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燃气流量仪表的设计选型技术指引
发布时间:2019-10-11 阅读:85
天然气流量计具有测量精度高、量程宽、功耗低、安装方便、操作简单、压力损失小等优点,被广泛应用于民用、商业及工业等领域以计算所生产、运输及消耗的天然气流量。
天然气流量计,即天然气流量计量仪表,是一种利用卡门涡街原理来测量工况体积流量或标准体积流量的仪表,其工作原理是将柱形阻挡物垂直插入流体管道中,根据其后方两侧交替产生的漩涡的分离频率,能够计算出管道流体的流速或者流量。
燃气流量仪表的设计选型技术指引:
1总则  
1.1 目的  
   为规范燃气(以天然气为主)流量仪表(以下简称燃气表)的设计选型工作,减少因选型不当造成的先天计量损失,保证燃气流量仪表的计量准确,提升计量基础管理水平。根据有关的计量法规和相关技术标准、规范的内容,并结合各类燃气表的使用特性和应用经验效果,特制定本选型技术指引,供业内人士参考。
1.2释义  
1.2.1标况流量——燃气表在标准状态下(压力101.325KPa,天然气温度20℃)所计量的流量值。一般燃气表电子液晶显示的累积流量值与瞬时流量值和燃气贸易结算的交接量值,应为标况流量值;单位:Nm³
1.2.2 工况流量——燃气表在工作状态下(燃气表的压力和温度,为燃气表所处管道气体的实际压力和温度值)所计量的流量值。一般燃气表机械计数器显示的量值和仪表产品说明书上标注的流量值,均为工况流量值;单位:m³
1.2.3额定流量——燃气表上(或用气设备)标称的流量值;单位:m³ /h。  
1.2.4最大流量——燃气表满足计量性能要求的上限流量值; 单位:m³ /h  
1.2.5最小流量——燃气表满足计量性能要求的下限流量值; 单位:m³ /h  
1.2.6 流量范围(量程比)——能满足燃气表计量性能要求的最大流量值与最小流量值所限定的范围。  
1.2.7 计量精度(准确度等级)-------燃气表在其流量范围内(20%Q max 至 Q max间)计量允许的最大偏差值,以相应百分比的数值表示。  
1.2.8 温压补偿功能——依据气体理想状态方程式,对燃气流量的实时工况压力、温度等参数,折算成标准状态进行实时补偿计算的功能。  
1.2.9直管段-------速度式计量原理的燃气表,为保证计量准确可靠,在仪表前后法兰与仪表同径的工艺管道上,按技术要求需要保留的一定长度管段。  
1.2.10燃气表IC 卡(或CPU 卡)系统——在各类燃气表基表基础上,附加了IC卡(或CPU 卡,多用于工商)预付费控制功能的系统装置;其中CPU 卡与普通IC卡的区别主要在于安全关口加密设置程度与存储信息容量大小的不同,前者相对较后者使用安全性更高、存储量更大,卡表附加的管理功能更强。燃气表IC卡(或CPU 卡)系统的应用,主要是解决用气收费难的问题。  
1.2.11 远传系统——将燃气表的计量信息(流量、压力、温度等),通过现场远传采集终端,采用数据通信远传方式(一般分为仪表手机卡与专用数据卡两种)进行显示监控的系统装置。
1.2.12物联网燃气表系统-----在各类IC卡燃气表的基础上,又附加了通用移动数据通信(如手机通信方式)控制功能;除具有传统燃气计量仪表所有功能外,相应增加了智能远程监控用气管理和远程无线控断
(目前仅用于民用表)等功能,为全智能化的燃气计量管理产品系统。
1.2.10 贸易结算计量------用于两个不同企业单位用户之间气量交接结算的计量;应按照国标规定(GBT 19205-2008 天然气标准参比条件:天然气压力101.325KPa,天然气温度20℃),采用标准状况下的标况流量计量方式。  
1.2.10 工艺过程计量------用于同一单位内的生产过程中重要工艺参数的计量,可以根据需要,采用工况流量或标况流量不同的计量方式。
1.3适用范围
  本选型指引适用于各燃气企业的贸易结算用燃气流量仪表与相应工艺过程用仪表的设计选型,以及对在用旧表的更换改造设计选型和日常对燃气流量仪表使用监管的技术要求参照。  
2  燃气表选型的日常管理流程  
