1 前言
天然氣的計(jì)量按用途分為氣田計(jì)量、輸氣干線貿(mào)易計(jì)量、城市門站和城市天然氣用戶貿(mào)易計(jì)量等部分。2002年至2004年北京市公用事業(yè)科研所通過對(duì)北京市天然氣用戶在用的貿(mào)易計(jì)量流量計(jì)進(jìn)行抽樣檢測(cè),分析數(shù)據(jù),提出有關(guān)城市天然氣貿(mào)易計(jì)量流量計(jì)的選型建議。
城市天然氣用戶計(jì)量所使用的流量計(jì)是多種多樣的,主要有渦輪、旋進(jìn)漩渦、腰輪、膜式(包括商用和民用)。燃?xì)庥脩舳喾N多樣,既有工業(yè)企業(yè)用戶,又有城市公用事業(yè)用戶、商業(yè)用戶,還有居民用戶,它是一個(gè)復(fù)雜的用戶群,使用情況各不相同。貿(mào)易計(jì)量是天然氣供需雙方結(jié)算的憑證,因此,面對(duì)如此眾多品種的流量計(jì),如何選擇合適的流量計(jì),如何安裝和維護(hù)管理流量計(jì),對(duì)供需雙方都很重要。
2 常用各類天然氣流量計(jì)的選型依據(jù)
2.1 城市天然氣用戶流量計(jì)選型需要考慮的因素
由于流量計(jì)的種類多、且性能各不相同,安裝現(xiàn)場(chǎng)各不相同,因此,選型時(shí)必須同時(shí)考慮各種因素,具體如下:
首先,了解各類流量計(jì)的計(jì)量特點(diǎn),包括其原理、精度、范圍度、壓力損失、是否具備溫度壓力修正、所配套的智能積算儀的功能等;其次,明確工況,包括環(huán)境的溫濕度、周圍設(shè)備的噪聲、電磁干擾情況、安裝空間以及天然氣介質(zhì)的壓力、溫度、清潔度、組分等;同時(shí)還得考慮經(jīng)濟(jì)因素。
2.2 選型步驟
要想選型合適,必須了解流量計(jì)性能質(zhì)量和被測(cè)量介質(zhì)工況,即熟悉各類常用流量計(jì)的特性和適用范圍,并掌握被計(jì)量燃?xì)庠O(shè)備的有關(guān)參數(shù)及工況條件。圖1為選型步驟。
2.3 流量計(jì)類型的選擇
表1列出了各類流量計(jì)有關(guān)特性對(duì)比表,流量計(jì)選型可供參考。選型必須同時(shí)考慮到多種因素,并且還得分清主次,綜合分析,才能找到合適的流量計(jì)類型。
3 流量計(jì)規(guī)格的選擇
3.1 幾種流量計(jì)典型特性曲線
所謂誤差特性,就是流量計(jì)的誤差值與流量測(cè)量值之間的關(guān)系。討論誤差特性,就是討論和研究測(cè)量誤差值隨流量測(cè)量值變化而變化的趨勢(shì)。
3.2 渦輪流量計(jì)規(guī)格的選擇
3.2.1 流量范圍上限
該種流量計(jì)一般使用在鍋爐房,鍋爐最大流量選在流量計(jì)進(jìn)入精度的最大流量(Qmax)的0.6倍~0.8倍之間,因?yàn)殄仩t一般有大小火之分,小火一般為大火的三分之一到二分之一之間(最低到十分之一),如果鍋爐最大耗氣量為渦輪流量計(jì)Qmax的0.6倍,那么鍋爐最小耗氣量就在Qmax的0.2倍~0.3倍之間,正好避開了特性曲線的拐點(diǎn);從另一方面來說,鍋爐最大耗氣量選在渦輪流量計(jì)Qmax的0.8倍左右,在設(shè)備啟動(dòng)或管路流量、壓力發(fā)生脈動(dòng)時(shí),可避免超量程使用,從而延長(zhǎng)流量計(jì)的使用壽命。因此,根據(jù)渦輪流量計(jì)的特性曲線,用氣設(shè)備的常用流量段最好處于0.3Qmax~0.8Qmax之間。
3.2.2 流量范圍下限
選型時(shí)要滿足渦輪流量計(jì)進(jìn)入精度的最小流量(Qmin)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。
在渦輪流量計(jì)的設(shè)計(jì)選型中,要兼顧用氣設(shè)備的最大(額定)流量與進(jìn)入精度的最大流量(Qmax)之間的匹配和最小用氣量與流量計(jì)進(jìn)入精度的最小流量(Qmin)之間的匹配,即確保計(jì)量結(jié)果穩(wěn)定可靠,需滿足以下條件:設(shè)備額定流量/Qmax=0.6~0.8;Qmin≤設(shè)備最小流量。
3.3 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)規(guī)格的選擇
