燃氣計量基礎知識

1、燃氣流量計基本知識 2013年度培訓 陳壽安 天津市燃氣熱力規(guī)劃設計院 2013.09,第1章 一般介紹 第2章 皮膜表 第3章 羅茨流量計 第4章 渦輪流量計 第5章 設計選型,目 錄,在貿易計量中，計量設備作為買賣用氣雙方的一桿計量公平秤，必須做到科學、公正、公平、公開。在計量設備的選擇時必須嚴格遵守中華人民共和國計量法規(guī)，嚴格執(zhí)行并遵守買賣用氣雙方在簽訂用氣合約中的某些約定，嚴格執(zhí)行行業(yè)管理、行業(yè)法規(guī)上的相關條款、規(guī)定，按照有關的技術參數、計算數據選擇計量方式與計量儀表設備，避免人為因素影響所產生的投資浪費與計量精度誤差，降低各分計量表與總計量表之間因不同計量工況和選用不同計量表具所產生

2、的系統(tǒng)精度誤差，為管理部門在搞好計量降差工作奠定基礎 。,1.1、一般介紹,CMC是“中華人民共和國制造計量器具許可證”標志， 是“China Metrology Certification”的英文縮寫，意為中國制造計量器具許可證。 標志的含義是“中華人民共和國計量器具許可證”。 外圈“C”表示“中國”的英文縮寫。 內圈“M”表示“計量器具”的英文縮寫。 內圈“C”表示“許可證”的英文縮寫。 CMC是制造計量器具許可證標志， 是China Metrology Certification的英文縮寫，意為中國制造計量器具許可證。取得制造計量器具許可證的企業(yè)，可在其生產的計量器具上標注CMC標志。該

3、標志表明：計量器具制造企業(yè)具備生產能力計量器具的能力，所生產的計量器具準確度和可靠性等指標符合法制要求。 GBT18603-2001 天然氣計量系統(tǒng)技術要求,天然氣計量要求,GB/T 17167-2006 用能單位能源計量器具配備和管理通則,誤差與準確度等級,流量計的允許（相對）誤差去掉“”號及“%”號后的數值叫做流量計的準確度等級。 目前我國流量儀表準確度等級的劃分為九級， 即：0.02，0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0。,燃氣的計量方式有三種方式：體積計量、質量計量、能量計量：體積計量是以“標準立方米”為單位的燃氣計量；質量計量是以kg為單位的燃氣計量。能量

4、計量是以“熱值”為單位的燃氣計量。 目前國外的很多燃氣貿易計量主要采取“能量計量”方式；（LNG國際貿易MMBtu）。 CNG的壓力高達20MPa以上，只有質量流量計才能完成這樣高壓下的計量。CNG的計量是首先測量出氣體的質量，然后除以氣體的絕對密度，換算成標況流量。 換算公式：標況流量=氣體質量/氣體密度。,當前、燃氣貿易交接計量的方式有按能量計量和按體積(質量)計量幾種，作為能源的燃氣，人們關注的是它的熱值，即發(fā)熱量，我國的燃氣體積計量技術及其標準化已經接近國際水平。為了使我國燃氣計量方式與國際慣例接軌，在國內盡快實行燃氣能量計量顯得非常必要。 2008年12月31日，GB/T22723-

5、2008天然氣能量的測定國家標準正式發(fā)布，并于2009年8月1日起實施。,工程標準狀態(tài)：由于中國的燃氣貿易計量是以體積為單位，而燃氣的體積受溫度和壓力的影響發(fā)生漲縮。為了公平貿易，中國燃氣行業(yè)確定：溫度20，壓力101.325KPa（一個大氣壓）為燃氣的標準狀態(tài)。燃氣在這一標準狀態(tài)下進行體積貿易交接。 燃氣的標況體積：燃氣在標準狀態(tài)（溫度20，壓力101.325KPa）下的體積。Nm3 燃氣的工況體積：燃氣氣在工況溫度和壓力下的體積。 折算標準狀態(tài)（溫壓補償作用）m3,輸差即燃氣供銷差：購進燃氣量與銷售燃氣量之差。購進燃氣量與銷售燃氣量的差量稱為供銷差量（輸差量），亦稱絕對輸差；供銷差量與購進

