流量測量的行業特點及其對儀表的要求

.2流量測量的行業特點及其對儀表的要求

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2.2.1 鋼鐵行業流量測量的特點  

鋼鐵行業時耗能大戶，大量燃料在各種爐窖內燃燒，還需要助燃空氣，有的屬富氧燃燒，需要吹入氧氣。有的爐子燃燒產生大量的荒煤氣，經洗滌除塵等處理后，送到另一些爐窖作燃料。因此，助燃氣體流量、煤氣流量、煙道氣流量等占了很大比例。這些測量對象流體壓力低、流速低、密度低。管徑大，要準確測量有一定難度，尤其是煤氣，往往含水量、含塵量較高，有的還含有焦油，有的煤氣管道內有排不盡的水，這些都要求儀表有適應能力，不能因凝液析出而影響測量，不能因灰塵而發生故障。  

廠制水流量測量對象也有其特點，測量結果多半用于過程監視與控制，度要求不高，但穩定性、可靠性要求高。有時口徑較大，常常選用均速管差壓式流量計和夾裝式超聲流量計。  

2.2.2 電力行業中的流量測量特點  

（1）與發電有關的蒸汽流量測量 此類流量測量的特點是流體溫度高，壓力高，連數兆瓦的小機組蒸汽溫度都要達到420℃以上。盡管經常有新型流量計推出，但多數原理流量計承*如此嚴酷的工作條件。目前還是節流式差壓流量計穩穩地占據著這塊傳統領地。  

由于此類測量對象流量變化范圍不大，經常是滿載滿發，所以差壓式流量計范圍度較小地弱點不會帶來實際影響。  

（2）供熱網中地蒸汽流量測量 熱電廠供熱網中所用地流量計，由于流體溫度和壓力均大大降低，所以可以選擇的空間大大擴展，但由于沿襲電廠儀表選型的傳統，多數對象仍選用節流式差壓流量計，部分選用渦街流量計。  

2.2.3 石油和化工行業中流量測量的特點  

①多數石化和化工企業有防爆要求，即使被測流體本身不是易燃易爆物質，但整個區域屬易燃易爆場所，因此儀表選型時應符合防爆規程。  

2.2.4 石油儲運行業的流量測量特點與要求  

石油儲運行業也是流量儀表的一大用戶，每年數以億噸計的成品油從油庫經計量后轉運到加油站或下一級油庫然后再經計量發送到zui終用戶。數以萬計的加油站偏布各地，每個加油站都裝有數量不等的加油機。  

成品油主要油汽油、柴油、煤油、潤滑油、航空汽油等品種。由于接收油品的槽車、槽船或車輛的油箱等都是裝在可移動的設備上，因此油品經流量計計量后通過鶴管、撓管之類的柔性管道發送到接收方。因為油品屬易燃易爆物質，安全是人們關注的首要問題。由于高速流動的油品與管件及管道內壁摩擦易產生靜電，因此，管路設計中應有靜電接地措施，將所產生的靜電電荷導入大地。靜電接地系統還要求與發油控制系統聯鎖，一旦靜電接地失靈，立即停止發油。除此之外，石油儲運行業流量測量還有下面的特點與要求。  

①被測介質昂貴，對計量度要求高，一般要求達到±0.5％R。  

②除重油、渣油之外的其他成品油都較清潔。發油時管道中的油品流速較高而且較穩定，因此容易得到較高的計量度。  

③計量數據用于貿易結算，因而要求計量結果的顯示供需雙方都便于觀察，從而體現公平和透明。  

有些計量表如加油機，除了顯示發油總量外，還應同時顯示單價和總價。  

④流量測量儀表大多與批量控制設備配合使用，可以按預先設定的發油量進行自動控制，如本書第五章所討論的批量控制系統。新型的加油機還配有讀卡設備和打印機，以便讀出用戶預先購買的IC卡中剩余金額，并在此金額即將用完時通知控制系統，關閉閥門。加油完畢自動打印加油報告。  