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)選擇規(guī)格時(shí)參照的原則與渦輪流量計(jì)相似,但由于其流量計(jì)實(shí)際進(jìn)入精度的最小流量通常較大,因此滿足下限要求尤為重要。另外由于其壓力損失與渦輪等其它流量計(jì)相比很大,因此建議將其使用在供氣壓力高于8kPa的工況下。廠家的產(chǎn)品說明書上有詳細(xì)的不同口徑、不同流量、不同工況下有關(guān)其壓力損失的圖表和計(jì)算公式,設(shè)計(jì)中要保證供氣壓力減去壓力損失應(yīng)大于燃?xì)庠O(shè)備的使用壓力,否則燃?xì)庠O(shè)備將無法正常工作。
為了解決旋進(jìn)旋渦易受干擾的問題,通常廠家會(huì)把流量計(jì)的靈敏系數(shù)設(shè)置得較低,這是以犧牲小流量精度為代價(jià)的,其結(jié)果是不僅使小流量精度降低,而且經(jīng)常是小流量根本不計(jì)量。因此,選用該表必須確定燃?xì)庠O(shè)備的最小使用流量大于旋進(jìn)旋渦流量計(jì)實(shí)際進(jìn)入精度的最小流量。
3.4 腰輪流量計(jì)規(guī)格的選擇
根據(jù)腰輪流量計(jì)的特性曲線,用氣設(shè)備常用流量段應(yīng)該使用在0.2Qmax~0.8Qmax之間。
腰輪流量計(jì)一般使用在食堂或小型鍋爐房,如前所述的原因,一般希望鍋爐的最大流量選在流量計(jì)進(jìn)入精度的最大流量Qmax的0.6倍~0.8倍之間,這樣既能保證用氣設(shè)備大流量時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定,也能保證小流量時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定。
如果用戶是鍋爐房,按0.6Qmax~0.8Qmax選型是可以的,如果用在食堂里,則需要進(jìn)行一些分析:
從表3中可以知道食堂中兩種灶具的耗氣流量點(diǎn),食堂中還有其它各種灶具,選型時(shí)應(yīng)仔細(xì)核算灶具的使用工況,大小流量點(diǎn)兼顧,如一個(gè)流量計(jì)不行,如有必要建議大小灶具用不同規(guī)格的流量計(jì)分別計(jì)量。
表3 食堂灶具耗氣流量點(diǎn)及流量計(jì)規(guī)格選型要求
因此,在今后腰輪表的設(shè)計(jì)選型中,要仔細(xì)核算用氣設(shè)備的最大、最小流量,確保計(jì)量精度的穩(wěn)定可靠,額定流量/Qmax=0.6~0.8。
下限要求應(yīng)滿足:Qmin≤設(shè)備最小流量。
3.5 膜式流量計(jì)規(guī)格的選擇
3.5.1 商用膜式表
流量計(jì)在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)該考慮其在實(shí)際使用中的常用流量點(diǎn)情況,保證流量計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定,計(jì)量準(zhǔn)確。本課題中通過對(duì)流量計(jì)及其使用現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)查研究,分析流量計(jì)選型是否合理。
目前使用較多的商用膜式煤氣表主要是JMB-100、JMB-40和JMB-25 3種規(guī)格,流量的對(duì)比情況如表4所示。
表4 食堂灶具耗氣流量點(diǎn)及膜式表規(guī)格選型要求
從表4所列情況進(jìn)行分析,一般廚房最小流量是低湯灶工作,此時(shí)計(jì)量誤差是偏負(fù)的;到營(yíng)業(yè)時(shí)間開始使用一臺(tái)雙眼灶、一臺(tái)蒸箱、一臺(tái)低湯灶,流量點(diǎn)均在0.1Qmax以上,示值誤差相對(duì)穩(wěn)定;到營(yíng)業(yè)高峰時(shí)間灶具滿負(fù)荷使用,流量點(diǎn)落在大流量段,示值誤差相對(duì)穩(wěn)定。因此選用流量計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)核對(duì)工作流量情況,選擇合適的規(guī)格,如果最大、最小流量相差較大,可考慮使用兩臺(tái)不同規(guī)格的膜式表對(duì)不同流量段的燃?xì)庠O(shè)備分別計(jì)量。
