淺談能源計(jì)量中的流量計(jì)量

1、<p>　　淺談能源計(jì)量中的流量計(jì)量</p><p>　　摘 要：該文綜述了流量計(jì)量在能源計(jì)量中的重要性和特點(diǎn)，以及常用的流量計(jì)量儀表，對影響流量測量準(zhǔn)確度的若干因素進(jìn)行了分析，最后對蒸氣、天然氣、人工煤氣目前的流量計(jì)量技術(shù)作了介紹和討論。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：能源 計(jì)量 流量 </p><p><b>　　1、流量計(jì)量概述 </

2、b></p><p>　　1.1 常用的流量儀表（流量計(jì)和配套二次儀表） </p><p>　　流量計(jì)量一般是通過安裝各類流量計(jì)和二次儀表來實(shí)現(xiàn)的。流量計(jì)根據(jù)其工作原理可以分為容積式流量計(jì)、速度式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等，配套的二次儀表為溫度、壓力測量儀表和流量積算儀（或計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)）等。 </p><p>　　a. 容積式流量計(jì) </p

3、><p>　　橢園齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)（羅茲流量計(jì)）、園盤流量計(jì)、往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式活塞流量計(jì)、刮板流量計(jì)、加油（氣）機(jī)、膜式表等。它是利用機(jī)械元件把連續(xù)流量分隔成固定體積量進(jìn)行累加計(jì)量的流量計(jì)。由于直接通過體積進(jìn)行計(jì)量，故基本上可不受流體流動(dòng)狀態(tài)的影響和雷諾數(shù)的限制，較適合于粘稠液體（油、飲料）和各類氣體計(jì)量，量程比較大（通?？纱笥?0∶1），準(zhǔn)確度視制造精度而定，一般可達(dá)0.1%～2.5%。但易磨損，精度下降，容易

4、產(chǎn)生機(jī)械故障。 </p><p>　　b. 速度式流量計(jì) </p><p>　　渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、熱式流量計(jì)、水表等。它是通過測量流速來得到流體流量的流量計(jì)。這類流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度除了流量計(jì)本身的準(zhǔn)確度外，在很大程度上還取決于流體流動(dòng)時(shí)的流速分布情況，希望是典型的層流分布或紊流分布，流場平穩(wěn)，這就對流量計(jì)安裝時(shí)前后直管段有一定要求。 </p>

5、<p>　　c. 差壓式流量計(jì) </p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和標(biāo)準(zhǔn)文丘里管流量計(jì)、其它非標(biāo)準(zhǔn)型的節(jié)流裝置流量計(jì)，包括V-Cone（V錐）流量計(jì)、彎管流量計(jì)，有時(shí)把浮子流量計(jì)也歸入這類。它是利用一個(gè)節(jié)流件，當(dāng)流體流過時(shí)，在節(jié)流件的上、下游產(chǎn)生一個(gè)差壓，該差壓和流量之間可通過一個(gè)成熟的經(jīng)驗(yàn)方式建立一個(gè)數(shù)值公式，即通過差壓的測量來獲得流量。這類差壓式流量計(jì)由于無活動(dòng)部件，另外可直接計(jì)算孔板等

6、的流出系數(shù)，無需通過流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定來溯源，故長期以來，一直廣泛用于各類氣體流量的計(jì)量。特別是近年來，由于一體化差壓變送器技術(shù)的發(fā)展，使孔板流量計(jì)的量程有了明顯的拓寬，而其它非標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流裝置，盡管都有特點(diǎn)，但因無成熟的經(jīng)驗(yàn)公式可以計(jì)算流量，仍需通過流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行標(biāo)定，使其應(yīng)用受到一定限制。 </p><p>　　1.2 使用流量計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 </p><p>　　a. 選擇的

