機油流量計應用于燃氣計量時(shí)的溫壓補償分析
點(diǎn)擊次數：1657 發(fā)布時(shí)間：2021-01-19 14:59:50
一、天然氣溫度壓力對容積流量計量（膜式燃氣表、羅茨表）的影響
膜式燃氣表是天然氣計量領(lǐng)域使用最為廣泛的計量器具，在家用和商用天然氣計量中起著(zhù)非常重要的作用。其工作原理為體積計量，就是計算通過(guò)表內皮膜的體積量來(lái)計算流量，膜式燃氣表的優(yōu)點(diǎn)是計量性能穩定，測量流量下限??；但缺點(diǎn)是無(wú)溫壓補償，以工況流量進(jìn)行計量的。通常膜式燃氣表的計量檢定只是在實(shí)驗室條件下進(jìn)行，檢定時(shí)其使用的介質(zhì)多為空氣，只能確保其在標準狀態(tài)（溫度為20℃，大氣壓力為101.325kPa）條件下的計量準確。氣表在實(shí)際環(huán)境中不可避免受到溫度、壓力變化的影響，由于其自身無(wú)溫壓補償裝置，其計量準確性是很難保證的。
由于皮膜表通常工作壓力很低，在不考慮壓力影響前提下，根據氣體狀態(tài)方程可以推出以下公式Qg=Tg/Tn×Qn=（273.15+10）/（273.15+20）×Qn=0.966Qn，由此可以得出溫度降低10度，將使表具計量損失3.4%。對于氣表的室內安裝，溫度波動(dòng)不大，在無(wú)溫壓補償情況下其年平均計量準確性體來(lái)講比較可靠，對于室外安裝，由于溫度隨氣溫波動(dòng)，以重慶地區為例，冬季管道內天然氣溫度有時(shí)低至8℃，夏季高達35℃，溫差約27℃，其產(chǎn)生的氣量差可達7%左右。由于冬春季用氣量遠高于夏秋季用氣量，可以看出無(wú)溫壓補償流量計是造成各燃氣公司冬季氣損變大的重要原因，以我在的燃氣公司為例，冬春二季輸差率比夏秋季高出3%。另外根據一些專(zhuān)業(yè)機構研究，環(huán)境溫度除了對天然氣體積流量產(chǎn)生影響外，對氣體流量計本身也是有影響的，由于儀表使用材料多為金屬材料，而字盤(pán)是塑料，兩種材料的溫度效應差異大，溫度對表的機械運動(dòng)性能也產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響流量計的計量準確性。以膜式燃氣表為例，環(huán)境溫度較低的情況下，示值誤差比正常溫度下低20%。由此可見(jiàn)，環(huán)境溫度變化對流量計的計量性能影響也是非常大的。
二、對速度式流量計量（機油流量計）的影響
機油流量計是目前大流量計量中使用較多的一種流量計，它是通過(guò)測量天然氣通過(guò)渦輪時(shí)渦輪轉速來(lái)測量天然氣的流量。雖然它是對速度的測量，但測量介質(zhì)密度的變化對測量精度有很大影響，而密度又與測量介質(zhì)的壓力和溫度關(guān)系密切，壓力和溫度對機油流量計的影響是不可避免的。壓力和溫度對機油流量計的影響主要可以安裝修正儀解決。如果不安裝修正儀，機油流量計只能在低壓環(huán)境中使用，但與皮膜表一樣，也將受到氣體實(shí)際的溫度、壓力的影響，長(cháng)期使用，損失也是巨大的。另一種是不正確安裝使用修正儀。主要表現有以下幾種情況：
2.1修正儀的選型不正確，修正儀的種類(lèi)繁多，不同的修正儀安裝使用條件不同，如選型不正確，計量的準確性難以保證，以我司采用德國埃爾斯特公司修正儀為例，有只帶溫度修正的TC-90，帶溫度和壓力修正的EK260等。
2.2安裝位置不正確，導致測定壓力和溫度出現偏差，影響流量計量。我司有一家用戶(hù)，機油流量計原設計安裝在出口位置，但由于生產(chǎn)廠(chǎng)家大意，把流量計安裝在壓力器上游，造成壓力超出傳感器測定范圍，引起計量誤差；還不有就是溫度探頭按裝，由于安裝位置不對，也會(huì )造成測量溫度與實(shí)際溫度的偏差，特別應注意，溫度探頭的插入深度，探頭與套管之間應灌滿(mǎn)傳熱性能好的液體，以保證測量溫度接近介質(zhì)溫度，而不是受環(huán)境溫度干擾的管線(xiàn)溫度；另外，壓力取壓口應安裝在渦輪表上游，要對導壓管進(jìn)行定期檢查，一旦導壓漏氣或堵塞，都會(huì )導致壓力傳感器測量壓力比實(shí)際壓力小，影響計量準確性。