3.5.2 民用膜式表
對(duì)于民用戶來講,大部分用氣設(shè)備為:一臺(tái)雙眼民用灶、一臺(tái)熱水器(或壁掛爐),目前使用較多的民用膜式煤氣表主要是JMB-3、G4兩種規(guī)格,JMB-3膜式表實(shí)際就是G2.5膜式表。G2.5、G4表的流量對(duì)比情況如表5所示。
表5 居民用氣設(shè)備使用情況
從表5中所列情況進(jìn)行分析,一般廚房最小流量是小火保溫情況,此時(shí)計(jì)量誤差大多是偏負(fù)的;經(jīng)常使用的是一個(gè)火眼或兩個(gè)火眼,G2.5表的流量點(diǎn)均在0.1Qmax以上,示值誤差相對(duì)穩(wěn)定;G4表的流量點(diǎn)分布在0.1Qmax前后。如果灶具與熱水器同時(shí)使用,G2.5的流量點(diǎn)落在0.8Qmax左右;G4的流量點(diǎn)落在0.5 Qmax左右。由此可見普通居民用戶選用G2.5膜式表比較合理。
因此,在今后民用表的設(shè)計(jì)選型時(shí),應(yīng)根據(jù)用戶具體設(shè)備情況,如果是普通居民住宅,選用G2.5膜式表比較合適;如果是高檔住宅區(qū),需考慮灶具和其他用氣設(shè)備的運(yùn)行情況,進(jìn)行合理選擇。
4 結(jié)論
4.1 流量計(jì)選型建議
4.1.1 不同用戶建議使用流量計(jì)的類型如表6所示。
4.1.2 同一流量計(jì)不同使用情況下流量計(jì)規(guī)格的選型原則
通過分析知道各類城市天然氣流量計(jì)的選型存在一個(gè)共同的問題:小流量段使用不當(dāng)。流量計(jì)在選型階段往往考慮的是設(shè)備最大流量不超出流量計(jì)的上限流量,而對(duì)于用氣設(shè)備各個(gè)流量段的使用概率及其誤差區(qū)域未加考慮,這樣導(dǎo)致流量計(jì)使用中均未超出其流量上限,但是小流量段或常用流量段誤差偏大。
今后的流量計(jì)選型應(yīng)仔細(xì)了解用氣設(shè)備各流量點(diǎn)與流量計(jì)的匹配程度,選擇合適的流量計(jì)、合適的規(guī)格,保證使用流量點(diǎn)均落在誤差穩(wěn)定區(qū)域。渦輪、旋渦、腰輪使用在鍋爐用戶時(shí)最大流量點(diǎn)選在0.6Qmax~0.8Qmax;普通居民用戶(雙眼灶加熱水器)使用的膜式表選用G2.5膜式表比較合適;對(duì)于燃?xì)庠O(shè)備較多、且耗氣量差異很大的商業(yè)公福用戶,應(yīng)仔細(xì)核算使用流量與流量計(jì)量程,當(dāng)一臺(tái)流量計(jì)無法兼顧大小流量時(shí),可采用分路計(jì)量供氣。
4.2 對(duì)現(xiàn)有流量計(jì)的建議
4.2.1 溫度、壓力修正
貿(mào)易結(jié)算是用標(biāo)準(zhǔn)參比條件下(壓力為101 325Pa,溫度為293.15K,即20℃)的體積值。目前北京燃?xì)饧瘓F(tuán)使用的膜式表、部分腰輪表、少數(shù)渦輪表是機(jī)械表,沒有進(jìn)行溫壓修正。
不進(jìn)行壓力修正所造成的偏差肯定為負(fù),且實(shí)際工況壓力越大造成的偏差也越大,燃?xì)饧瘓F(tuán)虧損越大。不進(jìn)行溫度修正,當(dāng)環(huán)境溫度高于20℃時(shí),所造成的偏差為正;當(dāng)環(huán)境溫度低于20℃時(shí),所造成的偏差為負(fù),冬季采暖鍋爐所用流量計(jì)所測(cè)天然氣介質(zhì)的溫度通常均低于20℃,這時(shí)不進(jìn)行溫度修正所造成的偏差為負(fù)。因此,進(jìn)行溫度壓力修正對(duì)于維護(hù)燃?xì)夤纠媸种匾?br /> 對(duì)于安裝了溫壓傳感器的智能渦輪表、旋渦表、腰輪表,雖然使用中進(jìn)行實(shí)時(shí)修正,但是也存在問題:檢定規(guī)程只是規(guī)定出溫壓傳感器的配置精度,并未要求進(jìn)行檢定,實(shí)際上也沒有進(jìn)行檢定,因此智能表溫壓傳感器的計(jì)量精度是不知道的。建議對(duì)智能流量計(jì)使用的溫壓傳感器進(jìn)行明確的檢定,從而在流量計(jì)的使用溫度、壓力變化范圍內(nèi),溫度、壓力傳感器的測(cè)量值準(zhǔn)確,以保證流量計(jì)的整體計(jì)量精度。
