探索燃气区域计量降差增效的新途径

上海金山天然气有限公司 朱 强

随着城镇化进程的加快，天然气用户数量逐年增加，其中非居民营业用户增量尤为明显。由于用气量的不断增加，购销差量上所体现出来的经济效益问题越来越明显。有效控制购销差率是体现燃气销售企业管理水平的最佳途径，上海金山天然气有限公司经过两年多时间，探索区域燃气计量在购销上降差、增效的新途径，从而有效提高了企业的管理水平。

1 概述

燃气销售企业计量差居高不下困扰着自身的发展。就上海金山天然气有限公司而言，虽然近几年逐步加大计量增效力度，如加强门站一级/二级计量管理、户内无线远程计量管理、大企业 SCADA加体积修正仪计量管理等，这些计量措施的落实也确实在经营上收到了较好的效果，但还远远不够。为了进一步科学、合理地提高对燃气计量差的管理，上海金山天然气有限公司引入了先进的超声波计量表，用计量数据结合以往实际经验及管理办法来实现这一目标。即在公司范围内各管网进行等级计量的前提下，采用超声波计量表对区域进行区域计量试验，从而实现燃气计量上降差、增效的管理效果。

2 超声波计量计与涡轮流量计性能对比

目前大流量计主要使用涡轮流量计。为了测试超声波计量表与涡轮流量计的各自性能，在以下几个方面对二者进行了对比分析。

2.1 计量原理

涡轮流量计是速度式流量计中的主要种类，它采用多叶片的转子(涡轮)感受流体平均流速，从而推导出流量或总量；超声波流量计采用时差法进行流量测量，利用声波在气体中沿顺流传播的时间和沿逆流传播的时间差来进行流速测量。

2.2 测量范围

涡轮流量计测量范围是20 ～ 400 m3/h；超声波流量计测量范围为 2 ～ 300 m3/h(始动流量0.7 m3/h)。

2.3 日常管理

涡轮流量计的测量元件是转动的叶轮，并使用了轴承，在使用过程中应勤于加油，定期维护；超声波流量计由于结构简单，无可动部件，日常维护量几乎为零，从而提高了产品耐用性，降低了人工成本。超声波流量计和涡轮流量计性能对比汇总见表1。

表1 超声波流量计和涡轮流量计性能对比(口径同为80 mm)

3 应用实例

某一试点中心的天然气使用点较为分散，管道从总表房出去后在各个用气点都有分计量表计量。如食堂、工作室、操作室等地方均采用G2.5、G4、G6的皮膜表计量，另有锅炉采用G40腰轮表计量。

为探索区域计量在实际应用过程中的可靠性和先进性，在该试点中心的调压器(PRS-300-1SB-2/3)实施区域计量改造，以超声波流量计应用作为试点，取代下游的14台计量分表(12台膜式燃气表、2台腰轮表)。同时在超声波流量计后串联了1台涡轮流量计，以进行超声波流量计和涡轮表计量对比分析。该试点中心简图见图1。

图1 某试点中心流量计量流程示意

调压器出口配置1台精度等级为1.0级的某品牌智能一体型超声波流量计作为区域计量总表。为了取得最佳的测试效果，本项目委托燃气设备有限公司整体设计组装施工，尽量降低由于施工人员安装不当产生的相对误差。根据现场调压设备的使用情况，在进气口阀门后加装了整流器，超声波流量计前直管段＞3D，后直管段＞2D，超过安装整流器必须的直管段距离 100%，使得流场较为充分，流速平均。

4 实施成效

4.1 计量管理成效

从2017年5月10日当天的数据记录看到，压力值在102.2～103.1 kPa之间，温度值在16～21.3 ℃之间。超声波的瞬时流量显示值和涡轮表修正仪的瞬时流量显示值相差在1.2%左右，但对累计流量对比分析时却存在较大的影响，数据分析见表2(表2中输差率为超声波用气量和涡轮用气量的差值与超声波用气量的比值)。

表2 2017年5月10日累计流量数据对比

从试验过程中观察到，在整点分段进行累计流量对比时误差平均在5.2%左右。此测试是作为区域总表方式与涡轮流量计进行的对比测试，后面有多个用气单位，用气波动大，出现累计流量误差大的原因主要分析来自于涡轮流量计小流量无法计量造成。其中17:00－17:30这个时间段该试点中心用气量最小，超声波流量计计量为0.8 m³，而涡轮流量计没有任何计量属于漏计状态。所以在日常出现大表小流量现象情况下，超声波流量因始动流量较小，对购销差管理较为有利。

4.2 直接经济成效

区域超声波流量计在燃气计量上降差、增效的新途径不仅在计量表的选型及日常维护上有显著的经济效益，同时通过此次利用超声波流量计测量范围大的特点进行了测试，可以显见其显著的经济效益。

4.2.1 超声波计量数据作为贸易结算直接增加的效益

截止2019年5月采用超声波流量计作为试点中心区域计量，直接减少差量1.93万m3，每月平均减少差量 805 m3/月，直接收益金额累计为 7.57万元，每月平均增加3 000元。

4.2.2 超声波流量计与涡轮表流量计在计量上增加的效益

从试点周期可以看出超声波流量计与涡轮表数据上的优势，超声波流量计比涡轮表减少差量1.07万m3，每月平均减少差量446 m3/月。

5 结语

超声波流量计在燃气计量上降差、增效的新途径表明，在满足前后直管段条件下，单声道超声波流量计的性能得以体现，尤其在小流量计量方面比涡轮流量计更有明显优势。并且随着时间的推移，涡轮，腰轮流量计的计量精度一定会随之下降，而超声波流量计在精度稳定性方面则可以长期保持不变。

超声波流量计流量范围广，无论是新装用户或是旧表改造，都可以灵活的用小口径超声波流量计来替代大口径皮膜表和涡轮流量计，比如DN50超声波流量计就可以达到DN80涡轮流量计的量程范围。相对在管道选配，阀门及其他零配件的选择上可以降低成本，同时因其结构简单，无可动部件，在后期使用中能做到基本免维护，省心省力。

超声波流量计因其有超大量程比，本次通过探索其在燃气计量上降差、增效的新途径，若用作居民小区总表配合目前成熟的物联网数据远传技术，则可以实现整个城区输差的实时动态显示。如果用作商业圈区域计量，则可以进一步提高区域燃气计量差，从而提高燃气计量降差管理，也可以实时了解整个城市的输差、以及用气高峰等数据。在燃气公司管网运营调度管理、计量输差查找、管道泄漏安全等方面可以提供实时的数据支撑，以解决目前无法实现整个城市管网实时动态输差管理、管道破裂预知、调峰用气等难题。