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          燃气仪表计量的影响因素分析

          来源: 作者: 发布日期:2020-11-05

            摘要:燃气计量仪表的准确性直接影响供销差。对影响燃气仪表计量的各类因素,如温度、压力、设计、维护、气质、安装、电磁干扰等进行分析,提出若干计量仪表管理措施,从而为燃气经营企业的供销差管理提供一定技术支撑。

           
          计量仪表作为燃气经营企业和用户贸易结算的依据,其准确性直接影响燃气公司的供销差和经济效益。天然气仪表种类众多,工作原理、影响因素、维护保养要求等各不相同,因此计量仪表的管理是燃气公司非常基础且非常重要的工作之一。
           
          随着河南省安阳市天然气的不断发展,目前市区居民用户发展至近 40 万户,工业、商业用户也已超过 2  000 户,公司供气区域已扩展到 8 个县,年总用气量超 4.8 亿 m3。目前燃气用户使用的计量仪表主要有超声波流量计、涡轮流量计、腰轮流量计、超声波燃气表以及膜式燃气表(包括以膜式燃气表为基础的各类智能表)。了解各种流量计的影响因素,正确选择流量计,对提高天然气计量精度、降低计量偏差十分重要。 
           
          1  燃气仪表计量的影响因素 
           
          影响燃气仪表计量的因素众多,经过深入调研和分析,明确了影响仪表计量误差的 6 种主要因素:温度和压力、气体洁净度、电磁干扰、设计选型、安装以及维护保养。 
           
          1.1  温度和压力 
          上游贸易计量表主要为超声波流量计(带温度、压力修正)、涡轮流量计(带温度、压力修正),下游用户计量表有皮膜表(不带温度、压力修正)、罗茨流量计(基本带温度、压力修正)、涡轮流量计(带温度、压力修正)、超声波流量计(带温度、压力修正)。天然气行业的体积计量标准状态为20  ℃、1 标准大气压(101.325 kPa),上游供气单位以此为依据和燃气经营企业进行贸易结算。 
           
          1.1.1   温度 
          按照气体状态方程计算,温度降低 10  K(同20  ℃比较),误差约为 3.4%。即计量仪表无温度修正功能,当低温气体通过表具时,每偏差 10  K(同20  ℃比较)仪表将产生 3.4%的计量误差。 
          1.1.2   压力 
          按照气体状态方程和体积修正仪气态方程,流量计标准状况下体积流量与工况下压力(绝压)、未经修正的体积流量成正比,供气压力升高 1  k Pa,计量损失 1%左右。 
           
          1.1.3   温度和压力对仪表的影响 
          温度和压力对仪表的影响主要有以下两种情况: 
          (1)仪表本身无温度、压力修正功能,如膜式燃气表、单机械流量计(无体积修正仪)。民用户及小型商业用户多是采用没有温度和压力补偿功能的膜式燃气表,其读数是没有经过温度和压力补偿的工况体积值,从而形成计量误差。这类误差在冬季供气时尤为明显。以民用膜式燃气表为例,按照气体状态方程计算,温度降低 10 K,皮膜表计量将损失 3.4%,压力升高 1 kPa 时计量损失 1%左右。一般天然气灶具额定压力为 2 kPa,计量损失在 2%左右。以安阳公司为例,安阳地区全年平均温度为13  ℃,普通居民用户采用膜式燃气计量,全年因温度影响的计量平均误差约为 2.4%。 
           
          (2)仪表有温度和压力修正功能,但由于仪表压力、温度传感器故障造成计量失准。当流量计的压力传感器失准,造成流量计配套的体积修正仪中显示的压力失准,低于用户管道内的实际工况压力,就会造成流量计少计量,给燃气经营企业带来计量损失。如安阳公司某调压站进站流量计计量,管道内实际压力 1 000 kPa,由于流量计内置压力传感器损坏,体积修正仪显示压力仅 750  k Pa,压力偏差了 33.3%,造成流量计少计量 33.3%。 
           
          1.2  气体洁净度 
          在城市燃气计量中应用较多的涡轮流量计和罗茨流量计都是靠仪表机械转动进行计量的,长时间运行中,气体中杂质会逐步附着到仪表的机械转动部分,如罗茨表的转子、涡轮表的叶轮。 
           
          通过抽检在用仪表,对仪表清洗前后分别进行检定,仪表清洗前后非常大误差能达到 12.5%。其中DN100(量程为 32~650  m3)的涡轮流量计,由于叶轮被油泥附着严重,在标准设备流量达到 100 m3/h时,仪表仍然不计量。由此可见,气体的洁净程度直接影响仪表的洁净度,进而影响计量仪表计量的精确度。 
           
          1.3  电磁干扰 
          目前城市燃气中在用的流量计大多为智能流量计,与用户结算数据都以流量积算仪计量数据为准,而强磁场会影响流量积算仪的计量。安阳公司查处某一商业用户偷气。该用户购买 1 台电磁发生装置,将该装置连接到仪表流量积算仪上。该装置通电后产生强磁场,使得仪表流量积算仪不显示,断电后该仪表流量积算仪正常计量。 
           