表6 各類用途選型參考表
4.2.2 信號(hào)遠(yuǎn)傳
通過調(diào)查我們知道大部分流量計(jì)具有信號(hào)遠(yuǎn)傳的功能,但都未使用。用于鍋爐房的計(jì)量流量計(jì)主要是渦輪流量計(jì)和旋渦流量計(jì),如果燃?xì)饧瘓F(tuán)利用流量計(jì)的信號(hào)遠(yuǎn)傳功能,就可以通過流量計(jì)隨時(shí)了解鍋爐的用氣情況,記錄流量計(jì)的工作狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,避免發(fā)生漏計(jì)的故障情況。另外每個(gè)鍋爐房經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,也可摸清其運(yùn)行規(guī)律,如有異常,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,保證燃?xì)庀到y(tǒng)安全、高效益地運(yùn)行。
4.2.3 提高加工質(zhì)量
目前,國內(nèi)流量計(jì)質(zhì)量與國外同類產(chǎn)品相比,差距還是比較大的,主要原因是國內(nèi)的產(chǎn)品機(jī)械加工水平較低,材料質(zhì)量也不如人家,使得原理相同、結(jié)構(gòu)相似,但性能差別較大,而高質(zhì)量的進(jìn)口流量計(jì)其價(jià)格又較貴,因此迫切需要提高國產(chǎn)流量計(jì)質(zhì)量。
4.2.4 天然氣的能量計(jì)量
天然氣是一種混合氣體,它含有甲烷、乙烷、丙烷等烴類組分和氮、二氧化碳、一氧化碳等非烴類組分,各組分含量并不相同,不同地區(qū)產(chǎn)的天然氣組分含量可能有所不同。作為燃料天然氣的商品價(jià)值是其所含的發(fā)熱量,即天然氣銷售使用的實(shí)質(zhì)是天然氣的能量,而不是體積。當(dāng)天然氣作為燃料時(shí),能量計(jì)量顯然比體積計(jì)量(或質(zhì)量計(jì)量)更科學(xué)、更公平。傳統(tǒng)的天然氣發(fā)熱量的計(jì)量方法:
(1)直接法:熱量計(jì);
(2)間接法:氣相色譜儀。通過組分分析計(jì)算天然氣的熱值和相對(duì)密度。
國外新型天然氣發(fā)熱量的計(jì)量方法有超聲法和紅外熱傳法兩種。其特點(diǎn)是用不同于氣相色譜的分析法,測(cè)出燃?xì)庵袩N類的碳原子、CO2和N2各自的組分含量,并依據(jù)烴類中碳原子與聲速、氣體的摩爾質(zhì)量、發(fā)熱值之間的線性關(guān)系,算出發(fā)熱值。方法簡(jiǎn)單,設(shè)備投資低,運(yùn)行費(fèi)用也低。具體產(chǎn)品如下:
一種是instromet international的產(chǎn)品:ENSONIC——超聲能量計(jì),采用超聲法;另一種是:RuhrgasAG Essen的產(chǎn)品:gas—lab Q1——紅外熱傳燃?xì)赓|(zhì)量測(cè)定儀采用紅外熱傳法。
目前在國外,能量計(jì)量也是處于理論研究階段,尚未實(shí)現(xiàn)貿(mào)易計(jì)量上的實(shí)際應(yīng)用。為了今后在我國逐步實(shí)行按能量進(jìn)行貿(mào)易交接,還需在法規(guī)上、計(jì)量體系上、標(biāo)準(zhǔn)上、配套設(shè)備上等方面做許多相關(guān)的準(zhǔn)備工作。
參考文獻(xiàn)
1 蘇彥勛,李金海.流量計(jì)量.中國計(jì)量出版社,1991(10)
2 石油液體和氣體計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)參比條件 GB/T17291—1998國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布
3 膜式煤氣表計(jì)量檢定規(guī)程 JJG577—1994 國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布