7、流量計(jì)及其配套設(shè)備進(jìn)行流量計(jì)量時(shí)，應(yīng)滿足規(guī)定的準(zhǔn)確度要求，通常各類流量計(jì)在出廠時(shí)均有準(zhǔn)確度等級標(biāo)志（0.1、0.2、0.5、1.0、2.0級）。例如0.5級通常代表在測量范圍內(nèi)，相對誤差 </p><p>　　b. 各類流量計(jì)通常會(huì)根據(jù)不同的流量測量范圍定出不同的型號和使用口徑，應(yīng)選擇滿足流量測量范圍的型號和相應(yīng)的口徑。這里要注意的是流量計(jì)給出的測量范圍指的是實(shí)測的工況狀態(tài)流量而不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量。另外還要注意

8、流量計(jì)的承壓和使用溫度的范圍。 </p><p>　　c. 選擇合適的流量計(jì)二次儀表（溫度壓力儀表）和積算系統(tǒng)（流量積算儀、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)），流量計(jì)給出的通常是工況下實(shí)時(shí)的瞬時(shí)流量和累積流量。對氣體流量積算的往往是標(biāo)態(tài)流量或約定流量，此時(shí)需要通過溫度、壓力測量進(jìn)行溫壓補(bǔ)償，并經(jīng)過流量積算儀和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)換算成標(biāo)準(zhǔn)流量。常用的測溫儀表是Pt100鉑電阻溫度計(jì)和溫度變送器，壓力儀表為0.1級～0.5級壓力傳感器和壓力變送器

9、，流量積算儀和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確度等級為1.0級及以上。 </p><p>　　d. 不少流量計(jì)特別是速度式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)對安裝的前后直管段、安裝的同軸度均有要求，有些流量計(jì)還要求在前端安裝整流裝置和過濾保護(hù)器，在安裝流量計(jì)時(shí)應(yīng)注意上述這些要求，以保證流量計(jì)的測量準(zhǔn)確度。 </p><p>　　e. 流量計(jì)的使用條件應(yīng)盡量接近流量計(jì)的校準(zhǔn)條件，當(dāng)流量計(jì)工作介質(zhì)的粘度和密度與校準(zhǔn)介質(zhì)

10、不同時(shí)，流量計(jì)量會(huì)引起附加的測量誤差，這與使用流量計(jì)的種類有關(guān)，有時(shí)往往不能忽略。 </p><p><b>　　2、 蒸氣計(jì)量 </b></p><p>　　2.1 蒸氣計(jì)量用的計(jì)量器具 </p><p>　　GB17167-2006規(guī)定用于蒸氣計(jì)量的計(jì)量裝置的最大允許誤差±2.5%，孔板流量計(jì)是一種傳統(tǒng)經(jīng)典的流量裝置，無可動(dòng)部件，

11、比較經(jīng)久耐用，故障率低，它可以用幾何尺寸法進(jìn)行檢定溯源，避免進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定。由于孔板流量計(jì)的不足，故在新建的熱網(wǎng)中已用渦街流量計(jì)漸漸取代，它是一種速度式流量計(jì)，前后直管段要求比孔板流量計(jì)低，一般前直管段有10D左右就可以了，另外它的量程比可達(dá)10∶1，由于該流量計(jì)對粘度的影響較小，實(shí)驗(yàn)表明采用水和過熱蒸氣兩種介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)量結(jié)果的誤差為0.3%左右，但當(dāng)過熱蒸氣干度下降時(shí)（接近飽和蒸氣）其誤差會(huì)有所擴(kuò)大。另外蒸氣在輸送過程中由于存在熱損

12、，壓力、溫度會(huì)下降，原先出廠端的過熱蒸氣逐漸變成飽和蒸氣（或過飽和），在蒸氣中形成水霧，水滴變成二相流，故一般要求在用戶端計(jì)量器具的前面安裝一個(gè)疏水閥進(jìn)行水汽分離，以保證進(jìn)入流量計(jì)的流體為單一蒸氣。 </p><p>　　2.2 計(jì)量器具的檢定要求 </p><p>　　由于進(jìn)出單位的蒸氣流量計(jì)都是蒸氣貿(mào)易積算的依據(jù)，所以在“管理辦法”中明確規(guī)定用于蒸氣量積算的計(jì)量器具必須依法實(shí)施強(qiáng)制檢定

