燃气流量计性能及管理措施探讨

王超

（淄博港华燃气有限公司， 山东 淄博 255000）

燃气流量计作为传统靶式流量计配合信息传感器技术而研制的新一代力感应靶式流量计， 使用性能优异， 可以在复杂工况条件下长时间保持稳定运行工况， 当前已得到广泛使用， 是城镇燃气管网的重要组成部分。 与此同时， 现有燃气流量计型号种类多， 运行状态受到多方面因素影响， 如何选择适宜型号燃气流量计， 并做到对燃气流量计使用全过程的有效把控， 是当前亟待解决的重要问题， 也是推动我国燃气事业稳健发展的关键。

1 燃气流量计主要型号与性能质量

1.1 罗茨流量计

罗茨流量计凭借进出口间差压值实现测量目的，当燃气通过罗茨流量计时， 在差压驱动下对腰轮产生作用力， 驱动腰轮高速旋转， 在旋转过程中持续排出计量室内燃气， 最终通过配套积算器与传动机构来实现燃气体积计量目的。 相比于其他类型燃气流量计， 罗茨流量计有着计量精度高、 无需外部能源、 工作压力与流量大的优势， 计量精度高优势在于燃气流态情况下不对精度造成额外影响， 无需外部能源优势在于凭借燃气排出时所产生差压来驱动腰轮等部件运行， 且一般情况下的工作压力保持在0.6～1.2MPa区间内， 高压计的工作压力超过2.0MPa， 满足绝大多数场景的应用需求。 同时， 罗茨流量计还存在易出现转子卡死故障、 缺乏温压补偿功能、 不易安拆、 体积大的局限性， 普遍选择在罗茨流量计中额外安装过滤器与智能温压补偿器等配套装置。根据实际应用情况来看， 标准型号罗茨流量计的计量精度较高、 始动流量较小、 气质要求适中、 使用寿命较长， 剂量范围在1 ～3000m3/h 区间内， 量程比在20 ∶1 ～220 ∶1 区间内， 多用于高中压计量场景[1]。

1.2 涡轮流量计

涡轮流量计采取涡轮机构感知燃气运行速度方法来计量燃气体积， 燃气体积与涡轮转速呈现正比关系， 涡轮转速越快， 则燃气体积越大。 相比于其他类型燃气流量计， 涡轮流量计有着适用范围稳定、计量精准度高、 具备智能改造条件的优势， 当前主要用于天然气计量与液化石油气计量中， 并在改造后具备在线温压补偿等多项使用功能。 同时， 高精度涡轮流量计对运行条件与环境较为敏感， 如果气体密度、 气体温度与工作压力值等条件发生改动，都会在一定程度上影响计量结果准确度， 因而需要额外采取补偿措施， 以此减小外部条件对计量精度造成的影响。 例如， 在传感器上下游部分额外加装直管段， 在缺乏安装空间情况下设置整流器。 根据实际应用情况来看， 涡轮流量计使用寿命较长、 气体要求严格、 价格较为昂贵、 始动流量大、 计量精度高、 具备智能温压补偿装置， 一般情况下的计量范围在2.5 ～6500m3/h 区间内， 量程比在10∶1 ～50∶1 区间内， 进口表最大流量为25000m3/h， 采取数据脉冲频率信号方式来传递计量数据， 并具备强大的抗干扰能力， 主要用于复杂环境中完成燃气高压测量任务[2]。

1.3 膜式燃气表

膜式燃气表采在计量室内安装测量组件隔膜，凭借出入口间压力差来提供驱动力， 驱使燃气在出入口持续交替运动， 最终把燃气分隔为若干计量体积向外排放， 在排放期间控制计数器与传统机构来测量燃气体积。 相比于其他类型燃气流量计， 膜式燃气表有着易于安装、 量程宽、 无需外部能源、 不易出现卡表等故障问题、 结构简单的优势， 如无需额外安装过滤器。 然而， 此类燃气流量表同时也存在着体积大、 量程小、 维护检修操作繁琐、 皮膜随时间推移而持续张大的局限性， 当前主要应用于低压计量场景当中， 在长时间使用后容易出现计量负误差、 腐蚀、 渗漏等故障问题。 根据实际应用情况来看， 膜式燃气表的平均使用寿命较短、 无法在狭长开展维护检修作业， 安装要求适中， 未搭载配套智能温压补偿器， 计量精度一般， 正常情况下的量程在0 ～160m3/h 区间范围内。 但此类燃气流量计的采购价格较为低廉， 对燃气品质与运行条件要求较为宽泛， 量程比较大， 达到150∶1。

