学文网【摘 要】天然气作为一种高品质清洁能源，随着我国经济建设的不断发展而广泛使用，各种不同使用状况和需求对燃气计量的要求有很大的差别，通过对燃气计量规则、燃气流量计的特点、选用规则及计量技术发展趋势的分析讨论，有助于合理选择测量方法及功能、特性、经济适用的燃气计量仪表，了解计量技术的发展方向，从而提高企业的计量、经营管理工作。
【关键词】计量规则；计量机理；流量计特点；流量计选用；计量发展
计量在历史上称之为“度量衡”。随着生产和科学技术的发展，现代计量已远远超出“度量衡”的范畴。现有长度、热学、力学、电磁学、化学等计量专业。计量涉及到工农业生产、国防建设、科学实验、国内外贸易、人民生活等各方面，是国民经济的一项重要的技术基础。在燃气行业也同样发挥着其举足轻重的作用。
一、天然气计量规则
（一）天然气计量标准
在天然气标准体系中，计量标准是核心。天然气计量方式有能量计量、质量计量、体积计量之分。体积计量是以“立方米”为单位的天然气计量。质量计量是以“公斤”为单位的天然气计量。能量计量是以“热值”为单位的天然气计量。
（二）天然气计量机理：
1.管道天然气
计量通过测量气体流量、温度、压力、天然气组分，然后将这些信号输入到流量计算机或体积修正仪，再按照天然气流量气态方程进行计算和补偿，最终得到可用于贸易计量的标况流量，它采用的是体积计量方式。天然气标况体积流量与流量、温度、压力、天然气组分等参数量相关，其中任何一个量测量不准确，都会影响天然气计量的准确性。
G天然气
由于CNG天然气压力高达20Mpa以上，只有质量流量计才能完成高压下的计量。CNG天然气计量首先测量出气体的质量，然后除以气体的绝对密度，换算成标况流量进行贸易结算。计算公式为：标况流量=气体质量/气体密度。
3.LNG液化天然气
计量通常采用称重法，利用衡器进行计量并与上游进行贸易结算。使用时首先进行气化，然后以体积计量的方式与用户进行贸易结算。计算公式为：标况流量=1000公斤/气体密度。
二、燃气流量计的原理和特点
目前国内常用的燃气流量的类型有膜式流量计、孔板流量计、气体腰轮流量计、气体涡轮流量计、超声波流量计、质量流量计，其中膜式和气体腰轮流量计属于容积式流量计，气体涡轮流量计属于速度式流量计。
（一）膜式流量计
优点是价格低廉，量程比较宽，可以达到1：160，特别适用于流量变化很大的用户。缺点是工况计量，没有温压修正，对于平原地区带来压力计量损失，对于寒冷地区带来温度计量损失。尽可能在户内安装使用，在寒冷、海拔较高的地区应考虑用温度补偿皮膜表。
（二）孔板流量计
优点是设计结构简单、牢固。性能稳定可靠，使用寿命长、价格低廉；应用范围广泛，液体、气体、蒸汽皆可测量；孔板式计量无需实流校准，即可投用。缺点是附属设备过多、分散，流量计现场安装难以达到高标准，导致测量重复性、精度普遍偏低；测量范围窄，由于差压信号与流量为平方关系，一般范围度仅3：1～4：1；现场安装条件要求较高，需要较长的直管段；压损大，可调整的部件很多，难于监督管理；流量表维护量大，需要经常拆下清洗、检测；由于孔板流量计对气体组分非常敏感，需要密切跟踪气体组分变化，及时调整才能获得准确的计量。一般适用于相对稳定、大流量下游用户计量。
（三）腰轮流量计
优点是计量精度高，坚固而不变的计量室，确保永久、非调整的高精度和良好的重复性；旋转流和管道阻流件流速畸变对计量精度没有影响，没有前后直管段的要求；始动流量小，测量范围宽，一般为1：20～1：160，适用于流量负荷变动大的气体流量测量。缺点是结构复杂，体积庞大、笨重，大口径表易产生噪声及振动，一般只适合中小口径，DN100以下；对测介质清洁度要求较高，需要配置过滤器；流量计安装要求较高，易受安装应影响而卡死或增加摩擦，降低测量精度；流量计卡死会造成断气，影响连续生产；不易在高压环境下使用，通常使用压力在1.6Mpa以下。
（四）涡轮流量计
优点是高精度，国产的一般为1%～1.5%，特殊专用型可达0.5%～1.0%；重复性好，短期重复性可达0.05%～0.2%；输出脉冲频率信号，适用于总量计量与计算机连接，无零点漂移，抗干扰能力强，可获得很高的频率信号，信号分辨率强；范围度较宽，中大口径可达20：1～30：1，小口径为5：1～10：1；结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大，不断气；可用于高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表。缺点是不能长期保持校准特性，需要定期检定，检定周期为两年；流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大，传感器上下游侧需设置较长的直管段。理论上前直管段应大于10D；对被测介质的清洁度要求较高，虽然可安装过滤器以适应脏污介质，但也带来压损增大、维护量增加等副作用；口径DN50下仪表的流量特性受物性影响严重，故小口径涡轮流量计性能难以提高。建议使用DN80以上口径的涡轮流量计。
（五）超声波流量计