2.1 燃气企业可以根据自身需要,按照符合实际使用要求(并结合长远使用管理考虑)、产品质量过硬、产品价格合理、售后服务及时等原则,采用招投标方式先行确定本单位准予选用的燃气计量仪表目录。日常设计选型时,原则上只能选用已核准的燃气计量仪表目录中产品;确需选用目录外其他燃气表(系统)或进口燃气仪表的,应上报企业技术和计量主管部门审批。  
2.2 燃气表(系统)设计选型时,必须经专业的计量技术人员审核(同时建议一并提请用气管理部门人员参与),报企业技术管理(计量)和用气管理分管领导审批。对于用气量较大的用户和特殊用户,其燃气表(系统)设计选用时,应经有专业计量技术人员参与的企业相关多部门的集体会商后确定,不建议采用单纯由市场项目开发人员自主确定的方式。  
3 常见燃气流量仪表的种类和各类计量表的特性
3.1 工商用膜式燃气表及卡表:容积式计量原理,通常指6m³/h 以上的膜式表,一般为不带温压补偿的工况计量方式;只适用于低压
(5 KPa 及以下)、始动流量小、量程比宽
(一般为1:100)的小流量
(建议:一般选用的最大流量尽可能选在不超过25 m³/h)的燃气用量计量;仪表价格便宜;但10m³/h 以上的膜式表,表体体积相对较大。工商膜式卡表是在大膜式表的基础上,另行附加了卡控装置。  
3.2 民用膜式表及卡表:也是容积式计量原理,通常是指1.6—4m³ /h 的膜式表,不带温压补偿工况计量方式(极少有带温压补偿);现行常用的民用卡表产品,基本上为一体化结构的机电产品(基表附加卡控方式属淘汰产品)。民用膜式表及卡表由于应用数量较大,建议选用年产量近百万台以上专业燃气表厂家的产品(计量偏差小、使用性能稳定可靠)。
3.2 罗茨流量计
(又称罗茨表或腰轮表)及卡表:容积式计量原理,多为机电一体化智能计量方式;适用于中低压、始动流量较小、量程比相对较宽(一般为1:60至1:200)、气质较为干净的中小流量(建议选用流量范围一般在25~250 m³/h,最大可至650 m³/h)燃气计量,为城镇燃气终端用户用气计量的首选仪表,建议选用国产主流专业燃气仪表厂家的产品;该流量计一般应设计安装在垂直工艺管道上;流量计前需要加装配套的过滤器。
3.3 涡轮流量计(又称涡轮表)及卡表:速度式计量原理,多为机电一体化智能计量方式;适用于低中高压、始动流量相对较大、量程比相对较窄(一般为1:20)、流量波动范围不太大,且气质较为干净的大中流量燃气计量;一般多用于门站计量和工业用气与锅炉用气计量,建议选用国产主流专业燃气仪表厂家的产品。该流量计应安装在水平工艺管道上;仪表前后须留有符合产品技术要求的直管段长度;在流量计前直管段前需要加装配套的过滤器。  
3.4 超声波流量计:采用时间差法和速度差法等测量方式的电测积算计量原理,无机械转动部件,纯电子测量方式;具有计量精度高、线性好、无压损、量程比宽(1:100)不受工况压力温度及燃气组分变化不同的影响,是一种逐步推广应用的新型智能流量计。适用于中高压、量程比宽、大中流量的门站和重要工业用气等燃气计量。贸易结算用的超声波流量计(或燃气表),应选多声道产品,不建议选用单声道产品。该流量计一般要安装在水平工艺管道上,且仪表前后须留有符合产品技术要求的直管段长度。目前超声流量计应用较多的基本上为进口产品(如埃尔斯特、丹尼尔、西克等),产品价格较高;对仪表日常运营维护管理中,仪表人员所需掌握的专业技术能力要求也较高。
3.5 孔板流量计:差压式计量原理,传统流量计量仪表;现行计量检测标准最全,流量计气质测量适应性较好(可测量各种燃气及蒸汽、水等);但结构较复杂,量程比窄(一般仅1:3,智能扩展也仅1:10),压损大,仪表日常维护工作量大,对仪表管护技能要求较高。现仅适用于燃气贸易结算个别门站与对量程比要求不高的工业用气计量和煤质气的计量场合,以及工艺过程的计量。
3.6 旋进漩涡流量计:速度式计量原理,无机械转动部件,纯电子测量方式;计量精度较高,量程比相对较窄
(仅1:20),不宜在低压状况下计量;仅适用于油田、化工等行业非洁净气体的计量和中高压、大流量、不间断的工业生产用气计量;一般不适合于城镇燃气终端用户贸易结算之用,应用范围相对较窄。
3.7 天然气加气机:是用于加气站贸易结算的高智能机电一体化的加气设备,加气机的计量核心是其内置的科里奥利质量流量计(不受燃气温度和压力的影响),该流量计计量出来的应是质量;通过人为输入天然气密度进行体积换算来实现加气体积量的计量。因此,加气机输入密度是管控的重点。