2.3只注重渦輪表（機表）的檢定，忽視了對修正儀中壓力和溫度傳感器的檢定。依據現有國家標準和檢定規程，在實(shí)際檢定工作中，只是對機油流量計（機表）進(jìn)行檢定，而忽視了對流量計量系統中重要的修正儀的檢定，也就是溫度、壓力傳感器的檢定。在實(shí)際檢定工作中，通常出現流量計計量超差時(shí)，若溫度、壓力示值與實(shí)驗室測試介質(zhì)溫度、壓力相差不易發(fā)覺(jué)時(shí)，多數采取調節儀表系數的方式，確保流量計在實(shí)驗室環(huán)境條件下實(shí)驗數據上的吻合。但是由于實(shí)驗室檢測環(huán)境與管道介質(zhì)溫度、壓力不同，脫離實(shí)驗室環(huán)境將會(huì )帶來(lái)新的誤差，使得在線(xiàn)工作時(shí)的計量準確性更是無(wú)法保證。實(shí)際上機油流量計的計量偏差是機表（渦輪）及修正儀壓力、溫度傳感器補償等共同作用造成的，因此在對流量計（機表）的檢定的同時(shí)對壓力傳感器和溫度傳感器進(jìn)行檢定是十分必要的。
通過(guò)以上分析，溫度、壓力是天然氣流量計量中的關(guān)鍵因素，儀表的設計、儀表的選型以及安裝環(huán)境等方面，都要充分考慮溫度、壓力這些影響因素，確保天然氣流量計量準確，在天然氣計量工作有以下幾方面意見(jiàn)：（1）對現有無(wú)溫壓補償的流量計，要加強壓力和溫度的控制，盡量使溫度、壓力接近或達到標準狀態(tài)；加強燃氣設備（調壓器等）和儀表的巡查和維護，避免壓力和溫度的大幅波動(dòng)。（2）對新安裝的流量計，在設計、選型時(shí)就應選用加裝帶溫度、壓力修正功能的修正儀。（3）流量計是精密儀器，其安裝環(huán)境應滿(mǎn)足設計要求，特別注意環(huán)境溫度，避免在過(guò)高或過(guò)低溫度環(huán)境中使用。
三、結語(yǔ)
隨著(zhù)社會(huì )對天然氣計量的準確性要求越來(lái)越高，以及計量技術(shù)的不斷進(jìn)步，天然氣計量中壓力、溫度的補償將更加完善，目前，已有燃氣儀表生產(chǎn)單位在開(kāi)展皮膜表的溫度、壓力補償研究，相信在不久的將來(lái)，我們會(huì )用上帶壓力、溫度補償的各種皮膜表。
膜式燃氣表是天然氣計量領(lǐng)域使用最為廣泛的計量器具，在家用和商用天然氣計量中起著(zhù)非常重要的作用。其工作原理為體積計量，就是計算通過(guò)表內皮膜的體積量來(lái)計算流量，膜式燃氣表的優(yōu)點(diǎn)是計量性能穩定，測量流量下限??；但缺點(diǎn)是無(wú)溫壓補償，以工況流量進(jìn)行計量的。通常膜式燃氣表的計量檢定只是在實(shí)驗室條件下進(jìn)行，檢定時(shí)其使用的介質(zhì)多為空氣，只能確保其在標準狀態(tài)（溫度為20℃，大氣壓力為101.325kPa）條件下的計量準確。氣表在實(shí)際環(huán)境中不可避免受到溫度、壓力變化的影響，由于其自身無(wú)溫壓補償裝置，其計量準確性是很難保證的。
由于皮膜表通常工作壓力很低，在不考慮壓力影響前提下，根據氣體狀態(tài)方程可以推出以下公式Qg=Tg/Tn×Qn=（273.15+10）/（273.15+20）×Qn=0.966Qn，由此可以得出溫度降低10度，將使表具計量損失3.4%。對于氣表的室內安裝，溫度波動(dòng)不大，在無(wú)溫壓補償情況下其年平均計量準確性體來(lái)講比較可靠，對于室外安裝，由于溫度隨氣溫波動(dòng)，以重慶地區為例，冬季管道內天然氣溫度有時(shí)低至8℃，夏季高達35℃，溫差約27℃，其產(chǎn)生的氣量差可達7%左右。由于冬春季用氣量遠高于夏秋季用氣量，可以看出無(wú)溫壓補償流量計是造成各燃氣公司冬季氣損變大的重要原因，以我在的燃氣公司為例，冬春二季輸差率比夏秋季高出3%。另外根據一些專(zhuān)業(yè)機構研究，環(huán)境溫度除了對天然氣體積流量產(chǎn)生影響外，對氣體流量計本身也是有影響的，由于儀表使用材料多為金屬材料，而字盤(pán)是塑料，兩種材料的溫度效應差異大，溫度對表的機械運動(dòng)性能也產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響流量計的計量準確性。以膜式燃氣表為例，環(huán)境溫度較低的情況下，示值誤差比正常溫度下低20%。由此可見(jiàn)，環(huán)境溫度變化對流量計的計量性能影響也是非常大的。