天然氣的計(jì)量按用途分為氣田計(jì)量、輸氣干線貿(mào)易計(jì)量、城市門站和城市天然氣用戶貿(mào)易計(jì)量等部分。2002年至2004年北京市公用事業(yè)科研所通過對(duì)北京市天然氣用戶在用的貿(mào)易計(jì)量流量計(jì)進(jìn)行抽樣檢測(cè),分析數(shù)據(jù),提出有關(guān)城市天然氣貿(mào)易計(jì)量流量計(jì)的選型建議。
城市天然氣用戶計(jì)量所使用的流量計(jì)是多種多樣的,主要有渦輪、旋進(jìn)漩渦、腰輪、膜式(包括商用和民用)。燃?xì)庥脩舳喾N多樣,既有工業(yè)企業(yè)用戶,又有城市公用事業(yè)用戶、商業(yè)用戶,還有居民用戶,它是一個(gè)復(fù)雜的用戶群,使用情況各不相同。貿(mào)易計(jì)量是天然氣供需雙方結(jié)算的憑證,因此,面對(duì)如此眾多品種的流量計(jì),如何選擇合適的流量計(jì),如何安裝和維護(hù)管理流量計(jì),對(duì)供需雙方都很重要。
2 常用各類天然氣流量計(jì)的選型依據(jù)
2.1 城市天然氣用戶流量計(jì)選型需要考慮的因素
由于流量計(jì)的種類多、且性能各不相同,安裝現(xiàn)場(chǎng)各不相同,因此,選型時(shí)必須同時(shí)考慮各種因素,具體如下:
首先,了解各類流量計(jì)的計(jì)量特點(diǎn),包括其原理、精度、范圍度、壓力損失、是否具備溫度壓力修正、所配套的智能積算儀的功能等;其次,明確工況,包括環(huán)境的溫濕度、周圍設(shè)備的噪聲、電磁干擾情況、安裝空間以及天然氣介質(zhì)的壓力、溫度、清潔度、組分等;同時(shí)還得考慮經(jīng)濟(jì)因素。
2.2 選型步驟
要想選型合適,必須了解流量計(jì)性能質(zhì)量和被測(cè)量介質(zhì)工況,即熟悉各類常用流量計(jì)的特性和適用范圍,并掌握被計(jì)量燃?xì)庠O(shè)備的有關(guān)參數(shù)及工況條件。圖1為選型步驟。
2.3 流量計(jì)類型的選擇
表1列出了各類流量計(jì)有關(guān)特性對(duì)比表,流量計(jì)選型可供參考。選型必須同時(shí)考慮到多種因素,并且還得分清主次,綜合分析,才能找到合適的流量計(jì)類型。
3 流量計(jì)規(guī)格的選擇
3.1 幾種流量計(jì)典型特性曲線
所謂誤差特性,就是流量計(jì)的誤差值與流量測(cè)量值之間的關(guān)系。討論誤差特性,就是討論和研究測(cè)量誤差值隨流量測(cè)量值變化而變化的趨勢(shì)。
3.2 渦輪流量計(jì)規(guī)格的選擇
3.2.1 流量范圍上限
該種流量計(jì)一般使用在鍋爐房,鍋爐最大流量選在流量計(jì)進(jìn)入精度的最大流量(Qmax)的0.6倍~0.8倍之間,因?yàn)殄仩t一般有大小火之分,小火一般為大火的三分之一到二分之一之間(最低到十分之一),如果鍋爐最大耗氣量為渦輪流量計(jì)Qmax的0.6倍,那么鍋爐最小耗氣量就在Qmax的0.2倍~0.3倍之間,正好避開了特性曲線的拐點(diǎn);從另一方面來說,鍋爐最大耗氣量選在渦輪流量計(jì)Qmax的0.8倍左右,在設(shè)備啟動(dòng)或管路流量、壓力發(fā)生脈動(dòng)時(shí),可避免超量程使用,從而延長(zhǎng)流量計(jì)的使用壽命。因此,根據(jù)渦輪流量計(jì)的特性曲線,用氣設(shè)備的常用流量段最好處于0.3Qmax~0.8Qmax之間。
3.2.2 流量范圍下限
選型時(shí)要滿足渦輪流量計(jì)進(jìn)入精度的最小流量(Qmin)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。
在渦輪流量計(jì)的設(shè)計(jì)選型中,要兼顧用氣設(shè)備的最大(額定)流量與進(jìn)入精度的最大流量(Qmax)之間的匹配和最小用氣量與流量計(jì)進(jìn)入精度的最小流量(Qmin)之間的匹配,即確保計(jì)量結(jié)果穩(wěn)定可靠,需滿足以下條件:設(shè)備額定流量/Qmax=0.6~0.8;Qmin≤設(shè)備最小流量。
3.3 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)規(guī)格的選擇