2 燃气流量计选型依据

2.1 压力

以最大工作压力作为燃气流量计选型的重要依据， 最大压力是流量计装置在常温条件与遭受冲击压力时所能承受的极限压力值， 如果实际工作压力超过燃气流量计的极限承受范围， 将由此引发装置破损等一系列问题出现， 存在质量安全隐患。 目前，在高压测量与中压场景中， 主要选用罗茨流量计和涡轮流量计。 而在低压测量场景中， 上述三类燃气流量计均可使用， 一般情况下选用采购价格较为低廉的膜式燃气表或罗茨流量计， 在计量精度、 始动流量等方面存在特殊要求时也可使用价格较高的涡轮流量计。

2.2 流量

在以流量作为燃气流量计选型依据时， 需要综合分析用气设备运行功率、 设备台数、 燃气温度与压力值等多项因素， 准确计算系统在最大工况与最小工况时的流量值， 对比流量值计算结果与各类标准型号燃气流量计运行参数， 从而确定最终的装置型号。 一般情况下， 需要在计算公式中导入标准状况气体体积流量、 标准大气压、 系统现场大气压力、介质绝对温度、 标准状态气体压缩系数等多项参数来计算工况状态下的气体体积流量值。 此外， 考虑到燃气流量计在使用期间偶尔出现超量程使用状况，如果用气设备工况流量和燃气流量计最大流量值二者完全一致， 在出现超量程等突发状况时， 可能会导致设备破损等问题出现。 因此， 需要预留一定比例的冗余流量， 把设备最大工况流量值控制为70%左右燃气流量计流量值即可， 且燃气流量计最小流量值也需要明显低于设备最小工况流量， 必要情况下， 则同时安装多款燃气流量计， 各款流量计负责完成指定流量段的计量任务。

2.3 计量精度

不同场景下的燃气流量计精度要求存在明显差异， 需要根据实际情况来确定计量精度要求， 在其基础上选择具体型号。 一般情况下， 对于生产企业，由于燃气用量较大， 需要安装具备较高精度的流量计， 以罗茨流量计和涡轮流量计为主。 而对于居民户流量计与工商户流量计， 燃气流量计精度要求较为宽泛， 仅需满足基本精度要求， 以膜式流量计为主， 偶尔选用价格适中的罗茨流量计。

2.4 安装条件

考虑到现代燃气流量计有着结构精密特征， 测量精度受到外部环境条件的明显影响。 因此， 在燃气流量计选型环节， 工作人员需要前往现场进行实地考察工作， 在现场环境条件正常时选用标准型号燃气流量计即可， 在现场存在高温、 电磁辐射等恶劣条件时， 则根据实际情况来选用具备良好耐热、抗辐射、 防震等使用性能的燃气流量计。

2.5 过滤器与压差温度修正仪

为维持燃气流量计良好运行工况， 切实满足使用需求， 应在燃气流量计中加装过滤器与压差温度修正仪。 其中， 过滤器起到过滤介质中各类杂质、提升介质洁净度的作用， 并在过滤器中设置差压计，根据差压计显示数值来判断前后气体压差值， 在压差超标情况下及时清洗过滤器滤芯、 避免过滤器堵塞失效。 而压力温度修正仪则起到在高温与低温条件下减小并消除压力负偏差的作用， 在较大工况压力条件下， 仍可把偏差程度控制在合理范围内， 而早期燃气流量计在20℃以下时会产生明显的负偏差现象[3]。

3 燃气流量计管理措施

3.1 安装管理

在燃气流量计安装环节， 综合采取设备质控、工艺过程把控、 场所条件检查与质量验收四项管理措施。 1） 设备质控是在燃气流量计安装前， 对流量计外观质量、 规格尺寸、 型号进行详细的检查， 核查出厂合格证与鉴定证等资料文件， 确定燃气流量计的编号、 型号等参数无误， 在不存在质量缺陷问题后， 才能够将燃气流量计投入安装； 2） 工艺过程把控是设立相应的质控点， 安装期间要多次检查各处质控点的作业质量是否达标， 包括流量计出入口门阀安装朝向、 流量计垂直度与水平位置偏差值、流量计前后水平管坡度等， 及时发现质量隐患并返工整改； 3） 场所条件检查是对燃气流量计安装现场环境条件进行全面检查， 着重检查现场空气湿度是否超标、 临近区域是否安装变配电等电器设备、 周边是否堆放易燃易爆危险物品等[4]； 4） 质量验收是在燃气流量计安装完毕后开展多项功能性试验， 以及对流量计安装质量进行全面检查， 如民用户膜式流量计高位与低位安装时的表底离地高度不得小于1.4m和0.1m， 工商业用户膜式流量计高位安装时的表顶离地高度不得超过1.8m、 低位安装时的表底离地高度不得低于0.1m。