优点是测量精度高，是目前实际工作中精度最高的，通常精度可达0.5级，范围度可达40：1～200：1；适用于高压、大口径、高精度天然气测量；可使用极低流速（0.5m/s），使用周期长；为无流阻挠测量，无压力损失，无可动部件、安装使用费用低。缺点是价格昂贵，安装要求较长的前后直管段。
（六）质量流量计
优点是可直接测量质量流量、具有很高的精度，通常精度可达0.2%～0.5%；可测量流体范围广、测量值对粘度不敏感，流体密度变化对测量值的影响微小；适合高压力下的计量，压力越高越经济；安装维护成本低，不要求直管段。检定费用低，总体上是最经济的流量计。其缺点是零点不稳定、不能测量低密度介质（低压气体）；不能用于较大管径，目前局限于200mm以下，价格昂贵。广泛用于汽车加气站的天然气计量。
三、燃气流量计的选用规则
（一）燃气流量计表类型的选择
1.对燃气流量计的技术指标、工作性能、使用条件和适用范围进行认真分析比较，选择满足测量要求的燃气流量计。
2.选择合适的量程，减少测量误差，使测量精度在国家允许的范围内。
3.燃气流量计的测量精度不是燃气计量选型的唯一条件，设计要根据燃气设备的实际运行工况和特点，综合考虑燃气流量计的成本及安装、维护成本。
（二）流量计量程的选择
1.测量介质的工况换算：根据被测介质的流量、工作压力和工作温度统一折算后的工况气量。
2.测量介质的量值应在流量计最大流量的20%～85%以内的量程范围。估算公式为：工况最大流量=供气最大标况流量/（管道压力+当地大气压力），再除以80%进行流量计量程的优选。
（三）计量修正
根据介质的特性压力、温度、密度、粘度、压缩性的因素，考率贸易计量的公平性，确定是否需要进行温度、压力、压缩因子的补偿修正。
（四）选择流量计需要注意的问题
1.根据用气流量确定流量计的口径和规格。
2.选择流量计时，应注意选择流量计的上、下限在流量计的测量精度范围内，以保证计量精度。
3.选择流量计时，计算流量最大值与最小值的确定方法：当燃气流量计下端仅有一台燃气设备时，设备最小燃气负荷经热值折算后的用气量作为燃气流量计的最小计算流量，同理折算最大计算流量。当燃气流量计下端有一台以上燃气设备时，应将燃气流量计下端的燃气设备的实际最小燃气负荷（单台）经热值折算后的用气量作为最小计算流量，将燃气设备组总的最大用气负荷经热值折算后的用气量作为最大计算流量。当同一台燃气流量计下端装有多台用气设备时，如果单台燃气流量计的量程范围不能覆盖用气设备的最大流量和最小流量时，应考虑对燃气流量设备进行分组配置燃气流量计或对特殊燃气设备单独配置燃气流量计。用气设备正常条件下的燃气负荷是燃气流量计选型的主要依据，极端使用状况的燃气负荷仅是用于燃气流量计的参考依据。
4.选型设备负荷系数，为防止选用流量过大，把总负荷系数乘以总负荷作为选型时的最大瞬时流量。对单一应用项目，有两台或更多的用气设备一般负荷系数选0.85，当用气设备数量较多时，负荷系数将下降。
四、计量技术的发展方向
随着外资企业不断进入我国天然气市场以及国外天然气的进口增多，天然气计量必然要与国际接轨。综合分析表明，天然气计量技术的发展将体现在以下几个方面：
（一）计量方式的自动化、智能化和远程化
由于电子技术、计算机以及互联网技术的迅速发展，天然气计量已逐步向***、实时、智能靠近，同时依靠网络技术远程化通讯、控制和管理。为了提高测控精度，加快测量数据的传递发送，扩大测量设备的自我诊断的能力，预计在测量系统中会更多地采用内置式微处理机，进入物联网时代。
（二）计量方式由体积计量向能量方式转变
在天然气贸易计量中，以能量的方式进行结算时最公平的方法。随着社会主义市场经济的完善，在我国天然气贸易计量中实行能量计量势在必行。
（三）检定方式、量值溯源从静态单参数向动态多参数溯源发展
随着国内外实流检定技术的成熟，天然气流量量值溯源正逐步向实流检定方向发展，即以实际天然气介质，在接近实际现场工况等条件下对流量的分参数如压力、温度、气质组分和流量总量进行动态值溯源。
（四）流量计的干校技术
流量计可实施干校时仪表先进性的标志，所有类型流量计都在最求实行干校，但是并非全部流量计皆可实现。超声波流量由于其本身工作原理的特点，实行干校独具优势。
（五）计量仪表的多元化
不同的流量计有不同的特点和使用范围，流量仪表选型由此呈现向多元化仪表方向发展。
（六）计量标注体系的完善
我国天然气计量标准不断发展、丰富和完善，结合国外标准后我国流量计量标准已基本构成完整的体系，正逐步由单一标准向多重标准发展。
（七）计量管理的法制化、规范化、标准化
随着市场经济的发展，人们对天然气计量的重视和管理观念的根本性转变，我国必将颁布有关天然气计量管理方面的相关法律法规，来加强现场计量器具的使用以及相应人员进行管理，而且加强了对仪表采购选型、安装使用、质量监督、过程控制、数据管理和实流检定的管理转变和发展，以避免计量纠纷。
综上所述，燃气计量工作是一项非常重要的工作，它与企业的经济效益息息相关，针对各种不同使用状况和需求对燃气计量的要求，认真分析、仔细计算、科学合理的选择测量方法及功能、特性、经济适用的燃气流量计，适应计量技术的发展方向，从而提高企业的计量、经营管理工作。
参考文献
[1] 邓立三.燃气计量[M].黄河水利出版社，2011.
作者简介：姚刚（1972.01- ），男，汉族，天津人，天津滨海旅游区燃气投资发展有限公司工程技术管理。