靠性、壽命等影響。
4 流量計(jì)精度及量程的確定
4.1 精度確定
    為確保燃?xì)庥?jì)量的精確性和公平性，應(yīng)根據(jù)燃?xì)夤镜囊蠹坝脷鈫挝皇褂玫木唧w隋況，確定流量計(jì)的精度。燃?xì)饬髁坑?jì)的計(jì)量精度一般為1.0級(jí)和1.5級(jí)。常用流量計(jì)的典型誤差特性曲線如圖1、圖2、圖3。
 
4.2 量程的確定
    流量計(jì)的使用環(huán)境一般比較惡劣，有振動(dòng)、脈動(dòng)等干擾因素存在。比如：用氣設(shè)備通常均有大小火之分，小火用氣量一般為大火用氣量的四分之一至三分之一之間，故流量計(jì)的最小流量量程(Qmin)應(yīng)小于設(shè)備最小用氣量，這樣才能保證小流量的計(jì)量精度。但如果流量計(jì)經(jīng)常處于下限流量工作，也很難保證計(jì)量精度。對(duì)于有轉(zhuǎn)動(dòng)部件的流量計(jì)，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，其小流量段的計(jì)量性能也較難保證。用氣設(shè)備的最大流量宜選在流量計(jì)最大流量量程(Qmax)的0.6～0.8倍之間，這樣可避免用氣設(shè)備在故障或者特殊情況時(shí)用氣量的瞬時(shí)增加，從而避免損壞流量計(jì)。因此，一般應(yīng)使用流量計(jì)的主要運(yùn)行時(shí)間選定在0.2Qmax～0.8Qmax之間，應(yīng)避免其長(zhǎng)期處于0.2Qmax以下或0.8Qmax以上運(yùn)行。
    在設(shè)計(jì)選型時(shí)，如果單臺(tái)燃?xì)饬髁坑?jì)的量程范圍不能滿足多臺(tái)用氣設(shè)備的最大流量和最小流量，應(yīng)考慮對(duì)燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)行分組配置燃?xì)饬髁坑?jì)或?qū)μ厥馊細(xì)庠O(shè)備單獨(dú)配置燃?xì)饬髁坑?jì)。
4.3 最大流量、最小流量的確定
    在滿足測(cè)量精度的前提下，設(shè)計(jì)人員需要向建設(shè)單位咨詢清楚各設(shè)備的具體使用情況(工況條件下的最小用氣量、最大用氣量、正常工作用氣量)，合理選擇相應(yīng)的燃?xì)饬髁坑?jì)的量程、型號(hào)及規(guī)格.
    (1) 當(dāng)流量計(jì)僅對(duì)l臺(tái)燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)行計(jì)量時(shí)，燃?xì)庠O(shè)備的實(shí)際最小用氣量作為選擇燃?xì)饬髁坑?jì)的最小流量，燃?xì)庠O(shè)備的最大用氣量則作為選擇燃?xì)饬髁坑?jì)的最大流量。
(2) 當(dāng)流量計(jì)對(duì)多臺(tái)燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)行計(jì)量時(shí)，需對(duì)設(shè)備的同時(shí)使用情況進(jìn)行研究，從而考慮燃?xì)庠O(shè)備組的最小用氣量、最大用氣量。因多臺(tái)設(shè)備日后會(huì)需要檢修或者因工藝要求停用，這樣可能會(huì)出現(xiàn)單臺(tái)使用的情況，故通常將單臺(tái)設(shè)備的實(shí)際最小用氣量作為選擇流量計(jì)的最小流量。為了防止用氣設(shè)備組的流量過大，通常采用總負(fù)荷乘以同時(shí)工作系數(shù)作為選擇流量計(jì)的最大瞬時(shí)流量。對(duì)于同一用氣單位，有3個(gè)或更多用氣設(shè)備時(shí)，同時(shí)工作系數(shù)一般選0.85；用氣設(shè)備較多時(shí)，同時(shí)工作系數(shù)將下降。同時(shí)工作系數(shù)值見表1：