3.2 维护管理

为始终维持良好、 稳定的运行工况， 在燃气流量计使用期间， 需要定期开展维护保养工作， 并建立起长效化维护保养机制， 对维护保养内容、 流程、各类故障应对方法进行明确规定。 一般情况下， 通用型号燃气流量计的维修管理内容由日常巡检、 日常维护、 抄表三部分组成。 其中， 日常巡检是设立专职巡检岗位， 由巡检员定期巡查各处燃气流量计，清理流量计上的灰尘污渍、 观察电池剩余电量、 检查部件是否腐蚀生锈、 观察现场环境是否存在强磁场和堆放易燃易爆危险品等安全隐患、 检查部件泄漏情况、 观察计数器是否卡阻和铅封完好情况， 并更换严重老化部件与剩余电量不足的电池。 日常维护是定期对燃气流量计进行全面检查， 将流量计拆解为若干部件， 逐个检查各部件使用状况， 及时更换老化严重、 不堪使用的部件， 对松动部件进行紧固处理， 将故障隐患消灭于萌芽状态， 维护时间根据燃气流量计结构组成、 型号款式而定， 如每隔半年对过滤器放散阀开展一次放散作业。 抄表则是委派抄表员定期前往现场抄录燃气流量计测量数值，根据供气量水平与用户类型来确定抄表频率[5]。 例如， 每月必须开展一次以上的工商业用户流量计超标作业， 在日供气量超过1000m3、 处于500 ～1000m3区间、处于200 ～500m3区间时， 则每天抄表一次、 每周抄表两次、 每周抄表一次。

3.3 远程监控管理

在早期燃气流量计管理模式中， 受到技术限制，主要以人工管理方式为主， 要求巡检员、 维修员等工作人员定期前往现场检查燃气流量计运行工况，致使管理成本高昂、 工作负担较重。 同时， 管理时效性也存在改进空间， 很难在第一时间发现与解决问题， 产生更为严重的损失。 对此， 需要依托信息技术手段来推动燃气流量计管理体系的创新优化，建立远程监控管理机制， 管理人员可以远程掌握各处燃气流量计的实时工况， 第一时间发现问题、 委派专人前往现场处理， 具体可采取信息传感与二维条码两项技术。 其中， 信息传感是在燃气流量计上加装传感器， 负责持续采集压力、 温度等参数的现场监测信号， 系统后台接收到监测信号后， 经过处理后转换为量化监测值， 对比监测值与额定值， 从而判断燃气流量计运行工况， 在发现异常监测值后发送报警信号。 二维条码是在燃气流量计上设置固定格式的条形码， 当燃气流量计使用期间出现异常问题时， 用户使用装有指定软件的手机扫描条码，即可掌握流量计编号等基本信息， 将异常问题实时反馈至系统后台、 移交给管理人员处理， 工作人员前往现场作业时也可使用有线扫描枪来查阅和编辑相关信息。

3.4 报废管理

在燃气流量计使用期间， 受到运行环境、 操作方法、 维护维修工作开展等诸多因素影响， 各台燃气流量计的老化磨损速度存在明显差异， 实际使用寿命与平均使用寿命并不完全相符。 在这一背景下，工作人员如果完全按照平均寿命来确定燃气流量计报废时间， 容易因提前报废而产生额外成本费用，或是因延迟报废而明显影响计量精度、 形成安全隐患。

因此， 需要加强报废管理力度， 首先， 建立面向不同型号种类燃气流量计的报废标准， 确定燃气流量计不堪使用、 满足报废条件后， 方可将流量计进行报废处理， 在限定时间内更换全新燃气流量计用于替代。 一般情况下， 以锈蚀、 严重老化、 碰撞损坏、 读数显示故障、 运转不畅等作为报废标准，并对标准内容进行完善补充。 以膜式流量计为例，在以天然气或是液化石油气作为介质是， 分别把膜式流量计的最大使用寿命控制为10 年和6 年。 其次， 在燃气流量计使用期间， 委派专人定期对流量计运行工况进行详尽检查， 如果未达到最大使用寿命的流量计存在锈蚀、 老化明显等问题， 提交给法定机构进行检测， 将检测不达标的燃气流量计进行报废处理[6]。

4 结语

综上所述， 燃气流量计的高效使用， 对提高燃气公司盈利能力、 综合管理水平与保障燃气设备运行安全有着十分重要的现实意义。 燃气公司理应提高对燃气流量计选型与管理工作的重视程度， 分析各类型燃气流量计工作原理与优势， 根据实际需求来选择最佳型号设备， 积极落实安装管理、 维护管理、 远程监控管理和报废管理等措施， 为我国燃气事业发展保驾护航。