無論是在工業(yè)生產(chǎn)還是家庭日常生活中天然氣的使用越來越普及，天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性越來越受到人們的關(guān)注，著重分析了目前氣體流量計(jì)計(jì)量過程中存在的一些問題，并提出一些合理化建議。

環(huán)境溫度、大氣壓力以及管道介質(zhì)溫度、壓力等對天然氣計(jì)量準(zhǔn)確性影響很大，部分流量計(jì)計(jì)量時(shí)會(huì)對介質(zhì)溫度、壓力進(jìn)行修正，并轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量。本文從溫度、壓力對流量計(jì)量的影響以及溫度、壓力測量誤差影響兩個(gè)方面進(jìn)行了分析論證。

1 介質(zhì)溫度壓力對天然氣計(jì)量的影響

氣體體積受溫度、壓力影響較大，一般規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃、101.325kPa)為氣體體積參比狀態(tài)，偏離20℃和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的狀態(tài)為工況狀態(tài)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣體體積的流量為標(biāo)況體積流量，計(jì)量工況體積的流量為工況體積流量，標(biāo)況體積流量具有可比性，計(jì)量標(biāo)況流量更具有實(shí)際意義。

膜式燃?xì)獗硎翘烊粴庥?jì)量領(lǐng)域使用的計(jì)量器具，在家用和商用天然氣計(jì)量中起著非常重要的作用。其工作原理：每臺(tái)燃?xì)獗硪话阌袃蓚€(gè)膜片計(jì)量室，由橡膠材料制成的皮膜片將每個(gè)計(jì)量室分成兩部分，滑閥使這兩部分交替地與管道入口或出口相通。皮膜受氣體壓力而在計(jì)量室內(nèi)伸縮移動(dòng)，使得計(jì)量室內(nèi)兩部分氣體交替地吸入和排出。燃?xì)獗砘y的交替運(yùn)動(dòng)形成了氣體的連續(xù)流動(dòng)，再由連動(dòng)機(jī)構(gòu)將滑閥的運(yùn)動(dòng)傳給顯示計(jì)數(shù)器以顯示通過的體積量。

膜式燃?xì)獗淼膬?yōu)點(diǎn)是計(jì)量性能穩(wěn)定，測量流量下限較小;但缺點(diǎn)是無溫壓補(bǔ)償，以工況流量進(jìn)行計(jì)量的。家庭用戶一般將膜式燃?xì)獗戆惭b在廚房，其工作環(huán)境變化不大，管道壓力只有1000～2000Pa，且用量一般較小，在無溫壓補(bǔ)償情況下其年平均計(jì)量準(zhǔn)確性總體來講比較可靠。

商業(yè)和部分工業(yè)用戶由于管道限制和其他方面的因素多選用G10、G16、G25、G40、G65、G100的膜式燃?xì)獗?。通常對燃?xì)獗淼挠?jì)量檢定只是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，只能確保其在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度為20℃，大氣壓力為101.325Pa)條件下的計(jì)量準(zhǔn)確。一旦管道介質(zhì)溫度、壓力變化和波動(dòng)，由于其自身無溫壓補(bǔ)償裝置，其計(jì)量準(zhǔn)確性是很難保證的，容易引發(fā)計(jì)量糾紛。

此外，在城市低壓天然氣管網(wǎng)中其他一些無溫壓補(bǔ)償?shù)姆侵悄芰髁坑?jì)使用也較多，如機(jī)械字輪計(jì)數(shù)的羅茨流量計(jì)等。由于其流量范圍大，平均日用量大，因此由溫度、壓力補(bǔ)償缺失帶來的計(jì)量誤差無疑是不容小視的。

這些流量計(jì)計(jì)量的是工況體積流量，因不對介質(zhì)體積做溫度、壓力修正，可引起較大的誤差。特別是北方地區(qū)，冬季暴露于室外環(huán)境中的輸氣管道中氣體溫度很低。以華北地區(qū)為例，冬季入戶氣體溫度有時(shí)可達(dá)4℃，夏季可達(dá)25℃，溫差約20℃，其產(chǎn)生的氣量差可達(dá)7%左右。無溫壓補(bǔ)償流量計(jì)測量低溫介質(zhì)是造成各燃?xì)夤径練鈸p變大的重要原因。

2 環(huán)境溫度對天然氣計(jì)量器具的影響

溫度除了對天然氣氣體體積量產(chǎn)生影響外，對氣體流量計(jì)本身也是有影響的。流量傳感器使用材料的熱膨脹性和溫度對機(jī)械運(yùn)動(dòng)性能的影響，都會(huì)影響流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。

膜式燃?xì)獗肀須殍F質(zhì)或鋁制品，導(dǎo)熱性強(qiáng)、熱交換性好，外界溫度變化對其影響較大。為了研究溫度對天然氣計(jì)量的影響，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)。將膜式燃?xì)獗矸謩e在20、6.5℃的環(huán)境下恒溫24h，然后在實(shí)驗(yàn)室條件(環(huán)境溫度20℃，大氣壓力為102.000kPa)下進(jìn)行檢測，用以模擬膜式燃?xì)獗碓诮茦?biāo)況和低溫環(huán)境下的工作狀況。具體檢測數(shù)據(jù)見表1(型號(hào)：LMN-16，生產(chǎn)廠家：丹東熱工儀表有限公司，出廠編號(hào)：0916-03211，計(jì)量精度：B級(jí);檢定裝置：鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，型號(hào)：Ⅱ-65-500，編號(hào)：011，擴(kuò)展不確定度：0.5%，k=2)。