2.2.5 供水行業的流量測量特點  

水廠從河流、湖泊或水庫抽取原水，需根據原水計量結果向國家支付費用。水廠的成品是自來水，自來水的管理和分配網上需大量大口徑流量計。這些測量對象有下列特點。  

①計量數據用于貿易結算，測量度要求高，按照GB/T 17167的規定應達到±2.5％R的度（見表2.3）。對于大口徑計量表，有些用戶要求高達±0.5％R。  

②設置在原水和自來水主管道上的流量計，口徑大，為減少泵送費用，要求阻力小。  

③對測量范圍度要求高。家庭用戶均為間歇使用，即使是大的企事業機構，日夜之間、不同季節之間、生產、經營、管理或服務的各個不同階段，耗水量也差異很大。  

④環境惡劣，大口徑管道通常為埋地敷設，因此流量計大多數被安裝在儀表井中，稍有不慎就會出現雨水淹沒儀表地事件，所以，流量計應有IP68的環境防護能力。  

⑤原水潔凈程度較差，壓力不高，在大口徑管道中低速流動的條件下，管壁上易積淤泥，所以儀表設計選型應考慮淤泥的影響，工程設計和安裝時應考慮淤泥的清理。  

目前的儀表選型意見趨于一致，用于貿易結算的大口徑流量計，選用電磁流量計，它能全面滿足上述各項要求，小口徑水流量測量選用旋翼式水表。  

2.2.6 天然氣流量測量的特點及其對儀表的要求  

天然氣作為一次能源，在世界一次能源結構中的比重逐年上升。發達國家一般已達到30％～40％，因此天然氣貿易交接計量所涉及的金額是巨大的，引起上的廣泛重視。為了保證天然氣生產及利用企業的貿易計量公正合理，維護貿易雙方的正當權益，歐洲zui早制訂了EN1776：1998《天然氣測量系統基本要求》。我國在這一標準基礎上也制訂了相應的標準GB/T18603－2001《天然氣計量系統技術要求》。  

天然氣計量系統具有下列主要特點和基本要求。  

防爆要求 流體易燃易爆，可能的危險區域應按GB3836.1進行分級，在危險區域內，任何儀表和電器設備選型和安裝都應符合GB3836的規定。  
不中斷供氣要求 為了保證連續輸氣，不能因計量儀表維修等中斷供氣，計量站和計量回路宜設置旁通，對于重要的大流量用戶，推薦采用并聯雙計量回路。旁通閥和并聯雙計量回路上游閥或（下游閥）應選擇關閉性能好、耐用、有檢漏裝置的截斷閥，避免非計量流失。  
工況的多樣性 天然氣從采集、處理、運輸到分配的各個環節都需要計量，采集環節流體臟污，氣體帶液甚至混有固相。不同的氣井壓力差異大。運輸環節流體壓力也較高，但分配到zui終用戶處，壓力可能將得很低。因此，不同環節的流量測量應了解清楚流體工況和具體條件，不能一概而論。  
不同的準確度要求 天然氣計量屬大宗能源計量，而且流量值越大，涉及到的結算金額越大。而所配置的計量儀表的價格與準確度有關，準確度越高，價格也越高，計量值相對較小的計量系統，一般承但不起價格昂貴得多的高準確度儀表，因此，只能降低要求，但仍應達到有關標準的要求。表2.1所列是不同等級的天然氣計量系統儀器儀表配備指南。表2.2是不同等級的計量系統配套儀表準確度要求 ［ 4］ 。  
表2.1 不同等級的天然氣計量系統儀器儀表配備指南  