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)選擇規(guī)格時(shí)參照的原則與渦輪流量計(jì)相似,但由于其流量計(jì)實(shí)際進(jìn)入精度的最小流量通常較大,因此滿足下限要求尤為重要。另外由于其壓力損失與渦輪等其它流量計(jì)相比很大,因此建議將其使用在供氣壓力高于8kPa的工況下。廠家的產(chǎn)品說明書上有詳細(xì)的不同口徑、不同流量、不同工況下有關(guān)其壓力損失的圖表和計(jì)算公式,設(shè)計(jì)中要保證供氣壓力減去壓力損失應(yīng)大于燃?xì)庠O(shè)備的使用壓力,否則燃?xì)庠O(shè)備將無法正常工作。
為了解決旋進(jìn)旋渦易受干擾的問題,通常廠家會(huì)把流量計(jì)的靈敏系數(shù)設(shè)置得較低,這是以犧牲小流量精度為代價(jià)的,其結(jié)果是不僅使小流量精度降低,而且經(jīng)常是小流量根本不計(jì)量。因此,選用該表必須確定燃?xì)庠O(shè)備的最小使用流量大于旋進(jìn)旋渦流量計(jì)實(shí)際進(jìn)入精度的最小流量。
3.4 腰輪流量計(jì)規(guī)格的選擇
根據(jù)腰輪流量計(jì)的特性曲線,用氣設(shè)備常用流量段應(yīng)該使用在0.2Qmax~0.8Qmax之間。
腰輪流量計(jì)一般使用在食堂或小型鍋爐房,如前所述的原因,一般希望鍋爐的最大流量選在流量計(jì)進(jìn)入精度的最大流量Qmax的0.6倍~0.8倍之間,這樣既能保證用氣設(shè)備大流量時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定,也能保證小流量時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定。
如果用戶是鍋爐房,按0.6Qmax~0.8Qmax選型是可以的,如果用在食堂里,則需要進(jìn)行一些分析:
從表3中可以知道食堂中兩種灶具的耗氣流量點(diǎn),食堂中還有其它各種灶具,選型時(shí)應(yīng)仔細(xì)核算灶具的使用工況,大小流量點(diǎn)兼顧,如一個(gè)流量計(jì)不行,如有必要建議大小灶具用不同規(guī)格的流量計(jì)分別計(jì)量。
表3 食堂灶具耗氣流量點(diǎn)及流量計(jì)規(guī)格選型要求
因此,在今后腰輪表的設(shè)計(jì)選型中,要仔細(xì)核算用氣設(shè)備的最大、最小流量,確保計(jì)量精度的穩(wěn)定可靠,額定流量/Qmax=0.6~0.8。
下限要求應(yīng)滿足:Qmin≤設(shè)備最小流量。
3.5 膜式流量計(jì)規(guī)格的選擇
3.5.1 商用膜式表
流量計(jì)在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)該考慮其在實(shí)際使用中的常用流量點(diǎn)情況,保證流量計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定,計(jì)量準(zhǔn)確。本課題中通過對(duì)流量計(jì)及其使用現(xiàn)場(chǎng)情況的調(diào)查研究,分析流量計(jì)選型是否合理。
目前使用較多的商用膜式煤氣表主要是JMB-100、JMB-40和JMB-25 3種規(guī)格,流量的對(duì)比情況如表4所示。
表4 食堂灶具耗氣流量點(diǎn)及膜式表規(guī)格選型要求
從表4所列情況進(jìn)行分析,一般廚房最小流量是低湯灶工作,此時(shí)計(jì)量誤差是偏負(fù)的;到營(yíng)業(yè)時(shí)間開始使用一臺(tái)雙眼灶、一臺(tái)蒸箱、一臺(tái)低湯灶,流量點(diǎn)均在0.1Qmax以上,示值誤差相對(duì)穩(wěn)定;到營(yíng)業(yè)高峰時(shí)間灶具滿負(fù)荷使用,流量點(diǎn)落在大流量段,示值誤差相對(duì)穩(wěn)定。因此選用流量計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)核對(duì)工作流量情況,選擇合適的規(guī)格,如果最大、最小流量相差較大,可考慮使用兩臺(tái)不同規(guī)格的膜式表對(duì)不同流量段的燃?xì)庠O(shè)備分別計(jì)量。
