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1、天然气计量仪表 仪表运行维护工程部 杨松柏,天然气的计量仪表-1容积式流量计:内部具有构成一定标准体积的空间，这个空间由仪表壳的内壁和流量计转动部件一起构成。当流体通过流量计时，流体不断充满具有定容积的计量室，由于在流量计进出口之间存在一定的压力差，流量计的转动部件在这个压力差作用下将产生旋转。在这个过程中，流体一次次地充满流量计的“计量空间”，然后又不断地被送往出口。在给定流量计条件下，该计量空间的体积是确定的，并推动腰轮(或活塞、齿轮、膜片等)往复转动。只要测得转动部件的转动次数，再由计数器累计流体充满计量室的次数就可以得到通过流量计的流体体积的总流量累计值。膜式燃气表、腰轮表等属于容积式
2、流量计。,天然气的计量仪表-2 速度式流量计:速度式流量计利用被测流体流过管道时的速度冲动流量计叶轮或涡轮，使它们转动。流体速度快，单位时间内叶轮或涡轮转数就多；速度慢，叶轮轮或涡轮转数就少。叶轮或涡轮的转数与流量有较稳定的函数关系。测得叶轮或涡轮单位时间转数就可获知流体流量。除上述两种外，还有利用电磁流量计、旋进漩涡流量计、超声波、激光、同位素作媒介的流量计。,天然气的计量仪表-3 差压式流量计:差压式流量计是在流体流动的管道中装有一特制装置(如孔板、喉管等)。流体流过时，该装置前后两部分产生差压，差压大小与流量有定函数关系。即差压大，流量大；差压小，流量小。测量出差压即可计算出流量。差压流
3、量计分为：定差压式和节流式(或变差压式)两类。转子流量计属于定差压式流量计；节流装置与差压变送器组成的流量计属于节流式流量计。,天然气的计量仪表-4 质量流量计:质量流量计是用于计量流过管道流体的质量流量，主要有：科里奥利式质量流量计，利用流体在振管内产生的科氏力，采用测量科氏力方法得到流体质量流量。热式质量流量计，在流体管壁外设置热源，利用流动气体传递热量质量的关系，在其上下游产生温度变化而得到气体的质量流量。冲量式质量流量计，利用流体在一定的高度下落的冲量产生的力，采用测力方法得到质量流量。质量流量计可以直接得到质量流量，较多地用于生产过程参数计量、检测和过程控制。,膜式燃气表 机械式膜式
4、燃气表计量原理 当流动的气体经过燃气表时，受到管道摩擦及机构的阻挡，内部的燃气会在燃气表进出口两端产生压力差，通过这个压力差推动膜式燃气表的膜片在计量室内运动，并且带动配气机构进行协调配气，使得膜片的运动能够连续往复的进行，膜式燃气表通过内部的机械结构，把直线往复运动转变成圆周运动，再通过圆周运动带动机械滚轮计数器转动；膜片每往复一次，就排出一定量气体，最终滚轮转过一个技术单元，实现滚轮旋转计量显示效果。,膜式燃气表 电子式膜式燃气表计量原理 预付费膜式燃气表采用的是在机械基础上，增加电子计量的方式，通常情况下，会在机械滚轮上，并在最高精度位置装有磁铁，并且在滚轮的上下方装有两个干簧管，当磁铁
5、没到达干簧管位置时，俩干簧管断开；当磁铁转到其中一个干簧管位置时，干簧管吸合。按如上电路示意图配置，就会输出如右图部分的电路波形S0、S1，单片机对这俩组波形进行判断，即可得出气表的工作状态。当S0,S1相继出现一个低脉冲时，判断为有效的脉冲计量，此时即可对预存的燃气购买量进行减操作；当S0（或S1）输出的两个脉冲之间，S1(或S0)没有输出脉冲，可判断燃气表S1（或）S0出现故障，应做一些故障处理，如报警，关阀等操作。,膜式燃气表 特点 计量准确、误差稳定、灵敏度高、安全可靠、使用寿命长等特点。检定周期 1）、对于最大流量qmax10m3h的燃气表只做首次强制检定，限期使用，到期更换。a）以
6、天然气为介质的燃气表使用期限一般不超过10年；b）以人工燃气、液化石油气等为介质的燃气表使用期限一般不超过6年。2）、对于最大流量qmax10m3h的燃气表的检定周期一般不超过3年。,膜式燃气表的选型,1.正确选定燃气表的容量规格燃气表能达到标准规定的技术指标要求之最大流量叫燃气表的容量。制造厂商根据用户各种要求按标准生产不同容量规格的燃气表。一般来说，不可能生产出一种规格燃气表而能适应各种使用要求。例如：J1.6C型燃气表其公称流量为1.6m3/h，最大额定流量为2.5m3/h。这样的燃气表就不可能满足一个大企业、饭店的使用要求。燃气表在超容量、超出允许条件情况下使用，就不能保证实现其功能。
