一．前言

 

　　據(jù)資料介紹，世界能源的發(fā)展在20世紀(jì)20年代是煤炭的高峰期，其占能源的百分比超過70%，70年代至90年代石油接替煤炭，石油占能源百分比為30%～40%，到21世紀(jì)早期天然氣將逐步代替石油，天然氣占能源百分比預(yù)測將超過50%。能源的交替更換自有其內(nèi)部和外部的原因，其內(nèi)部原因是近20年來石油產(chǎn)量上升緩慢，而天然氣卻高速增長，1970～1996年世界天然氣年產(chǎn)量翻了一番還多，而石油產(chǎn)量基本維持不變。據(jù)稱世界仍蘊(yùn)藏極豐富的天然氣資源，它為天然氣工業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

 

　　能源交替更換的外部原因?yàn)樘烊粴馐且环N高效、清潔的燃料和優(yōu)質(zhì)化工原料，它極大地吸引著用戶。城市環(huán)境的急劇惡化是推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)變革的*大動(dòng)力。汽車尾氣排放已到了忍無可忍的地步，城市酸雨的頻繁發(fā)生告誡人們?cè)僖膊荒芫S持原有的能源結(jié)構(gòu)了。

 

　　我國是天然氣資源豐富的大國，據(jù)評(píng)價(jià)，天然氣遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)38萬億立方米，目前已探明儲(chǔ)量就有1.6萬億立主米。但長期以來天然氣工業(yè)的發(fā)展卻嚴(yán)重滯后，至今年產(chǎn)量不過200多億立方米，僅占能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的2%，（而世界為20%以上），這種情況與天然氣資源大國極不相稱。近來政府非常重視天然氣工業(yè)的發(fā)展，在政策上作出重大決策，“西氣東輸”的啟動(dòng)拉開了我國能源結(jié)構(gòu)重大調(diào)整的帷幕。城市是天然氣使用的*終用戶,在城市用戶中既有工業(yè)企業(yè)，又有城市公用產(chǎn)業(yè),它是一個(gè)龐雜的用戶群。在天然氣使用中必須解決一個(gè)重要問題，它就是需要提供適應(yīng)社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)要求的天然氣流量計(jì)量系統(tǒng)。流量計(jì)量既是天然氣供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，亦是生產(chǎn)部門用氣效率的主要技術(shù)指標(biāo)。在企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理中流量計(jì)量是一項(xiàng)日常進(jìn)行的、重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。準(zhǔn)確的流量計(jì)量可以適時(shí)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本，確保安全生產(chǎn)，合理經(jīng)營管理以及提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

 

　　現(xiàn)在大家已經(jīng)認(rèn)識(shí)到壓縮天然氣作為車用燃料和城市企業(yè)及公用事業(yè)。以氣代煤作為基本燃料是改善城市環(huán)境質(zhì)量的根本措施。這些部門都需要適合用戶要求的流量計(jì)量儀表。由于用戶極其龐雜，對(duì)流量儀表的要求多種多樣，流量計(jì)產(chǎn)品多樣化是必然趨勢(shì)。隨之而來是如何在如此多樣類型的流量計(jì)中選用合適的儀表這一問題。城市用天然氣流量計(jì)與長輸管線用于貿(mào)易結(jié)算的天然氣流量計(jì)有不同的要求，它需要解決的測量對(duì)象大致為低壓（1.6MPa以下）、中小流量（DN200以下）、安裝條件差（直管段長度不足）、管理維護(hù)力量薄弱、功能簡明易懂、操作方便、免維護(hù)、價(jià)格適中等等。為滿足上述要求，盡管已有許多成熟的儀表，要滿足用戶的要求仍然需要進(jìn)行大量的開發(fā)工作，“適應(yīng)市場，永遠(yuǎn)努力”應(yīng)該是生產(chǎn)廠的座右銘。

 

　　二．天然氣流量計(jì)簡介

 

　　已經(jīng)使用或即將投用的流量計(jì)大致有以下種類：差壓式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、流體振動(dòng)流量計(jì)、容積式流量計(jì)、超聲流量計(jì)、靶式流量計(jì)和科氏質(zhì)量流量計(jì)等。

