摘　要 探討不同計(jì)量場(chǎng)合使用不同種類與原理的流量計(jì)，并分析了每種流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)以及適用的場(chǎng) 合。另外也探討了天然氣高壓檢定與空氣低壓標(biāo)定，對(duì)于不同流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響，并舉實(shí)例進(jìn)行分析。

0　引言

天然氣是一種潔凈的能源和化工原料，在世界能源結(jié)構(gòu)中所占比例不斷上升。世界各國(guó)使用天然氣的數(shù)量也在不斷增加，以中國(guó)為例，2018 年天然氣表觀消費(fèi)量 2 803 億立方米 [1]。如若天然氣計(jì)量的誤差為 1%，則每年由計(jì)量誤差造成的損失 28.03 億立方米，可見(jiàn)經(jīng)濟(jì)損失巨大。

1　高壓對(duì)天然氣計(jì)量用流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響

在天然氣計(jì)量行業(yè)中，由于需要長(zhǎng)距離的傳輸，天然氣的壓力需要增加到很高的壓力值（例如10 MPa），從氣井輸出到終端燃?xì)庥脩酎c(diǎn)（2 kPa），進(jìn)行逐級(jí)降壓。不同流量計(jì)，由于不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，流體雷諾數(shù)的差異，在不同壓力及不同介質(zhì)下，同一臺(tái)流量計(jì)會(huì)有不同的準(zhǔn)確度曲線。對(duì)于國(guó)內(nèi)的流量計(jì)生產(chǎn)廠家，在出廠標(biāo)定時(shí)，都使用低壓空氣標(biāo)定，來(lái)確定流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度。而在國(guó)外，雖然大部分流量計(jì)生產(chǎn)廠家（例如氣體渦輪流量計(jì)）有高壓空氣環(huán)道檢定裝置，但運(yùn)行費(fèi)用高昂，只在特殊要求下，才進(jìn)行高壓空氣出廠標(biāo)定。

在國(guó)內(nèi)，高壓氣體超聲流量計(jì)在使用前，需送國(guó)家第三方實(shí)流檢定站（如中石油的四川華陽(yáng)檢定站、中石油大慶檢定站、中石油南京高壓檢定站等）進(jìn)行高壓天然氣檢定，再安裝到現(xiàn)場(chǎng)使用。

而對(duì)于其他種類的流量計(jì)，特別是城市燃?xì)夤�司使用的流量�?jì)，都只是依據(jù)廠家的低壓空氣出廠標(biāo)定，以及送第三方低壓空氣檢定后（國(guó)內(nèi)第三方低壓空氣檢定，普遍使用音速噴嘴負(fù)壓法），安裝到現(xiàn)場(chǎng)使用。但實(shí)際使用的天然氣計(jì)量站，天然氣的壓力都會(huì)不同，實(shí)際計(jì)量的結(jié)果與流量計(jì)低壓空氣標(biāo)定的數(shù)據(jù)是否有差異，這是本文探討的主題。

由于燃?xì)馄つけ硎褂糜跇O低的壓力，氣體腰輪流量計(jì)一般也都在較低的壓力下工作，而高壓氣體超聲流量計(jì)在使用前送第三方實(shí)流檢定站檢定時(shí)，會(huì)根據(jù)實(shí)流數(shù)據(jù)調(diào)整高壓氣體超聲流量計(jì)的內(nèi)部誤差曲線，所以本文主要探討氣體渦輪流量計(jì)和中低壓的氣體超聲流量計(jì)，在不同壓力下的計(jì)量誤差的變化。這兩類產(chǎn)品，更多地用于在一定壓力下計(jì)量的工商業(yè)用戶，他們是燃?xì)怃N售公司的重點(diǎn)客戶群，對(duì)于燃?xì)怃N售公司的供銷差有直接的影響。

2　氣體渦輪流量計(jì)在高壓下的計(jì)量誤差變化

對(duì)于氣體渦輪流量計(jì)，工商業(yè)用戶中使用的是非常普遍的一種流量計(jì)。舉例分析幾臺(tái)氣體渦輪流量計(jì)，在德國(guó)物理技術(shù)研究院（PTB）以及荷蘭國(guó)家計(jì)量院（NMI）高壓天然氣檢定中心的數(shù)據(jù)，與流量計(jì)工廠低壓空氣標(biāo)定的數(shù)據(jù)對(duì)比。