7、,容量的选取应根据用气量最大耗量来决定。正常燃气表容量的选择应该是燃气表最大额定流量的20%70%范围内进行选择。计算最大容量时不仅要看到眼前，还要考虑到今后燃气用途的发展。如不仅要满足眼前燃气灶、热水器耗气量的要求，还要考虑到燃气烤箱、燃气壁挂炉等使用的可能性。计算燃气耗量还要以下述几点作为依据：,（1）燃气的种类不同的燃气有不同的热值。即一立方米完全燃烧所放出的热量不同。显而易见，燃气热值高，耗用气量就少。如果燃气热值低，烧同样一壶水至沸点需要耗用气量就多。因此，在选型时应考虑使用稍大一些的型号。我国目前使用的燃气主要有三种：人工煤气、天然气和液化石油气。由于各地的燃气产地、制造不同，它的
8、组分也不同。所以它的热值也不一样。在我国这三种燃气的热值大约是：人工煤气：35004500千卡/m3；天然气：80008600千卡/m3；液化石油气：2200027000千卡/m3。,（2）燃气燃烧器具的用气量：我国燃气燃烧器具有很多，如工业燃气炉等。而居民使用的燃气器具主要有：灶具、热水器、壁挂炉、烤火炉、烤箱等。双眼燃气灶的耗气量人工煤气双眼灶：1.251.75m3/h；天然气双眼灶：0.30.8m3/h；液化石油气双眼灶：0.180.3m3/h。热水器的耗气量人工煤气：2.53m3/h；天然气：0.81.6m3/h；液化石油气：0.30.6m3/h。家庭对燃气的需求量人口的多少，环境温度
9、的高低也是燃气表选型时应考虑的一个因素。人口多，当然需要煮熟的食品、热水也就多，耗气量当然就大；环境温度底，需要增加的热量就多，耗气量也需增大；居民户所居住的房屋面积越大，取暖时所需的耗气量也就越大。目前，从我国居民户来看，大都是一家三口人，要用一个双眼灶，一个热水器。对于天然气、液化石油气来说，选用1.6型燃气表，其最大额定流量为2.5m3/h，比较合适。如果在外加取暖设备和居住面积大（别墅区）应选择更高型号的燃气表，如2.5型、4型、6型的燃气表。,2.燃气表的使用寿命是选型时应考虑的问题表的寿命是由耐久性体现的。我国国家标准规定B级表耐久性为2000小时。燃气表的寿命长短取决于其内部结构
10、、零件选材、加工的工艺方法和防腐处理措施（如电镀、电泳、喷漆等）。特别是膜片的耐燃气腐蚀性能和耐疲劳次数影响最为显著。,3.选择高精度、高可靠性的燃气表使用燃气表的目的就是为了计量。计量不准确就失去用表的意义。高精度是指燃气表的计量的准确性、重复性和灵敏性；高可靠性是指燃气表的耐高压性和防盗性。燃气表计量精度取决于其设计的合理性、零件选材的正确性，还与制造工艺、过程质量控制等多方面因素有关。具体来说采购商应到生产厂家进行实地考察。一个生产条件好的供应商应有先进的制造设备，有由精密设备组成的装配流水线，有保证测试条件的恒温恒湿计量车间，有先进的测试仪器和标准量值可靠的传递系统，有功能齐全的理化实
11、验室和先进的检测检验控制手段，有高素质、高能力的人才队伍，这样才能生产出高精度、高可靠性的燃气表。,4.选型时应注意的其他问题燃气表选型还应注意到使用压力的高低，国内燃气管道在终端用户常为3kPa左右，在膜式燃气表的使用压力范围之内。如果管道的使用压力超过膜式燃气表使用压力，应考虑选用其他表型的燃气表。,燃气表的安装与使用,1.安装前应具备的条件（1）燃气表有出厂合格证、检定证。（2）外观不得有污损、凹陷和破裂。（3）表号、计数器应清晰完整。（4）出厂封印或检定封印完好。（5）距检定期不得超过国家标准规定的时间。（6）燃气表前、后管路系统安装、吹扫和试压工作完毕。,2.安装的位置燃气表的安装设
12、置部位应满足维修、换表、抄表的要求；同时燃气表应安装在通风好、避风雨、防日晒、少震动、无强磁场干扰、温度变化不剧烈（远离热源和冷源）和无腐蚀性气体的环境里。（1）安装前燃气表应单独用空气进行密封性检查，空气压力不得超过表的最大耐压。严禁用氧气等易燃易爆或有毒有害气体进行试漏。（2）安装在燃气管道上的燃气表，严禁用明火检漏。（3）燃气表应安装在干燥通风的地方，工作环境温度为-1040。严禁将燃气表安装在卧室、浴室内，也不得将燃气表安装在对表有腐蚀的环境。,（4）燃气表安装位置与炉具及其他火源应有足够的安全距离。在安装时应注意使表壳顶部箭头方向同气体流动方向一致，不得安反。（5）表前应装有表前阀，
