管道燃氣計量方法與儀表問題分析
科技專論
作者：劉竹
【摘要】城市燃氣規模已成為衡量一個城市環境衛生的重要指標，大量油氣田的開采使城市燃氣規模越來越大，與燃氣發展進程極為不協調的是落後的燃氣管道計量設備，由於缺少必要的技術支持和管理經驗，許多城市的管道燃氣計量方法都存在不合理現象，導致管道燃氣運營中出現高達上億元的經濟損失。因此，在燃氣成為主要供能來源的城市中，應當加快改進管道燃氣計量方法，解決出現的儀表問題，隻有這樣才能確保燃氣運營的正常經濟效益。
【關鍵詞】管道燃氣；計量方法；儀表
天燃氣作為一種清潔能源，在城市可持續發展中扮演了重要的角色，其流量計量的準確性和儀表精準度也直接關乎到我國城市的工業發展和人們的日常生活。管道燃氣計量需要一套完善的計量係統作為保障，而儀表精準度則不僅與儀表自身的性能有關，還與儀表選型、安裝調試、使用維護等有重大關聯。本文主要分析了當前城市管道燃氣計量方法與儀表存在的問題，並結合所用儀表的計量缺陷提出了寬量程燃氣計量理念。
一、管道燃氣計量現狀分析
管道燃氣計量與傳統的液體、低壓氣體計量和固體計量相比，在應用技術和計量精準度方麵的要求都更高，相應的投資成本也更大，當前僅有美國、加拿大、德國等國家實現了高精準度等級的高壓燃氣計量，我國也僅在南京和成都兩個城市建立了兩套大流量標準計量裝置，其他地區還沒有實現高壓燃氣的高精準度計量，所采用的計量方法和計量儀表也一直沿用幾十年之前的計量體係[1]。
（一）膜式容積式計量法
城市管道燃氣有人工煤氣和天然氣兩種，燃氣運送對象則主要是居民和工廠等。當前針對居民生活用氣所采用的計量方法為膜式容積式計量法，此種計量方法能夠直接給出居民用氣的累積量，便於按量收費。膜式容積式計量法中所采用的膜式容積計量表從研發之初到今天也已經經曆了百年曆史，這種儀表之所以能夠曆經百年而依然在用的原因在於其獨特的儀表性能。其一，膜式容積計量表結構簡單，便於操作，不易被偷氣等不法行為改造，儀表運轉過程中不需要電源，簡化了儀表的使用，在停電狀態下也能正常使用。其二，價格相對低廉，能夠被供需雙方所普遍接受，對燃氣公司而言，儀表的正負偏差基本可以保證盈虧持平，避免出現較大的燃氣經營虧損[2]。正是由於上述種種原因，即使在計算機信息技術普及的當今社會，這類儀表依然在國內外被大量使用。這類儀表隻適合居民用氣這種小容量的計量，無法滿足工業生產等大容量的燃氣計量，因此，人們逐漸將目光轉向工業氣體流量表。
（二）工業用氣計量
工業用氣中所采用的氣體流量計發展曆史悠久，計量表種類也比較豐富，但經過一段時間的實踐之後，人們逐漸發現工業氣體流量計很難滿足當今燃氣計量的要求，究其原因，主要表現在以下幾個方麵：（1）氣體流量的計量本身就存在較大難度，工業中液體流量計量可選用的方法要遠遠多於氣體流量計，像超聲流量計、電磁流量計等常用流量計都是常用的液體流量計，其中，超聲流量計的應用範圍更廣。超聲流量計原理為超聲波流體傳播，借助超聲波承載流體流速信號，並將處理後的信號轉換為流量信息，超聲流量計的顯著特點為體積小、始動流量低等，雖然超聲流量計在氣體流量計量方麵的應用優勢顯著，但流量計普遍價格昂貴，因此在選擇流量計時，一般選用口徑大於100mm的優選流量計。雖然超聲流量計和電磁流量計在原理上具有可操作性，但普遍造價高，很難大範圍推廣使用。在我國，超聲波流量計因為價格高昂僅在長輸管線、門站使用較多，而在城市內低壓管網方麵應用的相對較少。（2）大部分工業流量計都是應用在控製流程中，可測流量的範圍比較固定，如果直接將這些流量計用於燃氣計量收費，則實行起來很有很大難度，像一些差壓流量計的上下限比值僅為3：1，但是燃氣供應過程中的峰穀值相差很大，這些阻礙了差壓流量計的使用[3]。（3）近幾年新推出的熱式氣體質量流量計從其物理特性上看，可以適應小流量範圍的燃氣計量，也可以測量較低的燃氣流速，但是在測量大流量時，相對誤差就會增大，導致測量數據出現偏差。此外，燃氣中的某些成分變化也會直接影響熱式氣體質量流量計的測量精準度，因此，這種流量計的測量誤差主要來自於燃氣流量增大和氣體變化。（4）孔板流量計是國際上通用的唯一一個不用實流定標的燃氣流量計，我國也根據國際通用標準製定了符合我國實際情況的國家標準，由於不必實流定標，需要通過計算，因此給大範圍的推廣使用帶來了諸多不便。（5）其他容積式流量計，雖然品種繁多，計量精準度有保障，但是可動或旋轉部件會影響計量儀表的使用壽命，如果改為插入式的口徑來避免對計量儀表產生幹擾，其測量精準度就會大打折扣。