6、氣量之比稱為供銷差率（輸差率），亦稱相對輸差。輸差是燃氣企業(yè)的一項綜合指標，它直接影響燃氣企業(yè)的經濟效益，體現(xiàn)著燃氣企業(yè)的綜合管理水平。 輸差的計算公式是： 供銷差率= （購進燃氣總量-銷售燃氣總量） 100% 購進燃氣總量,常用的燃氣計量儀表 1.容積式流量計 膜式流量計（家用煤氣表）、羅茨式流量計等 2.速度式流量計 渦輪流量計、超聲波流量計、渦街式流量計等 3.差壓式流量計 孔板流量計,2.皮膜表,皮膜煤氣表是氣體進入煤氣表腔后，經氣體分配通道進入膜合，推動合成橡膠膜片運動，當膜片擺動時將另一側氣體排出表外，同時通過傳動機構使主軸產生旋轉運動進而帶動計數器累計計量，皮膜煤氣表有分為民用皮

7、膜煤氣表和工商業(yè)用大皮膜煤氣表。 涉及產品規(guī)范： GB/T 6968-2011 膜式燃氣表 CJ/T112-2008 IC卡膜式燃氣表 JJG 577-2012 膜式燃氣表,皮膜表結構和原理JJG 577-2012,原理和結構 燃氣表屬于容積式氣體流量計，它采用柔性膜片計量室方式來測量氣體體積流量。在壓力差的作用下，燃氣經分配閥交替進入計量室，充滿后排向出氣口，同時推動計量室內的柔性膜片作往復式運動，通過轉換機構將這一充氣、排氣的循環(huán)過程轉換成相應的氣體體積流量，再通過傳動機構傳遞到計數器，完成燃氣累積計量功能。 基表主要由外殼、膜片計量室、分配閥、連桿機構、防止逆轉裝置、傳動機構和計數器等部

8、件組成。 防止逆轉裝置 燃氣表應裝有防止逆轉的裝置，當氣體流人方向與規(guī)定流向相反時，燃氣表應能停止計量或者不能逆向計數。燃氣表應能承受意外反向流而不致造成正向流計量性能發(fā)生改變。,燃氣進入燃氣表和從燃氣表排出，應該是流量均勻、壓力穩(wěn)定。采用適當的機構并根據上述的工作原理，以達到連續(xù)運行的目的。各種類型的燃氣表，有相同的工作原理但有不同的構造。 在一個運動周期中，每個計量室連續(xù)充氣兩個過程(即充氣兩次)，排氣二個過程(即排氣兩次)；每一個過程必然有兩個計量室同時充氣，另兩個計量室同時排氣，但是，兩個充氣計量室的相位差為90，另兩個排氣計量室的相位差也為90，四個計量室連續(xù)交替地充氣、排氣。 同一

9、個皮膜相隔的兩個計量室必然是一個充氣、另一個排氣，或一個排氣、另一個充氣。兩側相對稱的兩個計量室在同一過程內，必然是一室在前，另一室在后。 和其他容積式流量計相同，燃氣表是利用流體流動過程中的壓差為動力，由滑閥切換氣流流向，推動膜片往復擺動、帶動連桿機構，將膜片的擺動變成主動齒輪的連續(xù)轉動，最后由計數 器顯示，以實現(xiàn)對氣體流量的計量。,單戶居民耗氣,快速熱水器升數：在0.1MPa水壓及額定氣壓下，溫升25時，熱水器每分鐘的出水量（L/min）。一般有5、6、8、10、12、16升等規(guī)格。 對應耗氣約為0.9、1.07、1.43、1.78、2.14、2.85Nm3/h。 燃氣灶：兩眼和兩眼以上的