13、以保证燃气供应部门可以换表维修、检查和计量部门周期检定，亦可以在必要时切断气源。（6）燃气表应垂直安装，不得有明显倾斜现象。（7）燃气表应安装在管道的高点，以防冷凝液体进入表内。（8）接头管处也应加以铅封。以防私自拆动损坏造成危险，也防止偷气的可能。,膜式燃气表常见故障及处理 1、死表的原因:(1)因运输、搬运、安装时碰撞等原因,使滑盖翘起。(2)曲柄连杆机构有脱落或固定处有移位。(3)螺钉松落、外来物卡死传动机构。解决方法：(1)煤气表的运输和拆封不应受到剧烈冲击，并按照规定运输贮存。(2)煤气表放在仓库内保存，应在原包装的条件下，放置在台架上，叠放高度不超过5箱。(3)拆箱后单只包装的煤气
14、表叠放不超过5只。2、漏气原因：(1)上盖和壳体结合部位处不严密。(2)侧盖和壳体结合部位密封不紧。(3)密封圈损坏或老化。解决方法：(1)更换密封圈后把上盖和壳体或侧盖和壳体重新结合好。(2)根据JJG577-2005膜式燃气表检定规程进行密封性试验，煤气表在承受1.5倍公称压力下，持续时间不少于3min，不得漏气。,3、示值超差原因：(1)表内皮膜老化、变形,引起计量室体积缩小而产生正误差变化。(2)煤气杂质、湿度等造成密封胶老化，内部漏气，从而使机械阻力过大而产生负偏差。调整方法:主要通过调整传动齿轮。4、基本误差调整：基本误差是煤气表十分重要的指标，它的优劣直接反映煤气表计量准确度的高
15、低。基本误差的调整由于存在零件和装配误差，用同样方法装出的煤气表也存在不同的计量误差，要使计量误差都符合JJG5572005检定规程要求，必须进行调整。调整膜式煤气表基本误差的方法，一般采用更换中心齿和调整齿。由于这种方法只改变煤气表计数器的传动比，机芯内的装配状态并没有变动，所以这种方法从理论上讲只改变基本误差曲线，不改变基本误差曲线的形状。,腰轮流量计 结构原理 被测气体进入流量计进口后，会在计量腔内形成压力差，从而驱动叶轮转动，叶轮每旋转一周就会有固定体积的气体从出口排出，气体的体积流量和腰轮转子的转速成线性的关系。通过精密的齿轮传动，经磁耦合器传递给计数器，从而累积流过流量计的气体的体
16、积量，实现计量的目的。,腰轮流量计 性能特点 优点：具有测量准确度高，量程比宽，被测气体的密度和粘度的变化对仪表示值和准确度影响小，对仪表前后直管段要求不高，缺点：主要是体积大、笨重、进行周期检定较困难。压损较大，运行中有振动。仪表传动机构复杂，制造要求高，关键件易磨损。腰轮流量计需定期清洗和添加、更换润滑油。检定周期 准确度等级为0.2级或0.5级的流量计，检定周期为2年；其余等级的流量计检定周期为3年。,腰轮流量计安装1）彻底吹扫管道中的杂质，如沙粒、铁屑、铁锈、焊渣等；2）流量计安装于管道之前,先检查流量计内部腰轮转动是否灵活；3）流量计上游必须安装过滤器并定期清洗；4）安装流量计时，应
17、考虑安装伸缩管或波纹管消除管路应力引起的流量计变形；5）如果不允许中断气体的供应，建议设置旁通管路，以便对流量计进行维护；6）应保证管道与流量计出口、入口的连接同轴安装；7）安装后运行前，必须加润滑油。请在卸压状态下从注油口注入润滑油至油窗中线（注意不能多加）；8）没有特殊要求罗茨表出厂是左进右出，上进下出，如果反向安装的，订货时需要另外说明。,腰轮流量计使用维护1）、定量加油，同时确认油的质量未变质。2）、运行与注意事项启动：为防止压力冲击损坏流量计，必须做到有压启动，步骤如下关闭流量计后面的阀门，缓慢开启流量计前面的阀门，使气体充满流量计；有旁通管道的打开旁通管道；缓慢开启流量计后面的阀门