 

　　1．差壓式流量計(jì)：包括檢測件為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置和均速管等。它是應(yīng)用歷史悠久，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富成熟，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完善（均速管除外），品種規(guī)格齊全的一類流量計(jì)，廿十世紀(jì)50年代以前它可能是**的天然氣流量計(jì)。它有許多不足之處：如測量精度一般，現(xiàn)場安裝條件要求高，壓損大，范圍度窄等等；針對(duì)上述不足，近年國內(nèi)生產(chǎn)廠推出一系列改進(jìn)辦法，如一體式差壓流量計(jì)、定值節(jié)流件、可換孔板節(jié)流裝置、采用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴等等，再加80年代以后差壓式流量計(jì)的兩個(gè)組成部分：差壓變送器和流量顯示儀有突出的進(jìn)展，估計(jì)今后此類流量計(jì)仍將占據(jù)重要的地位。

 

　　2．渦輪流量計(jì)：在歐洲和美國渦輪流量計(jì)是繼孔板流量計(jì)之后的第二個(gè)法定天然氣流量計(jì)，已經(jīng)發(fā)展為多品種、全系列，多規(guī)格，批量生產(chǎn)規(guī)模的天然氣流量計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范亦十分完備，但亦有不足之處：對(duì)測量介質(zhì)潔凈度要求較高，使用期限受到限制。不過據(jù)國外使用部門稱：曾對(duì)240臺(tái)使用8～15年的流量計(jì)進(jìn)行周期檢定，發(fā)現(xiàn)儀表準(zhǔn)確度的偏移仍在規(guī)定范圍內(nèi)。另外，采用一種高效整流作用的整流器與渦輪流量傳感器耦合成結(jié)構(gòu)一體化的氣體渦輪流量計(jì)，在上游側(cè)阻流件為彎頭或有半開截止閥條件下，只需要2D直管段長度，對(duì)于城市用安裝空間窄小的，它是很突出的特點(diǎn)。

 

　　3．振動(dòng)流量計(jì)：此類流量計(jì)有二種類型：渦街流量計(jì)和旋進(jìn)（旋渦進(jìn)動(dòng)）流量計(jì)。

 

　　渦街流量計(jì)具有許多特點(diǎn)，如輸出脈沖頻率信號(hào)，信號(hào)與流量為線性關(guān)系，便于總量計(jì)量，范圍度寬，壓損小，無可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝維護(hù)等，不足之處為對(duì)流場規(guī)則性要求較高，需有較長直管段，應(yīng)力式對(duì)管道機(jī)械振動(dòng)敏感，不宜使用于強(qiáng)振動(dòng)場所。多年實(shí)踐證明，渦街流量計(jì)選型（合適的測量范圍）至關(guān)重要，安裝要求應(yīng)特別注意，有時(shí)現(xiàn)場適當(dāng)調(diào)整是必要的，這些都是提高使用效果的關(guān)鍵所在。

 

　　旋進(jìn)流量計(jì)的特點(diǎn)與渦街基本相同，只是有兩點(diǎn)區(qū)別：流量計(jì)壓損大得多和較短的直管段長度要求。生產(chǎn)廠推出直讀式（現(xiàn)場顯示）流量計(jì)受到用戶歡迎，順便提一下，所有城市用天然氣皆應(yīng)該發(fā)展直讀式現(xiàn)場顯示流量計(jì)，它應(yīng)作為基本品種之一，是一種以總量計(jì)量為主的儀表。

 

　　4．容積式流量計(jì)：包括腰輪流量計(jì)、膜式流量計(jì)（家用煤氣表）等。它是使用歷史悠久，用量巨大的天然氣流量計(jì)，有完備的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。精度適中，范圍度特寬（150：1），適于中小流量范圍，直讀式，無需外能源及無需直管段等等。

 

　　5．超聲流量計(jì)

 