3.5.2 民用膜式表
對(duì)于民用戶來講,大部分用氣設(shè)備為:一臺(tái)雙眼民用灶、一臺(tái)熱水器(或壁掛爐),目前使用較多的民用膜式煤氣表主要是JMB-3、G4兩種規(guī)格,JMB-3膜式表實(shí)際就是G2.5膜式表。G2.5、G4表的流量對(duì)比情況如表5所示。
表5 居民用氣設(shè)備使用情況
從表5中所列情況進(jìn)行分析,一般廚房最小流量是小火保溫情況,此時(shí)計(jì)量誤差大多是偏負(fù)的;經(jīng)常使用的是一個(gè)火眼或兩個(gè)火眼,G2.5表的流量點(diǎn)均在0.1Qmax以上,示值誤差相對(duì)穩(wěn)定;G4表的流量點(diǎn)分布在0.1Qmax前后。如果灶具與熱水器同時(shí)使用,G2.5的流量點(diǎn)落在0.8Qmax左右;G4的流量點(diǎn)落在0.5 Qmax左右。由此可見普通居民用戶選用G2.5膜式表比較合理。
因此,在今后民用表的設(shè)計(jì)選型時(shí),應(yīng)根據(jù)用戶具體設(shè)備情況,如果是普通居民住宅,選用G2.5膜式表比較合適;如果是高檔住宅區(qū),需考慮灶具和其他用氣設(shè)備的運(yùn)行情況,進(jìn)行合理選擇。
4 結(jié)論
4.1 流量計(jì)選型建議
4.1.1 不同用戶建議使用流量計(jì)的類型如表6所示。
4.1.2 同一流量計(jì)不同使用情況下流量計(jì)規(guī)格的選型原則
通過分析知道各類城市天然氣流量計(jì)的選型存在一個(gè)共同的問題:小流量段使用不當(dāng)。流量計(jì)在選型階段往往考慮的是設(shè)備最大流量不超出流量計(jì)的上限流量,而對(duì)于用氣設(shè)備各個(gè)流量段的使用概率及其誤差區(qū)域未加考慮,這樣導(dǎo)致流量計(jì)使用中均未超出其流量上限,但是小流量段或常用流量段誤差偏大。
今后的流量計(jì)選型應(yīng)仔細(xì)了解用氣設(shè)備各流量點(diǎn)與流量計(jì)的匹配程度,選擇合適的流量計(jì)、合適的規(guī)格,保證使用流量點(diǎn)均落在誤差穩(wěn)定區(qū)域。渦輪、旋渦、腰輪使用在鍋爐用戶時(shí)最大流量點(diǎn)選在0.6Qmax~0.8Qmax;普通居民用戶(雙眼灶加熱水器)使用的膜式表選用G2.5膜式表比較合適;對(duì)于燃?xì)庠O(shè)備較多、且耗氣量差異很大的商業(yè)公福用戶,應(yīng)仔細(xì)核算使用流量與流量計(jì)量程,當(dāng)一臺(tái)流量計(jì)無法兼顧大小流量時(shí),可采用分路計(jì)量供氣。
4.2 對(duì)現(xiàn)有流量計(jì)的建議
4.2.1 溫度、壓力修正
貿(mào)易結(jié)算是用標(biāo)準(zhǔn)參比條件下(壓力為101 325Pa,溫度為293.15K,即20℃)的體積值。目前北京燃?xì)饧瘓F(tuán)使用的膜式表、部分腰輪表、少數(shù)渦輪表是機(jī)械表,沒有進(jìn)行溫壓修正。
不進(jìn)行壓力修正所造成的偏差肯定為負(fù),且實(shí)際工況壓力越大造成的偏差也越大,燃?xì)饧瘓F(tuán)虧損越大。不進(jìn)行溫度修正,當(dāng)環(huán)境溫度高于20℃時(shí),所造成的偏差為正;當(dāng)環(huán)境溫度低于20℃時(shí),所造成的偏差為負(fù),冬季采暖鍋爐所用流量計(jì)所測(cè)天然氣介質(zhì)的溫度通常均低于20℃,這時(shí)不進(jìn)行溫度修正所造成的偏差為負(fù)。因此,進(jìn)行溫度壓力修正對(duì)于維護(hù)燃?xì)夤纠媸种匾?br /> 對(duì)于安裝了溫壓傳感器的智能渦輪表、旋渦表、腰輪表,雖然使用中進(jìn)行實(shí)時(shí)修正,但是也存在問題:檢定規(guī)程只是規(guī)定出溫壓傳感器的配置精度,并未要求進(jìn)行檢定,實(shí)際上也沒有進(jìn)行檢定,因此智能表溫壓傳感器的計(jì)量精度是不知道的。建議對(duì)智能流量計(jì)使用的溫壓傳感器進(jìn)行明確的檢定,從而在流量計(jì)的使用溫度、壓力變化范圍內(nèi),溫度、壓力傳感器的測(cè)量值準(zhǔn)確,以保證流量計(jì)的整體計(jì)量精度。