18、，使其在小流量下运行，观察其是否正常；流量计运行稳定后，关闭旁通阀，用流量计后面的阀门调节流量值。过范围保护：流量计能承受逐步增加的过范围此时除加速磨损外不会造成内部损坏，然而管道加压，排气或清洁时发生的极限气体流速会使流量计内部转子突然加速，从而引起流量计严重损坏，因此需要缓慢加压和启动。,腰轮流量计常见故障排除,涡轮流量计 结构原理 气体涡轮流量计是基于气体流动速度来测量气体体积流量的仪表。当被测气体进入流量计时，气流在整流器作用下得到整流并加速。流动的气体在涡轮叶片上产生压力差，推动涡轮沿轴旋转，其转速与管道平均流速成正比。通过轴和齿轮的作用，旋转着的涡轮转子驱动八位数字的机械式计数器进
19、行计数，并由磁簧开关输出低频脉冲。如图所示，气体涡轮流量计主要结构为：机械计数器 磁性联轴器 涡轮 流量计表体 整流装置 机芯等组成。,涡轮流量计 性能特点 准确度高，重复性好；输出脉冲信号，无零点漂移，抗干扰能力强；可获得很高的频率信号（0.34kHz），信号分辨力强。范围度宽，中大口径可达20：150：1，小口径为10：1或20：1。结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大。适用高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表。难以长期保持校准特性，需要定期校验。不适于脉动流和混相流的测量。对被测介质的清洁度要求较高。检定周期 气体涡轮流量计检定周期为2年。,涡轮流量计安装 1）在流量计装入管
20、道前，并用吹气的方法检验叶轮转动是否灵活平稳。2）流量计在开始安装前，特别是安装在新管路或经维修的管路上时，首先应清扫管道，去除所有的沙粒、焊渣、铁屑等其他杂质。3）如果需要在涡轮流量计附近的管线上做焊接工作，则必须将涡轮流量计拆下来方可进行。4）流量计安装时务必保证涡轮流量计与管道同轴，且各螺栓受力均匀，以免影响密封效果。为了得到准确的测量结果，必须保证没有密封件从法兰凸入管道。5）安装涡轮流量计时，注意使气体流动方向与壳体上箭头所指的方向一致。6）在涡轮流量计的上下游都应安装一段公称直径与流量计的公称直径相同的直管段，长度要求一般不小于2DN。,涡轮流量计使用维护1）、带润滑系统的气体涡轮
21、流量计需不定期对流量计进行加油润滑。2）、运行与注意事项 启动：为防止压力冲击损坏流量计，必须做到有压启动。同腰轮流量计。3）对于安装在户外的气体涡轮流量计，为了防风雨，应对其提供适当的保护措施。4）建议气体涡轮流量计的实际使用流量应在流量计的最大额定流量的2080范围内。若出现涡轮流量计以超过最大流量（Qmax）20的流量过载运行的情况，持续时间不能超过半小时。为了使涡轮流量计免遭因流速太高而造成的破坏，应尽量避免过载。,涡轮流量计常见故障排除,孔板流量计 结构原理 在管道内部装上孔板或喷嘴等节流件，由于节流件的孔径小于管道内径，当流体流经节流件时，流速截面突然收缩，流速加快。节流件后端流体
22、的静压力降低，于是在节流件前后产生静压力差，该静压力的流体流量之间有确定的数值关系，符合Q=K.P。用差压变送器(或差压计)测量节流件前后的差压，实现对流量的测量。,孔板流量计 性能特点 结构易于复制，简单牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉等，整套流量计由节流装置，差压变送器和流量显示仪（或流量计算机）组成。它们可以分别由不同厂家生产，易于形成规模生产，经济效益高，各部分组合非常灵活，但是孔板流量计亦有一些重大缺点：输出信号为模拟信号，重复性不高，对整套流量计的精确度影响因素多且错综复杂，因此精确度提高的难度很大。其它缺点为范围度窄，压损大，现场安装条件要求高等。检定周期用几何检验法检定
23、节流装置的周期一般不超过2年，对计量单相清洁流体的标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利管、文丘利喷嘴，根据使用周期可以延长，但一般不要超过4年。用传感器及节流装置经系数检定的周期一般不超过2年。用差压计或差压变送器检验法检定的周期一般不超过1年。,孔板流量计安装1）、节流件前后直管段应该是直的、光滑。如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正系数。2）、为保证流体的流动在节流件前1D出形成充分发展的紊流速度分布，而且使这种分布成均匀的轴对称形。3）、节流件上游侧为敞开空间或直径2D大容器时，则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D(15D)。若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时，则