10、燃氣灶和氣電兩用灶應有一個主火，其實測折算熱負荷：普通型灶3.5 kW；紅外線灶3.0 kW。按照3.5kW計算約為0.71Nm3/h。（GB 16410-2007 家用燃氣灶具) 也就是即使同時工作，最大16升的熱水器+燃氣灶雙眼同時開，也就3.56Nm3/h。現(xiàn)在J2.5最大為4Nm3/h。（J1.6可10升+雙眼灶）,IC卡表顯示內容,皮膜表檢定周期 JJG 577-2012,對于最大流量Qmax10 m3 /h 且用于貿易結算的燃氣表只作首次強制檢定，限期使用，到期更換。以天然氣為介質的燃氣表使用期限一般不超過10 年。以人工燃氣、液化石油氣等為介質的燃氣表使用期限一般不超過6 年。

11、對于最大流量Qmax16 m3 /h 燃氣表的檢定周期一般不超過3 年。,JJG577-2005（廢）,JJG577-2012（取消計量等級，采用準確度等級）,燃氣計量表與燃具和設備的水平凈距應符合下列規(guī)定： 1 距金屬煙囪不應小于80cm，距磚砌煙囪不宜小于60cm； 2 距炒菜灶、大鍋灶、蒸箱和烤爐等燃氣灶具灶邊不宜小于80cm； 3 距沸水器及熱水鍋爐不宜小于150cm； 4 當燃氣計量表與燃具和設備的水平凈距無法滿足上述要求時，加隔熱板后水平凈距可適當縮小。 詳見：CJJ94-2009,皮膜表優(yōu)缺點,皮膜表的優(yōu)點是： （1）皮膜表的最大優(yōu)點是量程比較寬，可以達到1：160，特別適用于流

12、量變化很大的用戶。 （2）皮膜表另一個優(yōu)點是價格低廉。 皮膜表的缺點是： （1）工況計量，沒有溫壓修正。對于平原地區(qū)帶來壓力計量損失，對于寒冷地區(qū)帶來溫度計量損失。 （2）低溫室外環(huán)境下，由于結構、材料等方面問題皮膜表轉速偏慢，帶來計量偏差。,3、羅茨流量計,羅茨流量計又叫腰輪流量計，是一種容積式流量計。它內部設計有構成一定容積的計量室空間，利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據計量室逐次、重復地充滿和排放該體積部分流體的次數來測量流量體積總量。 容積式流量計是一種具有歷史悠久的流量儀表，具有對上游流速分布不敏感，測量精度高，可用于高粘度流體并直接得到流體累計流量等特點

13、。,點擊動畫,位置1：當下轉子以反時針方向轉到水平位置時，氣體進入計量室和轉子的空間 位置2：下轉子在水平位置，底部室內存有一個固定體積的氣體 位置3：當上下轉子繼續(xù)旋轉時，底部計量室內氣體被排出 位置4：與上述過程同時，上轉子以順時針旋轉至水平位置，儀表上部計量室存有與底部相同體積的氣體。每對轉子旋轉一周，排出等體積氣體4次。 所以，當被測氣體進入流量計入口端，推動轉子旋轉，每轉動一周就有一定體積流量從出口排出，這就是旋轉派量工作原理。轉子轉動經磁性聯(lián)軸系統(tǒng)傳遞給機械計數器，從而累積流經計量室的體積量，達到計量的目的。,產品參照標準,JB/T7385-94 氣體腰輪流量計 JJG633-20

14、05 氣體容積式儀表檢定規(guī)程 SY/T6660-2006 用旋轉容積式氣體流量計測量天然氣流量,氣體腰輪流量計的基本結構,氣體腰輪流量計特點,測量準確度高，氣體腰輪流量計是所有檢測氣體流量儀表中測量精度最高的一種儀表 無接觸旋轉，避免了磨損，所以重復性好 計量精度不受流體狀態(tài)（震動、脈動）影響，流量計前后無須直管段，抗干擾能力強 壓力損失小，起步流量低，量程比寬 一旦發(fā)生故障，壓損急劇上升，有利于及時發(fā)現(xiàn)盡早排除減小損失 大規(guī)格儀表，體積大、笨重、拆裝不便,為了定量分析由于漏流的存在對誤差特性的影響，可假設通過間隙的漏流量為q。當以流量qv通過流量計的氣體總量為V時，通過間隙漏過流量計的總漏流