二、對速度式流量計量（機油流量計）的影響
機油流量計是目前大流量計量中使用較多的一種流量計，它是通過(guò)測量天然氣通過(guò)渦輪時(shí)渦輪轉速來(lái)測量天然氣的流量。雖然它是對速度的測量，但測量介質(zhì)密度的變化對測量精度有很大影響，而密度又與測量介質(zhì)的壓力和溫度關(guān)系密切，壓力和溫度對機油流量計的影響是不可避免的。壓力和溫度對機油流量計的影響主要可以安裝修正儀解決。如果不安裝修正儀，機油流量計只能在低壓環(huán)境中使用，但與皮膜表一樣，也將受到氣體實(shí)際的溫度、壓力的影響，長(cháng)期使用，損失也是巨大的。另一種是不正確安裝使用修正儀。主要表現有以下幾種情況：
2.1修正儀的選型不正確，修正儀的種類(lèi)繁多，不同的修正儀安裝使用條件不同，如選型不正確，計量的準確性難以保證，以我司采用德國埃爾斯特公司修正儀為例，有只帶溫度修正的TC-90，帶溫度和壓力修正的EK260等。
2.2安裝位置不正確，導致測定壓力和溫度出現偏差，影響流量計量。我司有一家用戶(hù)，機油流量計原設計安裝在出口位置，但由于生產(chǎn)廠(chǎng)家大意，把流量計安裝在壓力器上游，造成壓力超出傳感器測定范圍，引起計量誤差；還不有就是溫度探頭按裝，由于安裝位置不對，也會(huì )造成測量溫度與實(shí)際溫度的偏差，特別應注意，溫度探頭的插入深度，探頭與套管之間應灌滿(mǎn)傳熱性能好的液體，以保證測量溫度接近介質(zhì)溫度，而不是受環(huán)境溫度干擾的管線(xiàn)溫度；另外，壓力取壓口應安裝在渦輪表上游，要對導壓管進(jìn)行定期檢查，一旦導壓漏氣或堵塞，都會(huì )導致壓力傳感器測量壓力比實(shí)際壓力小，影響計量準確性。
2.3只注重渦輪表（機表）的檢定，忽視了對修正儀中壓力和溫度傳感器的檢定。依據現有國家標準和檢定規程，在實(shí)際檢定工作中，只是對機油流量計（機表）進(jìn)行檢定，而忽視了對流量計量系統中重要的修正儀的檢定，也就是溫度、壓力傳感器的檢定。在實(shí)際檢定工作中，通常出現流量計計量超差時(shí)，若溫度、壓力示值與實(shí)驗室測試介質(zhì)溫度、壓力相差不易發(fā)覺(jué)時(shí)，多數采取調節儀表系數的方式，確保流量計在實(shí)驗室環(huán)境條件下實(shí)驗數據上的吻合。但是由于實(shí)驗室檢測環(huán)境與管道介質(zhì)溫度、壓力不同，脫離實(shí)驗室環(huán)境將會(huì )帶來(lái)新的誤差，使得在線(xiàn)工作時(shí)的計量準確性更是無(wú)法保證。實(shí)際上機油流量計的計量偏差是機表（渦輪）及修正儀壓力、溫度傳感器補償等共同作用造成的，因此在對流量計（機表）的檢定的同時(shí)對壓力傳感器和溫度傳感器進(jìn)行檢定是十分必要的。
通過(guò)以上分析，溫度、壓力是天然氣流量計量中的關(guān)鍵因素，儀表的設計、儀表的選型以及安裝環(huán)境等方面，都要充分考慮溫度、壓力這些影響因素，確保天然氣流量計量準確，在天然氣計量工作有以下幾方面意見(jiàn)：（1）對現有無(wú)溫壓補償的流量計，要加強壓力和溫度的控制，盡量使溫度、壓力接近或達到標準狀態(tài)；加強燃氣設備（調壓器等）和儀表的巡查和維護，避免壓力和溫度的大幅波動(dòng)。（2）對新安裝的流量計，在設計、選型時(shí)就應選用加裝帶溫度、壓力修正功能的修正儀。（3）流量計是精密儀器，其安裝環(huán)境應滿(mǎn)足設計要求，特別注意環(huán)境溫度，避免在過(guò)高或過(guò)低溫度環(huán)境中使用。
三、結語(yǔ)
隨著(zhù)社會(huì )對天然氣計量的準確性要求越來(lái)越高，以及計量技術(shù)的不斷進(jìn)步，天然氣計量中壓力、溫度的補償將更加完善，目前，已有燃氣儀表生產(chǎn)單位在開(kāi)展皮膜表的溫度、壓力補償研究，相信在不久的將來(lái)，我們會(huì )用上帶壓力、溫度補償的各種皮膜表。