3.8 涡街流量计:压电感应式计量原理,是依据卡门旋涡与封闭管道内流体流量对应关系进行测量的;该流量计具有良好的介质测量适应能力,可直接测量蒸汽、空气、气体、水、液体的体积流量。但作为燃气贸易结算仪表,此流量计的计量准确稳定性,相对较差的(与涡街核心构成部件相关)。行业内通常不建议用于燃气流量贸易结算场合,可用于工艺过程的计量。
4 燃气表设计选型的基本掌握原则  
4.1 燃气表选用的量程应与所连接的用气设备用气变化范围相一致:燃气表的最小流量应小于或等于所接最小用气设备的最小流量;燃气表的最大流量应等于或略大于所接用气设备的最大流量(罗茨表、膜式表和超声流量计不超过1.2倍,涡轮表、旋进表应在1.1倍以下,孔板表不超过1.0倍)。
4.2 一般门站仪表选用的计量精度应不低于1.0 级,工商燃气表选用的计量精度应不低于1.5级
4.3 燃气表设计安装位置,应方便日常抄表和仪表维护,室内安装仪表进气端要加装安全卡(尤其是各种民用表),室外安装要设置防护箱。  
4.4 燃气表应尽可能应设计安放在室内;工业和门站等其他特殊场合应用的燃气表,确需安放在室外的,应加装必要的防护装置(但不得影响的抄表和维护)。所有贸易结算用燃气表,原则上不得设置旁通装置。
4.5 门站燃气表和用于工艺过程计量的燃气表,应设计成多路计量方式及加装旁通装置。用气量较大的工业用气设备,应设计选用一用一备双表计量方式(只能单表运行);采用IC 卡表(或CPU 卡表)计量收费的,也应设计选用一用一备双表计量方式(只能单表运行)。  
4.6 选用罗茨流量计和涡轮流量计,其仪表口径在DN50及以上的,建议在流量计的后端设计加装相同管径的钢制波纹管(以消除安装应力对仪表计量性能的影响和方便后续仪表的拆装)。
4.7 在罗茨流量计和涡轮流量计均适用的场合,优选采用罗茨流量计。
4.8 智能流量计(及相应的卡表系统)和附加远传系统的,必须要设置单独的仪表的弱电接地装置(且与远传系统的强电源接地要分开),并做相应的工艺管道搭接处理。
4.9 建议对较大用气量的燃气锅炉、工业用气、特行用气等的用户仪表现场,尽可能设置独立的仪表间。  
4.10 燃气表(系统)设计安装位置,必须要符合相关的技术规范要求,且尽可能靠近用气设备(尤其是采用速度式计量原理的流量计或用气压力较高的场合),但离用气设备的间距,应符合下列标准要求。在调压器两端压力相差较大且终端用气流量范围变化较大的非连续用气情况下,仪表设计安装位置与用气设备应尽可能设在调压器的同一出口端。
4.11 智能仪表(具有温压补偿功能和远传功能及IC卡预付费控制功能的燃气表)距离典型热源、潮湿源和强电磁等干扰源的水平间距,应符合下表的距离要求(设置独立仪表间的一并按此标准):

5 燃气表的设计选型  
5.1民用燃气表的设计选型
5.1.1 同一住宅小区(或同一住宅楼栋),应设计选用同一类型的民用燃气表。
5.1.2 民用壁挂炉用户室内挂表,应优先采用数据远传IC卡卡表或物联网仪表;且燃气表安装时,应加装安全卡套。
5.1.3南方城镇民用户和北方多层楼房以下的民用壁挂炉用户,可推广民用户室外集中挂表方式。
5.2 工商用户燃气表的设计选型
5.2.1使用常压(3KPa 及以下)的燃气用户,最大用气流量25m³ /h 及以下范围的,可直接选用普通B 级膜式燃气表。
5.2.2 使用常压(3KPa 及以下),额定用气流量10—25m³ /h 的用户,燃气表使用环境平均温度低于20℃的,可选用附带温压补偿功能的B 级膜式燃气表。
5.2.3使用非常压(大于3KPa)的工商燃气用户,额定用气量25 m³/h 以上的,应选用附带温压补偿功能的燃气表
(优选罗茨流量计)。对使用低压(5KPa 及以下)且燃气表使用场合环境平均温度高于20℃的燃气用户,应根据其用气量、管输压力、使用场合环境平均温度等具体情况,经核算后再确定采用是否附带温度补偿功能的燃气表。
5.2.4 热水锅炉、直燃机用气和可间断的蒸汽锅炉用气,额定用气量 25~250 m³ /h,最大可至650 m³/h 内的,应首先选用罗茨流量计。
5.2.5 对用气点多、各用气点用气量偏差较大的用户,应采取加装分表方式分别计量。
