组合式燃气流量计的原理及应用

 一、前言

 天然气具有优质、高效、环保等优点。随着西气东输管线工程的建成和发展，天然气不只越来越多地进入寻常百姓的家庭，提高了人们生活质量，而且在乡村餐饮业、直燃机、工业生产线及汽车加气等各类领域都得到广泛的应用。天然气的使用正成为人们日常生活中不可缺少的环节，而天然气流量计量是天然气供应和销售的重要组成局部，天然气贸易结算的依据；保证天然气在销售过程中计量的准确，减少计量损失已成为天然气经营企业普遍关注的和亟待解决的问题。根据用气企业使用的燃烧设备的不同及用气量大小变化情况，选择合适类型，恰当计量量程的燃气流量计，提高计量的准确度，减少燃气企业供销差率的简捷而又有效的手段。乡村燃气工程中，用气单位往往燃烧设备多、额定用量大、高峰用气时间短、用气量动摇范围大，因此选择的流量计必需既能满足大流量时的计量要求，又能在较小流量时也具有良好的计量精度，也就是说流量计应具有较宽的量程范围和对低流量的丈量有较高的精度。

 二、工作流量对流量计计量精度的影响

 流量计的性能指标通常包括公称通径、始动流量、量程范围（或最大流量和量程比）最大工作压力、最大流量状态下压力损失等几项。工作流量的大小对流量计计量精度有直接的影响。当通过流量计的流量低于始动流量值时，由于流量太低，流量计的检测元件无法检测到流量的存在因而流量计就无法计量。当通过流量计的流量高于流量计所能测定的最大流量时，由于流量过大，流速过快，流量计检测元件无法进行正常检测，除产生较大的误差外，还会影响流量计的使用寿命。当流量大于始动流量小于丈量量程的下限流量值时，测得的流量精度无法保证，误差也很大。因此，选定的流量计的量程范围必需包括检测对象在各个时间段的工作流量值。

 实际使用过程中，流量计受到环境条件的影响较大，不只有外界的震动，电磁的辐射，而且管内气体的脉动冲击也影响着流量计的检测元件。实际使用过程标明，当流量计经常接近下限流量范围工作时，已很难保证流量计的计量精度，特别是对于有转动部件的罗茨流量计和涡轮流量计来说。经过一段时间的运行后，由于磨损等原因，小流量段的计量精度很难保证。

 大部分工厂生产的1.5级带温度压力弥补装置的罗茨流量计和涡轮流量计出厂时标定的最大允许误差如下表所示：

流量范围 最大允许误差 说明

Qmin0.2Qmax ±2.5％ Qmin流量计量程下限

Qmax流量计量程上限

0.2QmaxQmax ±1.5％ 

 从表中可以看出，当工作流量在Qmin0.2Qmax之间时，流量计所测得的流量值误差较大。

 综上所述，选择流量计时，应尽量使工作流量包括在流量计量程的0.2Qmax~Qmax范围内，同时流量计的下限流量值也应尽量小，这样就更能保证计量的准确度。

 三、流量计的选择

 对于量程上限值较大的流量计，无论是始动流量小，量程比大的罗茨流量计，还是始动流量较大，量程比也较大的涡轮流量计，或是始动流量大，量程比小的旋进流量计，其0.2Qmax与Qmin相比较都有较大的差值。而用气量动摇范围较大的燃气用户，高峰用气时间不会占据较长的时间，通常时间的用气量都不会很大，当用气流量介于Qmin~0.2Qmax时，无论是带温度和压力弥补装置的罗茨流量计，涡轮流量计，旋进流量计都无法准确地测出此时的流量值。因此尽量选择Qmin与0.2Qmax相近，而Qmin值又尽量小的流量计是减少计量误差，提高计量精度的有效方法。而现有任何的一种流量计都无法达到上述要求，但组合式流量计却能较好地满足这一要求。

组合式流量计的原理

   组合式流量计将工作流量分为大小两段计量，根据所有燃烧设备的最大用气量Qmax选定主流量计，根据单一燃烧设备的最小用气量Qmin值与0.2Qmax值选定辅助流量计，并使主辅流量计量程部分覆盖，通过流量控制阀组合在一起，使流量计能丈量动摇范围较大的流量，组合式流量计的丈量原理是当通过流量计的流量为零时，主流量控制阀接受主流量计的信号关闭，辅流量控制阀开启，此时辅流量计处于等待流量通过的状态；当辅流量计有流量通过，并且流量低于辅流量计设置的切换流量上限值时，流量经辅管线流动，由辅流量计进行计量。当工作流量上升到高于辅流量计设置的切换流量上限值时，则辅流量计发送电信号至主流量计，然后由主流量计控制阀接受主流量计信号而打开，待主流量计进入计量状态后，副流量计控制阀关闭。当流量下降到主流量计设置的切换流量下限值时，主流量计发出电信号到辅流量计，辅流量控制阀接受辅流量计的信号而打开，由辅流量计进行计量，主流量计控制阀接受主流量计的信号而关闭。由于主流量计的下限切换流量与辅流量计的上限切换流量之间存在有一定的阈值，可防止主辅流量计之间频繁的切换。组合式流量计能根据工作流量的大小，自动选择丈量范围不同的流量计进行计量，达到扩大计量范围的目的同时也解决了小流量通过时流量计不计量或计量不准确的问题。

   组合式流量计中，主流量计可根据用气设备最大用气量选择智能涡轮流量计或者智能旋进流量计；小流量计根据用气设备的最小用气量选择智能罗茨流量计。主辅流量计的切换流量下限值和上限值根据用气负荷分布情况要求设备制造厂家进行设定。

 主辅流量计的流量控制阀选用零压损球阀，流量计内置锂电池组，没有外电源的情况下，可供系统正常使用半年以上。若用外接电源，外接电源为DC24V±15%这样其内置电池可长期工作。由于阀门频繁切换，最好用外接电源，这样可以保证装置的临时正常工作。

 五、组合式流量计的应用

 中小型工业用户和大型公建用户（比如酒店）该类用户的特点是用气设备多，额定用气量大，所有设备同时使用的时间不长，每天往往阶段性出现用气量的高峰和低谷，而且用中小流量气的时间较长，因此选择单一的流量计已无法满足所有流量段的计量要求。此时，可以选择大通径的涡轮流量计或旋进流量计作为主流量计来丈量大流量段的流量，选择小通径的罗茨流量计来丈量小流量段的流量，把大小两只流量计组合在一起进行流量测定，就能较精确地丈量各流量段的流量，达到提高对此类用户的用气计量精度，减少燃气企业的供销差率的目的