燃氣流量計性能及管理措施探討

王超

（淄博港華燃氣有限公司， 山東 淄博 255000）

燃氣流量計作為傳統(tǒng)靶式流量計配合信息傳感器技術(shù)而研制的新一代力感應(yīng)靶式流量計， 使用性能優(yōu)異， 可以在復(fù)雜工況條件下長時間保持穩(wěn)定運行工況， 當前已得到廣泛使用， 是城鎮(zhèn)燃氣管網(wǎng)的重要組成部分。 與此同時， 現(xiàn)有燃氣流量計型號種類多， 運行狀態(tài)受到多方面因素影響， 如何選擇適宜型號燃氣流量計， 并做到對燃氣流量計使用全過程的有效把控， 是當前亟待解決的重要問題， 也是推動我國燃氣事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的關(guān)鍵。

1 燃氣流量計主要型號與性能質(zhì)量

1.1 羅茨流量計

羅茨流量計憑借進出口間差壓值實現(xiàn)測量目的，當燃氣通過羅茨流量計時， 在差壓驅(qū)動下對腰輪產(chǎn)生作用力， 驅(qū)動腰輪高速旋轉(zhuǎn)， 在旋轉(zhuǎn)過程中持續(xù)排出計量室內(nèi)燃氣， 最終通過配套積算器與傳動機構(gòu)來實現(xiàn)燃氣體積計量目的。 相比于其他類型燃氣流量計， 羅茨流量計有著計量精度高、 無需外部能源、 工作壓力與流量大的優(yōu)勢， 計量精度高優(yōu)勢在于燃氣流態(tài)情況下不對精度造成額外影響， 無需外部能源優(yōu)勢在于憑借燃氣排出時所產(chǎn)生差壓來驅(qū)動腰輪等部件運行， 且一般情況下的工作壓力保持在0.6～1.2MPa區(qū)間內(nèi)， 高壓計的工作壓力超過2.0MPa， 滿足絕大多數(shù)場景的應(yīng)用需求。 同時， 羅茨流量計還存在易出現(xiàn)轉(zhuǎn)子卡死故障、 缺乏溫壓補償功能、 不易安拆、 體積大的局限性， 普遍選擇在羅茨流量計中額外安裝過濾器與智能溫壓補償器等配套裝置。根據(jù)實際應(yīng)用情況來看， 標準型號羅茨流量計的計量精度較高、 始動流量較小、 氣質(zhì)要求適中、 使用壽命較長， 劑量范圍在1 ～3000m3/h 區(qū)間內(nèi)， 量程比在20 ∶1 ～220 ∶1 區(qū)間內(nèi)， 多用于高中壓計量場景[1]。

1.2 渦輪流量計

渦輪流量計采取渦輪機構(gòu)感知燃氣運行速度方法來計量燃氣體積， 燃氣體積與渦輪轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)正比關(guān)系， 渦輪轉(zhuǎn)速越快， 則燃氣體積越大。 相比于其他類型燃氣流量計， 渦輪流量計有著適用范圍穩(wěn)定、計量精準度高、 具備智能改造條件的優(yōu)勢， 當前主要用于天然氣計量與液化石油氣計量中， 并在改造后具備在線溫壓補償?shù)榷囗検褂霉δ堋?同時， 高精度渦輪流量計對運行條件與環(huán)境較為敏感， 如果氣體密度、 氣體溫度與工作壓力值等條件發(fā)生改動，都會在一定程度上影響計量結(jié)果準確度， 因而需要額外采取補償措施， 以此減小外部條件對計量精度造成的影響。 例如， 在傳感器上下游部分額外加裝直管段， 在缺乏安裝空間情況下設(shè)置整流器。 根據(jù)實際應(yīng)用情況來看， 渦輪流量計使用壽命較長、 氣體要求嚴格、 價格較為昂貴、 始動流量大、 計量精度高、 具備智能溫壓補償裝置， 一般情況下的計量范圍在2.5 ～6500m3/h 區(qū)間內(nèi)， 量程比在10∶1 ～50∶1 區(qū)間內(nèi)， 進口表最大流量為25000m3/h， 采取數(shù)據(jù)脈沖頻率信號方式來傳遞計量數(shù)據(jù)， 并具備強大的抗干擾能力， 主要用于復(fù)雜環(huán)境中完成燃氣高壓測量任務(wù)[2]。