15、量V為 也就是說，當腰輪氣體流量計存在漏流時，通過計量室排出的（氣體）總量由公式可知為NV，通過間隙漏過流量計時的（氣體）總量為V。所以，實際通過流量計的（氣體）總量為 V=NV+V,由于漏流q的存在，誤差不再是一個常數，而是一條隨流量變化的曲線。 假設q為一常數。當流量qv很小時，小到極限情況就是qv=q，也就是說，通過流量計的流量都是漏過流量計的，流量計測量元件根本還沒有動作。此時所有通過流量計的（氣體）量都是漏流的結果，流量計的示值為零。 隨著流量qv的增加，誤差曲線也逐漸向正方向移動。 當流量繼續(xù)增加達到很大時，q/qv已變得很小，誤差曲線逐漸趨向于理想誤差曲線，基本為一常數。,新科流

16、量計,額定壓力等級： 1、常規(guī)為0.6MPa； 2、鑄鐵表可以做到1.0MPa、1.6MPa 需訂貨說明。,訂貨參數： 管徑； 氣體流量，最大與最小值； 精度； 氣流方向（上進下出）； 工作壓力：最大和最小值； 工作溫度； 環(huán)境溫度； 其他類型； 其他要求,未注明產品按照1.5級準確度。,蒼南儀表,德萊賽流量計,蒼南流量計尺寸,推薦垂直安裝上進下出，有助于轉子對臟物的自清潔能力,安裝方式（垂直安裝）,IP防護等級GB4208-2008樣本里面有外殼防護等級IP66,防爆標志 GB 3836 樣本里面有:Exia II CT4(新科腰輪)Exia II CT5(新科渦輪)本安型 Ex ia II

17、類：除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備。II類隔爆型“d”和本質安全型“i”電氣設備又分為IIA、IIB、和IIC類。,性能特點 優(yōu)點：具有測量準確度高，量程比寬，被測氣體的密度和粘度的變化對儀表示值和準確度影響小，對儀表前后直管段要求不高， 缺點：主要是體積大、笨重、進行周期檢定較困難。壓損較大，運行中有振動。儀表傳動機構復雜，制造要求高，關鍵件易磨損。腰輪流量計需定期清洗和添加、更換潤滑油。 檢定周期 (JJG633) 準確度等級為0.2級或0.5級的流量計，檢定周期為2年；其余等級的流量計檢定周期為3年。,運行與注意事項,啟動：為防止壓力沖擊損壞流量計，必須做到有壓啟動，步驟如下 關

18、閉流量計后面的閥門，緩慢開啟流量計前面的閥門，使氣體充滿流量計； 有旁通管道的打開旁通管道； 緩慢開啟流量計后面的閥門，使其在小流量下運行，觀察其是否正常； 流量計運行穩(wěn)定后，關閉旁通閥，用流量計后面的閥門調節(jié)流量值。 過范圍保護：流量計能承受逐步增加的過范圍此時除加速磨損外不會造成內部損壞，然而管道加壓，排氣或清潔時發(fā)生的極限氣體流速會使流量計內部轉子突然加速，從而引起流量計嚴重損壞，因此需要緩慢加壓和啟動。,4、渦輪流量計,氣體渦輪流量計是一種速度式儀表，它具有壓力損失小、準確度高、起步流量低、范圍度寬、容易維修等特點。在城市天然氣計量，輸配氣管網天然氣計量，石油、化工、電力工業(yè)和民用鍋爐