通過兩種情況下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比可以看出，表體溫度較低情況下，儀表計(jì)量較表體溫度為20℃時(shí)偏慢，且示值誤差達(dá)到正常溫度下誤差2.2到3.8倍。由此可見，溫度變化對流量計(jì)的計(jì)量性能影響是非常大的。

室外安裝的流量計(jì)環(huán)境溫度變化較大，影響尤其明顯。在北方地區(qū)，露天安裝的流量計(jì)在夏天陽光照射下表體溫度可達(dá)到40℃，在冬季表體溫度可達(dá)到零度甚至更低，溫度的變化造成潤滑油化學(xué)性質(zhì)變化導(dǎo)致潤滑效果下降、機(jī)械摩損增加、運(yùn)轉(zhuǎn)不暢;金屬材質(zhì)的表體對通過流量計(jì)的介質(zhì)加溫和冷卻效應(yīng)更加明顯。此外，一些天然氣公司為了節(jié)約成本將輸氣管道露天懸空安裝而不是地下鋪管，造成環(huán)境溫度對管道介質(zhì)影響很大;為了便于管理將用戶燃?xì)獗斫y(tǒng)一室外安裝，也會(huì)間接造成環(huán)境溫度對計(jì)量器具的影響，進(jìn)而影響其計(jì)量準(zhǔn)確性。

3 溫度壓力測量誤差對計(jì)量準(zhǔn)確性的影響

由于智能氣體流量計(jì)在實(shí)際工作中采用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的累積流量值作為計(jì)量和貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，因此，在實(shí)際的計(jì)量檢定過程中，通過將被測流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)器或標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)串聯(lián)在一起，通過比較標(biāo)況下的流量值來進(jìn)行計(jì)量檢定。依據(jù)現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程，在實(shí)際檢定工作中，只是對流量傳感器進(jìn)行檢定，而忽視了對流量計(jì)量影響因素溫度、壓力傳感器的檢定。

在實(shí)際檢定工作中，通常出現(xiàn)流量計(jì)計(jì)量超差時(shí)，若溫度、壓力示值與實(shí)驗(yàn)室測試介質(zhì)溫度、壓力相差不易發(fā)覺時(shí)，僅僅采取調(diào)節(jié)儀表系數(shù)的方式，確保流量計(jì)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上的吻合。但是由于實(shí)驗(yàn)室檢測環(huán)境與管道介質(zhì)溫度、壓力不同，脫離實(shí)驗(yàn)室環(huán)境將會(huì)帶來新的誤差，使得在線工作時(shí)的計(jì)量準(zhǔn)確性更是無法保證。實(shí)際上智能氣體流量計(jì)的計(jì)量偏差是流量傳感器及壓力、溫度傳感器補(bǔ)償?shù)裙餐饔迷斐傻?，因此在對流量傳感器的檢定的同時(shí)對壓力傳感器和溫度傳感器進(jìn)行檢定是十分必要的。

按JJF1004-2004流量計(jì)名詞術(shù)語定義：“流量計(jì)為測量流量的器具，一般由一次裝置和二次裝置組成”，說明氣體流量計(jì)不僅包括流量傳感部分及顯示部分，還應(yīng)包括溫度、壓力的測量和流量修正。溫度、壓力測量是否準(zhǔn)確，流量的修正是否正確，對流量計(jì)測量結(jié)果的影響是非常大的。而現(xiàn)有以流量計(jì)名稱命名的國家計(jì)量檢定規(guī)程如JJG1037-2008渦輪流量計(jì)、JJG1029-2007渦街流量計(jì)、JJG633-2005容積式流量計(jì)等，均未規(guī)定溫度、壓力的測量準(zhǔn)確度。

4 結(jié)束語

綜上所述，鑒于溫度、壓力對天然氣流量計(jì)量影響較大，要從儀表設(shè)計(jì)、儀表選型、使用環(huán)境和技術(shù)法規(guī)等方面綜合考慮溫度、壓力這些影響因素，確保天然氣流量計(jì)量準(zhǔn)確，為此提出以下建議：

(1)使用流量較大的氣體流量計(jì)，應(yīng)加裝溫度、壓力修正功能。

(2)對現(xiàn)有無溫度、壓力補(bǔ)償?shù)奶烊粴饬髁坑?jì)，要注意對入口介質(zhì)溫度、壓力的控制，盡量使介質(zhì)溫度、壓力接近或達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

(3)對重要流量計(jì)(如流量較大的)的安裝使用環(huán)境提出要求，特別注意環(huán)境溫度，避免在過高或過低溫度環(huán)境中使用。

(4)相關(guān)流量計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程中應(yīng)增加對智能流量計(jì)溫度、壓力測量性能評價(jià)規(guī)范。隨著科技的進(jìn)步，各種補(bǔ)償措施的完善，對天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性要求越來越高，天然氣計(jì)量涉及的領(lǐng)域不僅僅局限于流量領(lǐng)域了，而是涉及溫度、壓力、電學(xué)等多個(gè)計(jì)量領(lǐng)域。因此，對于天然氣的計(jì)量手段和計(jì)量器具的檢定校準(zhǔn)方法應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，只有這樣才能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對計(jì)量的需要。

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