1）圖 1 是一臺(tái)某品牌氣體渦輪流量計(jì) DN300 G4000 ANSI150 在荷蘭 NMI 高壓天然氣檢定，檢定壓力為 2.0 MPa。

2）圖 2 是一臺(tái)某品牌的氣體渦輪流量計(jì) DN100 G250 SN143706 ANSI150 在德國(guó) PTB 高壓天然氣檢定，檢定壓力為 2.1 MPa。

3）圖 3 是一臺(tái)某品牌的氣體渦輪流量計(jì) DN150 G1000 SN097571 ANSI300 在德國(guó) PTB 高壓天然氣檢定，檢定壓力為 2.1 MPa。

4）圖 4 是一臺(tái)某品牌的氣體渦輪流量計(jì) DN250 G1600 SN100405 ANSI600 在德國(guó) PTB 高壓天然氣檢定，檢定壓力為 5.06 MPa。

5）對(duì)于氣體渦輪流量計(jì)，在高壓下的計(jì)量準(zhǔn)確度影響，總的來(lái)說(shuō)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）根據(jù)氣體渦輪流量計(jì)不同尺寸及 G 值（流量范圍），有些高壓檢定誤差曲線高于低壓標(biāo)定誤差曲線，而有些卻低于低壓標(biāo)定誤差曲線。

（2）總體上，隨著檢定壓力的升高，檢定誤差的曲線變化趨大，而相應(yīng)的，如果檢定壓力減小，檢定出來(lái)的誤差曲線越接近負(fù)壓檢定誤差曲線。

（3）檢定壓力對(duì)于誤差的變化，源于單個(gè)流量計(jì)隨機(jī)性較大。主要原因是在高壓下，對(duì)于單個(gè)流量計(jì)機(jī)械加工的差異性，會(huì)放大流體狀態(tài)對(duì)于準(zhǔn)確度的影響。

3　中低壓的氣體超聲流量計(jì)在中壓下的計(jì)量誤差變化

國(guó)內(nèi)天然氣實(shí)流檢定站有很多個(gè)，但大部分是高壓天然氣檢定，非常低運(yùn)行壓力在 1.0 MPa 甚至4.0 MPa 以上，并不適合檢定中低壓的氣體超聲流量計(jì)，而在中石油實(shí)流檢定重慶站，檢定壓力為0.3 ～ 0.7 MPa，可檢定中低壓的氣體超聲流量計(jì)。

1）圖 5 是一臺(tái)某品牌的氣體超聲流量計(jì) RS DN50 SN18520014 PN16 在重慶天然氣計(jì)量站高壓實(shí)流檢定，檢定壓力為 0.4 MPa。

2） 圖 6 是 一 臺(tái) 某 品 牌 的 氣 體 超 聲 流 量 計(jì) TS DN50 SN18500013 PN16 在重慶天然氣計(jì)量站高壓實(shí)流檢定，檢定壓力為 0.5 ～ 0.7 MPa。

總的來(lái)說(shuō)，中低壓的氣體超聲流量計(jì)，在中壓天然氣實(shí)流檢定時(shí)，流量計(jì)的誤差曲線較低壓空氣標(biāo)定的誤差曲線，略有變化。但變化的范圍還在1 級(jí)流量計(jì)的準(zhǔn)確度范圍之內(nèi)。對(duì)于燃?xì)怃N售公司來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)使用的計(jì)量結(jié)果完全可以被接受。

4　國(guó)外和國(guó)內(nèi)的權(quán)威技術(shù)機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于流量計(jì)高壓檢定的要求

1）國(guó)外機(jī)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

2004 年歐洲發(fā)布法律，于 2016 年 10 月 29 日廢除舊法規(guī)，執(zhí)行新 MID 標(biāo)準(zhǔn) [3]。其中新規(guī)規(guī)定，如果氣體渦輪流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)工作壓力在 0.4 MPa 以上，需要強(qiáng)制出廠高壓檢定。

歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN12261[4]，附錄 E2.1 中寫(xiě)明，如果流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)工作壓力在 0 ～ 0.4 MPa，可以使用大氣壓（低壓）進(jìn)行檢定。如果流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)工作壓力在0.4 MPa 或以上，需要高壓檢定，檢定的壓力 ptest，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的工作壓力范圍在 0.5 ptest ～ 2 ptest。

2）國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

目前，中國(guó)的《計(jì)量法》[5] 要求，用于貿(mào)易結(jié)算的流量計(jì)，必須通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)檢定合格，才能安裝到現(xiàn)場(chǎng)使用，但未對(duì)流量計(jì)第三方檢定規(guī)定是低壓檢定還是高壓檢定。由于第三方高壓實(shí)流檢定費(fèi)用昂貴，國(guó)內(nèi)普遍的做法只對(duì)高壓氣體超聲流量計(jì)，在現(xiàn)場(chǎng)安裝前，送第三方實(shí)流高壓檢定。

在 JJG 1030-2007《超聲流量計(jì)》檢定規(guī)程 [6] 中，第 7 章描述，針對(duì)檢定用氣體，對(duì)工作壓力在 0.4 MPa及以上的流量計(jì) , 管道內(nèi)氣體的壓力不低于 0.1 MPa并盡量使其與實(shí)際使用條件相一致。對(duì)工作壓力在0.4 MPa 以下的流量計(jì) , 管道內(nèi)氣體的壓力不得高于0.4 MPa, 可在常壓下進(jìn)行檢定。

5　結(jié)語(yǔ)

不同種類的天然氣計(jì)量流量計(jì)的技術(shù)性能及高、低壓第三方檢定建議：對(duì)于長(zhǎng)輸管線的計(jì)量，使用高壓氣體超聲流量計(jì)，很好利用了此類流量計(jì)適合大流量、高壓力、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，雖然設(shè)備較為昂貴，但對(duì)于長(zhǎng)輸管線建設(shè)的成本，還是可以承擔(dān)的。對(duì)于第三方檢定，需送第三方實(shí)流高壓檢定，實(shí)流檢定壓力盡量接近現(xiàn)場(chǎng)使用壓力，修正流量計(jì)的誤差曲線，以保證計(jì)量的準(zhǔn)確度。

對(duì)于城市燃?xì)獾馁Q(mào)易交接門(mén)站或比對(duì)計(jì)量門(mén)站，如用氣量特別大，也可使用高壓氣體超聲流量計(jì)。如果門(mén)站氣量屬于中等，可使用高壓力等級(jí)的氣體渦輪流量計(jì)，建設(shè)成本會(huì)有一定的節(jié)省。進(jìn)口的氣體渦輪流量計(jì)，也可保證高準(zhǔn)確度穩(wěn)定計(jì)量。同樣，建議使用前送第三方高壓實(shí)流檢定。

城市燃?xì)獾墓ど虡I(yè)用戶，可選用氣體渦輪流量計(jì)和中低壓氣體超聲流量計(jì)。氣體渦輪流量計(jì)是一種歷史悠久，且適合天然氣計(jì)量的流量計(jì)，量程比較適中，價(jià)格合適，穩(wěn)定可靠。對(duì)于流量偏小且用氣量波動(dòng)較大、壓力很小的商業(yè)用戶，可考慮選擇氣體腰輪流量計(jì)。而中低壓氣體超聲流量計(jì)，在集合了氣體渦輪流量計(jì)和氣體腰輪流量計(jì)的良好性能基礎(chǔ)上，增加了如不卡表、無(wú)需定期加油潤(rùn)滑、遠(yuǎn)程診斷準(zhǔn)確度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)城市燃?xì)庥?jì)量使用流量計(jì)的方向。在工作壓力小于 0.4 MPa, 計(jì)量性能與空氣低壓檢定的結(jié)果變化很小；而工作壓力大于 0.4 MPa 的現(xiàn)場(chǎng)，條件允許，可考慮將流量計(jì)送第三方高壓實(shí)流檢定，修正流量計(jì)在高壓下的誤差曲線，以保證更高的計(jì)量準(zhǔn)確度。

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