1.3 膜式燃氣表

膜式燃氣表采在計量室內(nèi)安裝測量組件隔膜，憑借出入口間壓力差來提供驅(qū)動力， 驅(qū)使燃氣在出入口持續(xù)交替運動， 最終把燃氣分隔為若干計量體積向外排放， 在排放期間控制計數(shù)器與傳統(tǒng)機構(gòu)來測量燃氣體積。 相比于其他類型燃氣流量計， 膜式燃氣表有著易于安裝、 量程寬、 無需外部能源、 不易出現(xiàn)卡表等故障問題、 結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢， 如無需額外安裝過濾器。 然而， 此類燃氣流量表同時也存在著體積大、 量程小、 維護檢修操作繁瑣、 皮膜隨時間推移而持續(xù)張大的局限性， 當前主要應(yīng)用于低壓計量場景當中， 在長時間使用后容易出現(xiàn)計量負誤差、 腐蝕、 滲漏等故障問題。 根據(jù)實際應(yīng)用情況來看， 膜式燃氣表的平均使用壽命較短、 無法在狹長開展維護檢修作業(yè)， 安裝要求適中， 未搭載配套智能溫壓補償器， 計量精度一般， 正常情況下的量程在0 ～160m3/h 區(qū)間范圍內(nèi)。 但此類燃氣流量計的采購價格較為低廉， 對燃氣品質(zhì)與運行條件要求較為寬泛， 量程比較大， 達到150∶1。

2 燃氣流量計選型依據(jù)

2.1 壓力

以最大工作壓力作為燃氣流量計選型的重要依據(jù)， 最大壓力是流量計裝置在常溫條件與遭受沖擊壓力時所能承受的極限壓力值， 如果實際工作壓力超過燃氣流量計的極限承受范圍， 將由此引發(fā)裝置破損等一系列問題出現(xiàn)， 存在質(zhì)量安全隱患。 目前，在高壓測量與中壓場景中， 主要選用羅茨流量計和渦輪流量計。 而在低壓測量場景中， 上述三類燃氣流量計均可使用， 一般情況下選用采購價格較為低廉的膜式燃氣表或羅茨流量計， 在計量精度、 始動流量等方面存在特殊要求時也可使用價格較高的渦輪流量計。

2.2 流量

在以流量作為燃氣流量計選型依據(jù)時， 需要綜合分析用氣設(shè)備運行功率、 設(shè)備臺數(shù)、 燃氣溫度與壓力值等多項因素， 準確計算系統(tǒng)在最大工況與最小工況時的流量值， 對比流量值計算結(jié)果與各類標準型號燃氣流量計運行參數(shù)， 從而確定最終的裝置型號。 一般情況下， 需要在計算公式中導(dǎo)入標準狀況氣體體積流量、 標準大氣壓、 系統(tǒng)現(xiàn)場大氣壓力、介質(zhì)絕對溫度、 標準狀態(tài)氣體壓縮系數(shù)等多項參數(shù)來計算工況狀態(tài)下的氣體體積流量值。 此外， 考慮到燃氣流量計在使用期間偶爾出現(xiàn)超量程使用狀況，如果用氣設(shè)備工況流量和燃氣流量計最大流量值二者完全一致， 在出現(xiàn)超量程等突發(fā)狀況時， 可能會導(dǎo)致設(shè)備破損等問題出現(xiàn)。 因此， 需要預(yù)留一定比例的冗余流量， 把設(shè)備最大工況流量值控制為70%左右燃氣流量計流量值即可， 且燃氣流量計最小流量值也需要明顯低于設(shè)備最小工況流量， 必要情況下， 則同時安裝多款燃氣流量計， 各款流量計負責完成指定流量段的計量任務(wù)。

2.3 計量精度

不同場景下的燃氣流量計精度要求存在明顯差異， 需要根據(jù)實際情況來確定計量精度要求， 在其基礎(chǔ)上選擇具體型號。 一般情況下， 對于生產(chǎn)企業(yè)，由于燃氣用量較大， 需要安裝具備較高精度的流量計， 以羅茨流量計和渦輪流量計為主。 而對于居民戶流量計與工商戶流量計， 燃氣流量計精度要求較為寬泛， 僅需滿足基本精度要求， 以膜式流量計為主， 偶爾選用價格適中的羅茨流量計。