表6 各類用途選型參考表
4.2.2 信號(hào)遠(yuǎn)傳
通過調(diào)查我們知道大部分流量計(jì)具有信號(hào)遠(yuǎn)傳的功能,但都未使用。用于鍋爐房的計(jì)量流量計(jì)主要是渦輪流量計(jì)和旋渦流量計(jì),如果燃?xì)饧瘓F(tuán)利用流量計(jì)的信號(hào)遠(yuǎn)傳功能,就可以通過流量計(jì)隨時(shí)了解鍋爐的用氣情況,記錄流量計(jì)的工作狀況,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,避免發(fā)生漏計(jì)的故障情況。另外每個(gè)鍋爐房經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,也可摸清其運(yùn)行規(guī)律,如有異常,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,保證燃?xì)庀到y(tǒng)安全、高效益地運(yùn)行。
4.2.3 提高加工質(zhì)量
目前,國內(nèi)流量計(jì)質(zhì)量與國外同類產(chǎn)品相比,差距還是比較大的,主要原因是國內(nèi)的產(chǎn)品機(jī)械加工水平較低,材料質(zhì)量也不如人家,使得原理相同、結(jié)構(gòu)相似,但性能差別較大,而高質(zhì)量的進(jìn)口流量計(jì)其價(jià)格又較貴,因此迫切需要提高國產(chǎn)流量計(jì)質(zhì)量。
4.2.4 天然氣的能量計(jì)量
天然氣是一種混合氣體,它含有甲烷、乙烷、丙烷等烴類組分和氮、二氧化碳、一氧化碳等非烴類組分,各組分含量并不相同,不同地區(qū)產(chǎn)的天然氣組分含量可能有所不同。作為燃料天然氣的商品價(jià)值是其所含的發(fā)熱量,即天然氣銷售使用的實(shí)質(zhì)是天然氣的能量,而不是體積。當(dāng)天然氣作為燃料時(shí),能量計(jì)量顯然比體積計(jì)量(或質(zhì)量計(jì)量)更科學(xué)、更公平。傳統(tǒng)的天然氣發(fā)熱量的計(jì)量方法:
(1)直接法:熱量計(jì);
(2)間接法:氣相色譜儀。通過組分分析計(jì)算天然氣的熱值和相對(duì)密度。
國外新型天然氣發(fā)熱量的計(jì)量方法有超聲法和紅外熱傳法兩種。其特點(diǎn)是用不同于氣相色譜的分析法,測(cè)出燃?xì)庵袩N類的碳原子、CO2和N2各自的組分含量,并依據(jù)烴類中碳原子與聲速、氣體的摩爾質(zhì)量、發(fā)熱值之間的線性關(guān)系,算出發(fā)熱值。方法簡(jiǎn)單,設(shè)備投資低,運(yùn)行費(fèi)用也低。具體產(chǎn)品如下:
一種是instromet international的產(chǎn)品:ENSONIC——超聲能量計(jì),采用超聲法;另一種是:RuhrgasAG Essen的產(chǎn)品:gas—lab Q1——紅外熱傳燃?xì)赓|(zhì)量測(cè)定儀采用紅外熱傳法。
目前在國外,能量計(jì)量也是處于理論研究階段,尚未實(shí)現(xiàn)貿(mào)易計(jì)量上的實(shí)際應(yīng)用。為了今后在我國逐步實(shí)行按能量進(jìn)行貿(mào)易交接,還需在法規(guī)上、計(jì)量體系上、標(biāo)準(zhǔn)上、配套設(shè)備上等方面做許多相關(guān)的準(zhǔn)備工作。
參考文獻(xiàn)
1 蘇彥勛,李金海.流量計(jì)量.中國計(jì)量出版社,1991(10)
2 石油液體和氣體計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)參比條件 GB/T17291—1998國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布
3 膜式煤氣表計(jì)量檢定規(guī)程 JJG577—1994 國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布