19、等燃氣計量，燃氣調壓站計量中得到了廣泛應用 。 氣體渦輪流量計是將渦輪置于被測流體中，當氣體進入流量計時，通過整流器的把通過儀表的氣體進行整流并加速，沖擊管道中心渦輪葉片，對渦輪產生驅動力矩，使渦輪克服摩擦力矩和流體阻力矩而產生旋轉。在一定流量范圍內渦輪的角速度和流量成正比，利用這個特點，通過減速裝置把渦輪旋轉的圈數記錄下來，達到計量的目的。,第一臺渦輪流量計,氣體渦輪流量計主要結構,機械計數器 磁性聯(lián)軸器 渦輪 流量計表體 整流裝置 機芯等組成。,氣體渦輪流量計主要結構,氣體渦輪流量計主要結構,產品標準,ISO9951：1993封閉管道中氣體流量的測量 渦輪流量計 GB/T18940-200

20、3 封閉管道中氣體流量的測量 渦輪流量計 GB/T21391-2008 用氣體渦輪流量計測量天然氣流量 JJG1037-2008 渦輪流量計檢定規(guī)程,參數,流量儀表的靈敏度，表示流量儀表對對測流量值變化的反應能力。 靈敏度 S 用流量計指示的增量L，與流量變化增量q 之比來表示。 過載 流量計應設計成能在額定壓力和額定溫度范圍內，即使以超過最大流量20%的流量下運行30min也不損壞，或不影響流量計的誤差曲線。,準確度等級及分界流量 JJG1037-2008,新科渦輪流量計,蒼南渦輪流量計參數,渦輪流量計壓力損失,渦輪流量計安裝,（1）對直管段的要求：流量計必須水平安裝在管道上（管道傾斜在5以

21、內），安裝時流量計軸線應與管道軸線同心，流向要一致。 如果安裝場所充許建議上游直管段為20D、下游為5D。 新科：前5D后2D 蒼南一體化兩級整流：前2D后1D （2）對配管的要求：流量計安裝點的上下游配管的內徑與流量計內徑相同。 （3）使用現(xiàn)場應避免強烈的電磁干擾；,渦輪流量計的優(yōu)點： 結構緊湊輕巧，安裝維護方便，流通能力大，不斷氣?？捎糜诟邏簻y量，儀表表體上不必開孔，易制成高壓型儀表。輸出脈沖頻率信號，適用于總量計量及與計算機連接，無零點漂移,抗干擾能力強。 渦輪流量計的缺點： 流量計受來流流速分布畸變和旋轉流的影響較大，傳感器上下游側需設置較長直管段。理論上前直管段應10D。流體物性（密

22、度、粘度）對流量特性有較大影響。小口徑（DN50以下）儀表的流量特性受物性影響嚴重，故小口徑渦輪流的儀表性能難以提高。建議使用DN80以上口徑的渦輪表。對被測介質的清潔度要求較高，雖然可安裝過濾器以適應臟污介質，但也帶來壓損增大、維護量增加等副作用。,檢定周期,JJG 1037-2008 檢定周期 流量計的檢定周期一般為2年， 準確度等級不低于0.5級的檢定周期為1年。 德國標準檢定周期,設計選型,燃氣的標況體積：燃氣在標準狀態(tài)（溫度20，壓力101.325KPa）下的體積。Nm3 以大氣壓為基準的流體指示壓力,可用壓力計測得,稱為表壓。壓力表上所顯示值都是附加壓,又稱“表壓”。以絕對真空為基準的流體指示壓力，可用絕壓測量裝置測得，稱為絕壓。絕對壓力=表壓+大氣壓。,流量計溫度、壓力修正 流量計測量燃氣流量為工作狀態(tài)流量，應折算為標準狀態(tài)流量計費。折算： 燃氣壓力1.0MPa（表壓）時，氣體可壓縮性可忽略，按理想氣體狀態(tài)方程進行換算 燃氣壓力1.0MPa（表壓）時，氣體可壓縮性不可忽略，按實際氣體狀態(tài)方程