表1
用氣設(shè)備數(shù)量
同時(shí)工作系數(shù)
備注
1～5
1
同時(shí)工作系數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況確定
6
0.9
7
0.85
8
0.83
    (3) 燃?xì)饬髁坑?jì)產(chǎn)品樣本上的流量范圍通常都是按工況下標(biāo)定的，故在設(shè)計(jì)流量計(jì)選型時(shí)，需要將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下用氣量折算到用氣時(shí)工況下的流量，再進(jìn)行選擇流量計(jì)的量程。
    (4) 用氣設(shè)備正常工作條件下的用氣負(fù)荷是燃?xì)饬髁坑?jì)選型的主要依據(jù)，極端使用狀態(tài)時(shí)的燃?xì)庳?fù)荷(最大流量和最小流量)僅是燃?xì)饬髁坑?jì)選型的參考依據(jù)。
4.4 始動(dòng)流量的確定
    在流量計(jì)選型時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)兩種規(guī)格流量計(jì)的量程范圍均能滿足設(shè)備組的最小、最大流量，則需特別注意流量計(jì)的始動(dòng)流量值，應(yīng)該選擇始動(dòng)流量更小的流量計(jì)，這樣能更精確的計(jì)量，從而降低燃?xì)饴┯?jì)的可能性。
   對(duì)于燃?xì)庠O(shè)備近遠(yuǎn)期使用不同氣源的情況需要特別注意，比如：目前使用液化石油氣作氣源時(shí)，因液化石油氣的熱值較高，設(shè)備用氣量較??；待設(shè)備氣源置換成天然氣時(shí)，因天然氣熱值比液化石油氣低得多，用氣量將變得較大。這就需要設(shè)計(jì)人員在選型時(shí)盡量使流量計(jì)能夠兼容，以免將來轉(zhuǎn)換氣源時(shí)原流量
5 實(shí)例介紹
    現(xiàn)有一個(gè)工業(yè)企業(yè)要求使用天然氣，其用氣設(shè)備如表2。
表2
用氣設(shè)備
臺(tái)數(shù)
每臺(tái)設(shè)備用氣量
用氣壓力
備注
加熱爐
2
105Nm3/h
20kPa
生產(chǎn)線用
保溫爐
2
45Nm3/h
20kPa
生產(chǎn)線用
烘干爐
1
80Nm3/h
20kPa
生產(chǎn)線用
鍋爐
1
90Nm3/h
12kPa
洗浴用
二眼大鍋灶
1
7.5Nm3/b
2kPa
食堂用
蒸飯箱
1
4.5Nm3/h
2kPa
食堂用
六眼煲仔爐
1
3.6Nm3/h
2kPa
食堂用
矮湯爐
1
3.0Nm3/h
2kPa
食堂用
    根據(jù)上述各用氣點(diǎn)的用氣壓力和總用氣量不同進(jìn)行分類，考慮使用3臺(tái)流量計(jì)進(jìn)行分別計(jì)量。生產(chǎn)線用氣小時(shí)不均勻性較大，總用氣量折算到工況下的流量為317m3/h，故考慮選用羅茨表G250規(guī)格，其量程范圍為2.02m3/h～400m3/h，始動(dòng)流量為0.10m3/h，因其用氣壓力較高，須配溫壓補(bǔ)償智能體積修正儀。鍋爐使用時(shí)間比較均勻，折算到工況下的流量為80.3m3/h，使用渦輪流量計(jì)LWQZ*50規(guī)格，量程范圍為6m3/h～100m3/h，始動(dòng)流量為2.0m3/h，因其用氣壓力較高，須配溫壓補(bǔ)償智能體積修正儀。食堂用氣總用氣量18.6Nm3/h，用氣流量小，壓力較低，可不對(duì)流量進(jìn)行修正，故考慮選用LMN-16型膜式燃?xì)獗?，量程范圍?.16m3/h～25m3/h。
6 流量計(jì)使用時(shí)的幾點(diǎn)重要注意事項(xiàng)