2.4 安裝條件

考慮到現(xiàn)代燃氣流量計有著結(jié)構(gòu)精密特征， 測量精度受到外部環(huán)境條件的明顯影響。 因此， 在燃氣流量計選型環(huán)節(jié)， 工作人員需要前往現(xiàn)場進行實地考察工作， 在現(xiàn)場環(huán)境條件正常時選用標準型號燃氣流量計即可， 在現(xiàn)場存在高溫、 電磁輻射等惡劣條件時， 則根據(jù)實際情況來選用具備良好耐熱、抗輻射、 防震等使用性能的燃氣流量計。

2.5 過濾器與壓差溫度修正儀

為維持燃氣流量計良好運行工況， 切實滿足使用需求， 應(yīng)在燃氣流量計中加裝過濾器與壓差溫度修正儀。 其中， 過濾器起到過濾介質(zhì)中各類雜質(zhì)、提升介質(zhì)潔凈度的作用， 并在過濾器中設(shè)置差壓計，根據(jù)差壓計顯示數(shù)值來判斷前后氣體壓差值， 在壓差超標情況下及時清洗過濾器濾芯、 避免過濾器堵塞失效。 而壓力溫度修正儀則起到在高溫與低溫條件下減小并消除壓力負偏差的作用， 在較大工況壓力條件下， 仍可把偏差程度控制在合理范圍內(nèi)， 而早期燃氣流量計在20℃以下時會產(chǎn)生明顯的負偏差現(xiàn)象[3]。

3 燃氣流量計管理措施

3.1 安裝管理

在燃氣流量計安裝環(huán)節(jié)， 綜合采取設(shè)備質(zhì)控、工藝過程把控、 場所條件檢查與質(zhì)量驗收四項管理措施。 1） 設(shè)備質(zhì)控是在燃氣流量計安裝前， 對流量計外觀質(zhì)量、 規(guī)格尺寸、 型號進行詳細的檢查， 核查出廠合格證與鑒定證等資料文件， 確定燃氣流量計的編號、 型號等參數(shù)無誤， 在不存在質(zhì)量缺陷問題后， 才能夠?qū)⑷細饬髁坑嬐度氚惭b； 2） 工藝過程把控是設(shè)立相應(yīng)的質(zhì)控點， 安裝期間要多次檢查各處質(zhì)控點的作業(yè)質(zhì)量是否達標， 包括流量計出入口門閥安裝朝向、 流量計垂直度與水平位置偏差值、流量計前后水平管坡度等， 及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患并返工整改； 3） 場所條件檢查是對燃氣流量計安裝現(xiàn)場環(huán)境條件進行全面檢查， 著重檢查現(xiàn)場空氣濕度是否超標、 臨近區(qū)域是否安裝變配電等電器設(shè)備、 周邊是否堆放易燃易爆危險物品等[4]； 4） 質(zhì)量驗收是在燃氣流量計安裝完畢后開展多項功能性試驗， 以及對流量計安裝質(zhì)量進行全面檢查， 如民用戶膜式流量計高位與低位安裝時的表底離地高度不得小于1.4m和0.1m， 工商業(yè)用戶膜式流量計高位安裝時的表頂離地高度不得超過1.8m、 低位安裝時的表底離地高度不得低于0.1m。

3.2 維護管理

為始終維持良好、 穩(wěn)定的運行工況， 在燃氣流量計使用期間， 需要定期開展維護保養(yǎng)工作， 并建立起長效化維護保養(yǎng)機制， 對維護保養(yǎng)內(nèi)容、 流程、各類故障應(yīng)對方法進行明確規(guī)定。 一般情況下， 通用型號燃氣流量計的維修管理內(nèi)容由日常巡檢、 日常維護、 抄表三部分組成。 其中， 日常巡檢是設(shè)立專職巡檢崗位， 由巡檢員定期巡查各處燃氣流量計，清理流量計上的灰塵污漬、 觀察電池剩余電量、 檢查部件是否腐蝕生銹、 觀察現(xiàn)場環(huán)境是否存在強磁場和堆放易燃易爆危險品等安全隱患、 檢查部件泄漏情況、 觀察計數(shù)器是否卡阻和鉛封完好情況， 并更換嚴重老化部件與剩余電量不足的電池。 日常維護是定期對燃氣流量計進行全面檢查， 將流量計拆解為若干部件， 逐個檢查各部件使用狀況， 及時更換老化嚴重、 不堪使用的部件， 對松動部件進行緊固處理， 將故障隱患消滅于萌芽狀態(tài)， 維護時間根據(jù)燃氣流量計結(jié)構(gòu)組成、 型號款式而定， 如每隔半年對過濾器放散閥開展一次放散作業(yè)。 抄表則是委派抄表員定期前往現(xiàn)場抄錄燃氣流量計測量數(shù)值，根據(jù)供氣量水平與用戶類型來確定抄表頻率[5]。 例如， 每月必須開展一次以上的工商業(yè)用戶流量計超標作業(yè)， 在日供氣量超過1000m3、 處于500 ～1000m3區(qū)間、處于200 ～500m3區(qū)間時， 則每天抄表一次、 每周抄表兩次、 每周抄表一次。