　　廿世紀(jì)90年代氣體超聲流量計(jì)開始在天然氣工業(yè)中應(yīng)用，它以其優(yōu)異的特性引起國際上很大重視，成為繼孔板、渦街之后的一類重要的天然氣流量計(jì)。它的特點(diǎn)為：精度高，范圍度極寬，可適應(yīng)極低流速（0.5m/s以下），安裝直管段長度短（采用多聲道品種）等。目前不足之處：只適用于中大口徑，價(jià)格貴等。

 

　　6．靶式流量計(jì)

 

　　新型靶式流量計(jì)采用應(yīng)變計(jì)式力傳感器，具有許多優(yōu)異特性。如精度高（總量計(jì)量可達(dá)±0.5%～±0.1%），范圍度寬（10:1），適用中小口徑（DN15以上），無可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，以及可實(shí)行干校驗(yàn)（掛重法）簡化周期檢定等。

 

　　7．科氏質(zhì)量流量計(jì)

 

　　壓縮天然氣作為車用燃料的推廣使用必須解決汽車加氣站的計(jì)量問題?？剖腺|(zhì)量流量計(jì)在液體中的成功應(yīng)用促使人們希望推廣到氣體中去，但是遇到一個(gè)難題為氣體密度低，不能適應(yīng)儀表特性要`求。高壓天然氣使氣體密度大幅提高恰好滿足了這個(gè)要求。

 

　　三．天然氣流量計(jì)的選用

 

　　面對(duì)如此眾多品種的天然氣流量計(jì)，對(duì)于一般用戶選型成了一個(gè)難題。如何科學(xué)地、客觀地選出*佳流量計(jì)是需要關(guān)注的一個(gè)問題。我們認(rèn)為選型應(yīng)當(dāng)遵循適當(dāng)?shù)囊?guī)則，盡量避免廠商的誤導(dǎo)宣傳，為自己找到一種恰到好處的流量計(jì)，它就是自己的理想流量計(jì)。

 

　　選型可按五個(gè)方面進(jìn)行：儀表性能方面、流體特性方面、安裝條件方面、環(huán)境條件方面和經(jīng)濟(jì)因素方面。各方面的考慮因素如下：

 

　　1．儀表性能方面：精確度、重復(fù)性、線性度、范圍度、壓力損失、上下限流量、信號(hào)輸出特性、響應(yīng)時(shí)間等；

 

　　2．流體特性方面：流體壓力、溫度、密度、粘度、潤滑性、化學(xué)性質(zhì)、磨損、腐蝕、結(jié)垢、臟污、氣體壓縮系數(shù)、等熵指數(shù)、比熱容、電導(dǎo)率、聲速、混相流、脈動(dòng)流等；

 

　　3．安裝條件方面：管道布置方向、流動(dòng)方向、上下游管道長度、管道口徑、維護(hù)空間、管道振動(dòng)、接地、電源、輔屬設(shè)備（過濾、排污）、防爆等；

 

　　4．環(huán)境條件方面：環(huán)境溫度、濕度、安全性、電磁干擾等；

 

　　5．經(jīng)濟(jì)因素方面：購置費(fèi)、安裝費(fèi)、維修費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)、使用壽命、運(yùn)行費(fèi)（能耗）、備品備件等。

 

　　選型步驟如下：

 

　　1．依據(jù)五個(gè)方面因素初選可用儀表類型；

 

　　2．采用淘汰法在比較中選出2-3種類型，排出次序；

 

　　3．再次按五個(gè)方面進(jìn)行仔細(xì)評(píng)比，*后淘汰至一種儀表類型。

 

　　選型能否成功很大程度上取決于選型人員對(duì)儀表性能質(zhì)量和測量對(duì)象特性的確切了解。對(duì)于儀表性能質(zhì)量方面應(yīng)特別注意廠商的虛假宣傳及誤導(dǎo)成分。測量對(duì)象的確切了解非常重要，并非用戶對(duì)自己的測量對(duì)象都有準(zhǔn)確了解，許多選型的失敗就是因?yàn)樘峁﹨?shù)不準(zhǔn)確所致。有些對(duì)象特性是需要經(jīng)過深入調(diào)查才能搞清楚的。