設計能力q nv （m3/h）（標準參比條件）  
 q nv =≥500  
 5000≤q nv ≤50000  
 q nv ≥50000  
  
1.用于測量的校驗用系統例如串聯標準流量計  
   √  
  
2.溫度轉換  
 √  
 √  
 √  
  
3.壓力轉換  
 √  
 √  
 √  
  
4.Z轉換  
 √  
 √  
 √  
  
5.發熱量和氣體質量的確定  
   √  
  
6.每一時間周期的流量記錄  
  √  
 √  
  
7.密度測量（代替2、3、4）  
   √  
  
準確度等級  
 C級（3.0）  
 B級（2.0）  
 *（1.0）  
  

2.“√”建議配套內容。  

參數測量  
 計量系統配套儀表準確度等級  
  
*（1.0％）  
 B級（2.0％）  
 C級（3.0％）  
  
溫度  
 0.5℃  
 0.5℃  
 1℃  
  
壓力  
 0.2％  
 0.5％  
 1.0％  
  
密度  
 0.25％  
 0.75％  
 1.0％  
  
壓縮因子  
 0.25％  
 0.5％  
 0.5％  
  
發熱量 ①  
 0.5％  
 1.0％  
 1.0％  
  
工作條件下體積流量  
 0.75％  
 1.0％  
 1.5％  
  

當供用氣雙方用能量流量交接時需要配套的項目。  
計量系統不同的輸出量類型和計量單位 計量系統由天然氣流量計和進行不同參數測量的變送器、流量計算及確定各輸出參數的轉換裝置組成，根據系統的組成和需要，輸出量可以是：標準體積流量、質量流量和能量流量。標準狀態體積流量以Nm 3 /s為單位；工作狀態體積流量以m 3 /s為單位；質量流量以kg/s為單位；能量流量以MJ/s為單位 ［ 4］ 。  
天然氣組分變化 由天然氣組分變化引起的標準狀態密度變化，壓縮因子變化，都將影響流量測量準確度，因此在計量值大的計量系統中，應根據天然氣組分穩定度定時取樣，進行全組分分析。  
超壓縮因子變化 天然氣超壓縮因子F Z 是因天然氣特性偏離理想氣態定律而導入的修正系數。超壓縮因子不僅受流體溫度、壓力影響，而且隨天然氣組分變化。因此應實時計算其數值。  
實流校準 天然氣干線流量計主要特點為高壓（2Mpa以上）、大口徑（DN150以上）、高度（0.5級以上）。我國從塔里木到上海的輸氣干線總長為4000多公里，壓力為10Mpa，管徑為DN1000，這些特點要求輸氣干線流量計應具有高度、穩定可靠的計量系統和配備相應的校準裝置。  
實流校準應在與實際操作條件相近的條件下進行，然而，如果將條件差異鎖引起的不確定度估算考慮在內，在不同條件下校準的也是可行的。  

在計量值大的計量站，應在計量管道上串聯安裝一套校準用附加流量計，以便定期進行實流校準。  

2.2.7樓宇中的流量測量的特點  

樓宇自動化系統中地測量流量 在樓宇自動化系統中，對進出重點設備或裝置地流體流量進行測量，測量結果用于設備運行狀態監視、控制和設備管理。測量結果一般不用于貿易結算，所以對測量度要求不高。儀表一般由樓宇自動化工程公司選型，主要考慮地是安裝方便、價格和儀表故障后不影響系統運行。  
以能源計量為目的地流量測量 樓宇中地自來水、燃氣、燃油等要靠外部供給，空調冷凍水、熱水、冷卻水等要供給用戶使用，自己發生地蒸汽有時還外供到其他單位，因此，需對這些流體進行計量，計量度必須滿足貿易結算的要求，計量結果用于對外收費的表計，還應按規定進行強制檢定。  
由于空調用冷凍水溫度不是很低，一般為5～6℃的淡水；空調用熱水主要用于采暖、洗澡、洗簌等，所以溫度不是高，大多在90℃以下，這樣的使用要求和流體條件，合理的選型是電磁流量計。  

2.2.8企業能源計量器具性能要求  

GB/T17167規定了企業能源計量器具性能要求，其中不同用途流量計準確度要求如表2.3所示。  

表2.3企業能源計量器具性能要求（流量計部分）  

計量器具類別  
 計量目的  
 準確度要求  
  
油流量表  
 進、出企業的結算  
 汽油、柴油、原油0.35％  
  
分廠（車間）和重點用能設備  

能耗考核  
 汽油、柴油、原油0.5％  
  
重油、渣油2.5％  
  
氣（汽）體  

流量表（裝置）  
 進、出企業的結算  
 煤氣、天然氣2.0％  
  
蒸汽2.5％  
  
分廠（車間）和重點用能設備能耗考核  
 煤氣、天然氣2.0％  
  
蒸汽2.5％  
  
水流量表  

（裝置）  
 進、出企業及企業內部車間、重點用水設備的凈水計量  
 2.5％  
  
企業排放污水的計量  
 5.0％  
  
溫度計  
 用于水溫、氣溫、汽溫及廢氣、乏汽、廢水排放溫度的計量  
 2.0％  
  
壓力表 ①  
 用于氣體、液體及蒸汽壓力的計量  
 1.0％～2.5％  
  

①與氣體、蒸汽質量計算相關的壓力表，其準確度不得低于1.0％。  

當計量器具是由傳感器（變送器）、二次儀表組成的測量裝置或系統時，見表2.3給出的準確度應是裝置或系統的準確度（裝置或系統未明確給出其準確度時，可用傳感器與二次儀表的準確度按誤差合成方法合成 ［ 7］ ）。  

能源作為生產原料使用時，其計量器具的準確度應滿足相應的生產工藝要求。  

能源計量器具的性能必須滿足相應的生產工藝特點及使用環境要求，如抗腐蝕、耐高溫、耐振動、防粉塵、抗電磁干擾等。