          1.4  设计选型 
          每台仪表都有一定的计量范围,如通过仪表的气体流量超过仪表的计量范围,仪表的计量误差会增大甚至不计量。在城市燃气用户中,存在计量仪表选型不合理的现象。用户更换燃气设施、私拉乱接等情况易造成仪表计量范围和实际用气量范围不匹配,出现大马拉小车、小马拉大车的现象,导致仪表计量误差增大。如某工业用户计划一期投产4 t 锅炉 1 台,二期建设再投产 4 t 锅炉 2 台,仪表选为 DN100C(量程为 32~650  m3),中压计量。由于二期迟迟未建设,目前在用仅 1 台 4  t 锅炉,仪表长期在低量程运行,造成气量计量损失。 
           
          1.5  安装 
          仪表对安装都有一定的要求,安装不规范会造成仪表计量失准,甚至损坏仪表。安装计量仪表前,表前管线都应清洗、吹扫确保管线内无铁锈、焊渣等异物,否则容易损坏仪表,特别要注意仪表进气方向,不能反方向安装仪表。对于容积式仪表(如膜式燃气表和罗茨流量计),安装时要注意管道要同轴同心,以免管道应力影响机械转动部分,造成仪表计量失准甚至不计量;对涡轮流量计还要注意仪表前后直管段要求,无直管段会影响涡轮流量计的计量准确性;超声波流量计除要注意以上两点外,还需要安装减噪装置,否则会严重影响超声波流量计计量,造成计量损失。如我公司某工业用户,使用 1 台某品牌 DN150 超声波流量计,由于验收把关不严,未发现该超声波流量计安装不规范,没有安装减噪装置,后通过调取后端比对仪表计量数据进行比对分析,发现该超声波流量计计量损失达782 288 m3,占比达到 56.5%。 
           
          1.6  维护保养 
          在城市燃气计量中应用较多的涡轮流量计和罗茨流量计都是靠仪表机械转动进行计量的。随着仪表长时间的运行,仪表机械转动部分(特别是轴承)不断磨损,仪表机械转动阻力不断增大。安阳公司抽查了部分仪表的首次检定记录和周期检定记录,发现仪表的误差随时间的迁移呈增大趋势。由此可见,仪表在日常管理中,要加强仪表的维护保养,特别是加强仪表注油管理。按照公司规定,
          计量仪表需要定期注油,特别是涡轮流量计正常运转情况下需要每月注油一次。 
           
          2  计量仪表管理措施 
           
          计量准确性至关重要,只依赖购买高精度的计量装置是远远不够的,需要提高整个计量表的管理水平。计量仪表的准确计量、稳定运行是控制供销差的基础,是燃气经营企业控制供销差的重要手段。通过计量管理来控制供销差,首先应该从计量仪表的管理着手,主要措施如下: 
          (1)体积修正仪为电子仪表,存在发生故障的可能。要求用户用气量≥50 m3/h 的流量计必须带有基表计数器,以确保计量的完整性和有效性。 
          (2)注重温度和压力的修正,要求流量计必须带温度和压力补偿。 
          (3)考虑流量计自带温度压力传感器为电子仪表,存在发生故障的可能,注重流量计温度、压力数据的调取和比对,发现数据异常,必须及时维护维修。 
          (4)加强客户端计量仪表的监管。建立用户燃气设备台账,定期安检、抄表,排查私拉乱接、仪表使用不正常等现象,及时解决仪表不匹配问题。 
          (5)利用 SCADA 系统和工商业远程监控系统,对门站和大型工商业用户的流量计状态进行远程实时监控,便于及时发现异常情况。定期使用光电接头调取数据,通过对历史数据的分析,判断故障发生的时间和原因,及时发现个别用户恶意偷气的时间段和用气量。 
          (6)为保障计量的不间断性,燃气公司应保持一定数量的周转表库存,以备在用计量设备发生故障时能及时更换。 
          (7)注重流量计的周期检定和清洗,及时发现和处理流量计的灰尘沉积、倒转和过载等问题,保证流量计的正常工作。 
          (8)严把验收关,对安装不符合要求的仪表,坚决不能通气。 
           
          另外,燃气工商业用户与居民用户相比,使用智能仪表较多、用气量大、用气不规律,所以更要重点关注燃气工商业用户计量仪表的管理。 
           
          3  结语 
           
          供销差直接关系到燃气经营企业的安全基础及经济效益,在燃气运营中有着至关重要的地位。其中供销差管理环节众多,涉及生产运营的方方面面,是燃气经营企业综合管理水平的集中体现,因此销气差是供销差管控难点。本文就超声波流量计、涡轮流量计、腰轮流量计、超声波燃气表以及膜式燃气表(包括以膜式燃气表为基础的各类智能表)的运行进行深入研讨,对影响仪表计量的各类因素进行分析,提出有效管控措施,旨在非常大限度降低流量计的计量误差,即降低燃气经营企业的供销差,提高企业的经济效益
           
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