5.2.6 对于不能间断用气的工商设备用气计量(蒸汽锅炉、直燃机、工业炉窑应用等)和单台用气设备额定用气流量超过650m³/h 以上的(包括单台热容量8-15 吨的各类锅炉用气),可选用与适用用气流量相同的附带温压补偿功能涡轮流量计(单表口径一般不超过DN150,超过此范围的,可采取加装分表方式分开计量)。餐饮用气严禁采用涡轮表等速度式计量仪表。
5.2.7 对于额定用气流量小于或等于25m³/h 的低压(5 KPa 以下)热水锅炉,可以采用附带温压补偿的膜式表或罗茨流量计(低于10m³/h 的可选用普通膜式表)。热容量在0.5 吨及以上的锅炉用气,不建议采用直接的低压用气(3 KPa以下)方式。
5.2.8 为了方便统一的核算,可根据实际情况,热水锅炉吨用气负荷参数按 75m³/h 计,蒸汽锅炉吨用气负荷参数按80m³/h 计。
5.2.9 工业用户尽可能采用单台设备(或生产线)对单表的计量方式设计,不得采用总表计量方式。企业内的餐饮设备用气与生产用气,应严格分开计量。
5.2.10对大型工业用户用气(5000m³/h 以上),应逐步推行能量计量方式。
5.3 具体流量参数对应的仪表选型,可参见后面附录内容。
5.4 门站仪表的设计选型
5.4.1 贸易结算用门站仪表和比对用仪表,一般应选用不低于1.0 级计量精度(或更高精度)的流量计,或者与上游仪表相同计量精度的流量计。
5.4.2 应根据门站后接用户类别(重要性、可实施性等)和终端用气性质,核定门站近期输用气量、远期输用气量、运行压力等重要参数;尤其要认真核定近两年内具体可实现的输用气量数据,再按此核定的数据设计选用门站仪表。对门站远期的输用气量,可做多路分支的管线预留接口考虑(不配置仪表)。
5.4.3 门站流量计多为重要智能仪表(流量大且是中高压运行,很多附加了远传系统),基本上都设置安装在室外环境;因此,必须要考虑设置门站仪表的遮盖防护设施和必要的仪表弱电接地装置,以保证重要智能流量仪表的准确计量和稳定运行。  
6 工商用户计量数据远传系统的设计选用原则  
6.1 日用气量200m³/d 至5000m³/d 的用户,建议设计加装简易数据远传系统;日用气量大于5000m³/d 的用户,建议必须设计加装SCADA 远传监控系统装置或通用数据通讯监控系统装置。
6.2 远传系统的数据输出方式必须要与企业的信息化数据接口相匹配。
7 工商用户IC卡表(或CPU 卡表)系统的设计选用原则
7.1对用气管理难、气费收费难,且因IC卡故障停气不会给用户造成直接损失的工商用气,原则上需设计选用IC卡(或CPU 卡表)表系统(市场开发时,要充分征询运营管理部门的意见)。
7.2 工业用户和其他需要连续供气不能间断的用户,一般禁止设计选用IC卡表(或CPU 卡表)系统。确需要设计使用卡表系统的,项目开发时,市场人员应与用户充分协商,建议在项目开发合同中要增加相应的免责协议内容。
7.3 同一城市的工商用户IC售气系统必须与民用户IC卡售气系统一致。
附录  常用几种燃气表流量设计选型参考(以天然气计)  
A、民用燃气表流量选型  
  一般用户(以每户耗气量含1台8L 以下热水器和1 台民用双眼灶计),采用额定流量为1.6m³/h、计量等级B 级的膜式燃气表(特殊情况选用,参见附件一);一户一表。
B、工商、公福、燃气表选型  
   常用工商、公福用户燃气表主要有大流量膜式表(6m³及以上)、罗茨流量计、涡轮流量计三种。其具体选用时,应根据上述选型原则要求,认真核算燃气表后端所接燃气设备的用气流量(设计流量)及变化范围,而后参考后附件二内容选择,确定具体的燃气表选型型号。
4、说明:
 ①上述附件二选型表格中第一列的设计流量数值,是指计量用气设备耗气量的上限范围(至最大量值)。
②罗茨流量计和涡轮流量计具体选型中,涉及压力等级(或最大压力)选择时,应按照流量计实际使用工况压力条件,选择上限与之接近的仪表压力传感器等级。
③罗茨流量计和涡轮流量计具体选型时,仪表后端所接可能单一使用的最小用气设备的最小流量,应小于或等于仪表流量范围的下限流量。





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