13、，新的蒸氣流量計(jì)使用前須強(qiáng)檢合格，并對檢定周期作了如下規(guī)定：孔板流量計(jì)中的孔板每4年強(qiáng)檢一次。渦街流量計(jì)每3年檢定一次；對其它的配套計(jì)量器具，包括測溫元件、壓力變送器差壓變送器、流量積算儀每年必須檢定一次。 </p><p><b>　　3、 天然氣計(jì)量 </b></p><p>　　3.1 常用的流量計(jì) </p><p><b>　

14、　a. 渦輪流量計(jì) </b></p><p>　　它是引用一組懸置于流體中的葉輪，流體流動(dòng)使葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來獲得流體平均流速的信息，是一種管徑中全截面流速測量的流量計(jì)，具有如下特點(diǎn)： </p><p>　　①測量準(zhǔn)確度高，其基本誤差±0.5%～±0.2%，可用于昂貴流體的測量； </p><p>　　②量程比較大，一般為

15、10∶1，適用于流量變化幅度較大的測量場合； </p><p><b>　?、蹓簱p較??； </b></p><p>　?、苣透邏海m用溫度范圍大，耐腐蝕，可適用于多種流體介質(zhì)； </p><p>　?、葜貜?fù)性、穩(wěn)定性高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快； </p><p>　?、藿Y(jié)構(gòu)緊湊，體積小，安裝維護(hù)方便，通過電脈沖輸出流量信號，便于遠(yuǎn)傳

16、和控制。 </p><p>　　b. 氣體超聲波流量計(jì) </p><p>　　也是一種速度式流量計(jì)，但與渦輪流量計(jì)不同，它是通過測量截面上的線速度來獲取流體流速信息（安裝在管壁上下游一對超聲波探頭，利用正反向超聲波傳播時(shí)間差來獲得流速信息）。由于它是一種線速度測量法，實(shí)際運(yùn)用時(shí)，往往通過不同方向的線速度測量，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析來獲得較為準(zhǔn)確的流體平均速度，即多通道超聲波流量計(jì)。主要特點(diǎn)：

17、和孔板一樣無可動(dòng)部件，測量穩(wěn)定可靠，適用于大口徑，從原理上，它可進(jìn)行雙方向流量測量，這是其它流量計(jì)所不具備的；另一特點(diǎn)是量程比較大，通?？蛇_(dá)20∶1～30∶1。 </p><p>　　c. 孔板流量計(jì) 在上述二種流量計(jì)發(fā)展成熟以前，國外使用較多的是孔板流量計(jì)，但由于該流量計(jì)的量程比較小，故近年來逐漸被渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)所替代，目前國內(nèi)已較少使用。 </p><p><b>

18、　　4、人工煤氣計(jì)量 </b></p><p>　　用戶端煤氣流量計(jì)量 </p><p>　　目前用戶端的煤氣流量主要采用容積式原理的膜式煤氣表來進(jìn)行計(jì)量，公稱流量為（0.6～650）m3/h，可實(shí)現(xiàn)1000 m3/h以下流量的計(jì)量，準(zhǔn)確度等級：B級為1.5級、A級為2級（在小于10%量程時(shí)，其基本誤差可放寬到±3.0%），但這類流量計(jì)目前均無溫壓補(bǔ)償功能，只能按實(shí)際

19、流過的體積量進(jìn)行積算。有部分用氣大戶已使用溫壓補(bǔ)償功能的渦輪流量計(jì)來進(jìn)行煤氣流量積算，由于是用戶端，煤氣的沾污情況已明顯改善，從幾年的使用效果看，煤氣的沾污對渦輪流量計(jì)影響不大。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]李建中《計(jì)量技術(shù)》（10）70-73 2008《差壓流量儀表在能源計(jì)量中的應(yīng)用》 </p><