    (1) 根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)饧夹g(shù)規(guī)范》的要求，燃?xì)庥?jì)量裝置的安裝應(yīng)滿足抄表、檢修、保養(yǎng)、安全使用的要求。燃?xì)庥?jì)量裝置嚴(yán)禁安裝在臥室、衛(wèi)生間以及危險(xiǎn)品和易燃品堆放處。
    (2) 渦輪流量計(jì)建議水平安裝，燃?xì)饬鲃?dòng)方向與殼體上標(biāo)明的方向一致，且在流量計(jì)的上、下游應(yīng)保證3D、2D的直管管段長(zhǎng)度，在流量計(jì)的進(jìn)口須配置過濾器。
    (3) 羅茨流量計(jì)建議垂直安裝，燃?xì)庥缮舷蛳铝鲃?dòng)，這樣安裝使得轉(zhuǎn)子對(duì)臟物有自清潔能力。水平安裝時(shí)，進(jìn)口端不得低于出口端，以免燃?xì)庵械呐K物滯留于流量計(jì)的計(jì)量室內(nèi)，影響轉(zhuǎn)子正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在流量計(jì)的進(jìn)口須配置過濾器。
    (4) 流量計(jì)投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)先緩慢開啟前閥門，接著緩慢開啟后閥門，逐步增加流速，待小流量時(shí)儀表工作正常后再打開后閥門，以免瞬間氣流沖擊而損壞流量計(jì)。
    (5) 流量計(jì)安裝于室外時(shí)，上部應(yīng)有防雨棚，以免雨水浸入和烈日曝曬，影響流量計(jì)的使用壽命。
    (6) 為了保證流量計(jì)的準(zhǔn)確性，流量計(jì)應(yīng)定期進(jìn)行檢定。
    JJG 577—2005《膜式燃?xì)獗頇z定規(guī)程》規(guī)定，最大流量小于10m3/h的膜式燃?xì)獗碇蛔魇状螐?qiáng)制檢定，限期使用，到期更換。最大流量大于1Om3/h的膜式燃?xì)獗淼臋z定周期一般不超過3年。以天然氣為介質(zhì)的膜式燃?xì)獗硎褂闷谙抟话悴怀^10年。以人工燃?xì)?、液化石油氣等為介質(zhì)的膜式燃?xì)獗硎褂闷谙抟话悴怀^6年。
   JJG 633—2005《氣體容積式流量計(jì)檢定規(guī)程》規(guī)定，0.2級(jí)和0.5級(jí)的羅茨流量計(jì)檢定周期為2年，其余等級(jí)的檢定周期為3年。目前尚無羅茨流量計(jì)使用期的相關(guān)要求，僅規(guī)定計(jì)量偏差超過規(guī)定范圍時(shí)應(yīng)更換。
7 結(jié)束語
    合理選擇滿足測(cè)量要求的燃?xì)饬髁坑?jì)是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的重要環(huán)節(jié)，既是天然氣供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，亦是生產(chǎn)部門用氣效率的主要技術(shù)指標(biāo)。設(shè)計(jì)單位及建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)燃?xì)庠O(shè)備的實(shí)際運(yùn)行工況及燃?xì)庥?jì)量表的性能、精度、價(jià)格、安裝使用條件、維護(hù)成本、壽命周期等來選擇最合適的燃?xì)饬髁坑?jì)，把握好燃?xì)饬髁坑?jì)選擇的第一關(guān)。
參考文獻(xiàn)
1 張濤，陳文柳，單君.城市天然氣貿(mào)易計(jì)量流量計(jì)的選型建議.城市燃?xì)猓?005；12：7-13
2 楊建華.燃?xì)饬髁坑?jì)的選型及安裝.煤氣與熱力，2008；28：10
3 《膜式燃?xì)獗頇z定規(guī)程》JJG 577—2005
4 浙江天信儀表有限公司的渦輪、羅茨流量計(jì)使用說明書
 
(本文作者：余愛平 白明明 杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計(jì)院有限公司)