3.3 遠程監(jiān)控管理

在早期燃氣流量計管理模式中， 受到技術(shù)限制，主要以人工管理方式為主， 要求巡檢員、 維修員等工作人員定期前往現(xiàn)場檢查燃氣流量計運行工況，致使管理成本高昂、 工作負擔較重。 同時， 管理時效性也存在改進空間， 很難在第一時間發(fā)現(xiàn)與解決問題， 產(chǎn)生更為嚴重的損失。 對此， 需要依托信息技術(shù)手段來推動燃氣流量計管理體系的創(chuàng)新優(yōu)化，建立遠程監(jiān)控管理機制， 管理人員可以遠程掌握各處燃氣流量計的實時工況， 第一時間發(fā)現(xiàn)問題、 委派專人前往現(xiàn)場處理， 具體可采取信息傳感與二維條碼兩項技術(shù)。 其中， 信息傳感是在燃氣流量計上加裝傳感器， 負責持續(xù)采集壓力、 溫度等參數(shù)的現(xiàn)場監(jiān)測信號， 系統(tǒng)后臺接收到監(jiān)測信號后， 經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)換為量化監(jiān)測值， 對比監(jiān)測值與額定值， 從而判斷燃氣流量計運行工況， 在發(fā)現(xiàn)異常監(jiān)測值后發(fā)送報警信號。 二維條碼是在燃氣流量計上設(shè)置固定格式的條形碼， 當燃氣流量計使用期間出現(xiàn)異常問題時， 用戶使用裝有指定軟件的手機掃描條碼，即可掌握流量計編號等基本信息， 將異常問題實時反饋至系統(tǒng)后臺、 移交給管理人員處理， 工作人員前往現(xiàn)場作業(yè)時也可使用有線掃描槍來查閱和編輯相關(guān)信息。

3.4 報廢管理

在燃氣流量計使用期間， 受到運行環(huán)境、 操作方法、 維護維修工作開展等諸多因素影響， 各臺燃氣流量計的老化磨損速度存在明顯差異， 實際使用壽命與平均使用壽命并不完全相符。 在這一背景下，工作人員如果完全按照平均壽命來確定燃氣流量計報廢時間， 容易因提前報廢而產(chǎn)生額外成本費用，或是因延遲報廢而明顯影響計量精度、 形成安全隱患。

因此， 需要加強報廢管理力度， 首先， 建立面向不同型號種類燃氣流量計的報廢標準， 確定燃氣流量計不堪使用、 滿足報廢條件后， 方可將流量計進行報廢處理， 在限定時間內(nèi)更換全新燃氣流量計用于替代。 一般情況下， 以銹蝕、 嚴重老化、 碰撞損壞、 讀數(shù)顯示故障、 運轉(zhuǎn)不暢等作為報廢標準，并對標準內(nèi)容進行完善補充。 以膜式流量計為例，在以天然氣或是液化石油氣作為介質(zhì)是， 分別把膜式流量計的最大使用壽命控制為10 年和6 年。 其次， 在燃氣流量計使用期間， 委派專人定期對流量計運行工況進行詳盡檢查， 如果未達到最大使用壽命的流量計存在銹蝕、 老化明顯等問題， 提交給法定機構(gòu)進行檢測， 將檢測不達標的燃氣流量計進行報廢處理[6]。

4 結(jié)語

綜上所述， 燃氣流量計的高效使用， 對提高燃氣公司盈利能力、 綜合管理水平與保障燃氣設(shè)備運行安全有著十分重要的現(xiàn)實意義。 燃氣公司理應(yīng)提高對燃氣流量計選型與管理工作的重視程度， 分析各類型燃氣流量計工作原理與優(yōu)勢， 根據(jù)實際需求來選擇最佳型號設(shè)備， 積極落實安裝管理、 維護管理、 遠程監(jiān)控管理和報廢管理等措施， 為我國燃氣事業(yè)發(fā)展保駕護航。