24、除在节流件与局部阻力件之间设有符合规定的最小直管段长1D外，从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D(15D)。4）、接上信号线、电源线；5）、开启进口、出口阀门，进出口阀门开度要一致；6）、打开不锈钢三阀组平衡阀，缓慢开启孔板高低压端的阀门，待流体通过流量计后关闭不锈钢三阀组平衡阀即可。,孔板流量计使用维护在安装前，必须经过计量检定，在确认符合各项技术指标要求的情况下，方可严格按照信号管路及差压计的安装要求安装。投入使用时，必须在信号管路各最高处的排气阀中排除空气。定期清洗信号管路和差压式流量计，清除一切杂物。投入使用前，应检查零位。检查零位时，关闭仪表阀上的两个导压阀并打开平衡阀
25、，若发现零位偏移，应查明原因，予以调整。若发现差压式流量计的示值与被测值有明显差异，应全面检查和调修，并重新进行计量检定。应按检定规程的要求，对差压式流量计进行周期检定。差压式流量计在停止运行后再投入使用时，必须按上述步骤进行。,孔板流量计常见故障排除,超声波流量计 结构原理 超声波流量计的基本原理是超声波在流动的流体中传播时，就载上流体流速的信息，因此，通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，分为时差式（测量顺流和逆流传播的时间差）、相差式（测量顺流和逆流传播的相位差）、频差式（测量顺流和逆流传播的循环频率差）、多普勒超声波流量计（以物理学中的多普勒效应为工作原理，适合于对两相流的测量）。
26、,超声波流量计 性能特点1）无阻挡，无可动部件，无压损，无示值漂移现象，量程比很宽；2）不受气体压力、温度或组分变化的影响，在最低使用压力下校准后，就可在全范围内使用；3）不受气体中固体颗粒和液滴的影响；4）重复性好，准确度高，线性好，可采用多次反射并将声程加长；5）单片机系统有自检测与自诊断功能，易于实现通信；6）相对于管轴线是绝对、轴对称的，不受安装方位，速度分布和涡流的影响；7）对有超声干扰的场合慎用。检定周期超声波流量计检定周期为2年。,超声波流量计安装1）由于流量计所直接测量流速为线流速，只有流速分布均匀，无外界噪声干扰，才能保证仪表的测量准确度，所以应选择满足下列条件的场所定位:(
27、a)上游10D、下游5D以上直管段(水平、垂直、斜管都可)。(b)上游30D内不能装泵、阀等扰乱流动设备。2）流量计的安装就是探头的安装，应根据表头提供的参数仔细安装，方法有“距离法”和“时间法”两种。(a)“距离法”又可分为两种:一种适用于管道条件较好，可用“V”法提高测量准确度；如固定使用则可采用另一种方法即“Z”法测量，以提高声波信号的接收强度。(b)以“时间法”安装由于不以几何位置为准，因此对管道清理工作要求不很严格。安装时，分别将两探头涂油固定在管道两侧，用手紧贴管壁在距另一探头0.5D左右处上下左右缓慢移动，当位置正确后，显示稳定的三位数字与给定值接近，固定探头工作即为正常。,超声
28、波流量计使用维护（1）零流量的检查 管道流体静止，且周围无强磁场干扰、无强烈振动的情况下，面板显示为零，此时自动设置零点，消除零点漂移，运行测量时务必做零点消除设置。（2）流量计的定期校验,超声波流量计常见故障排除,质量流量计 科里奥利式质量流量计 直接或间接测量在旋转管道中流动的流体所产生的科氏力就可以测得质量流量。这就是科里奥利质量流量计的基本原理。科里奥利式流量计精度和稳定度较高，量程比也比较大，但是其性能价格比低。一般只用于压力高于2MPa的气体流量的测量，且燃气行业很少使用。,质量流量计 热式质量流量计 热式采用热扩散原理，其典型传感元件包括一个热式传感器，一个自动补偿气体温度变化的温度传感器。当这两个传感器浸入被测介质中时，其中温度传感器用于感应介质温度（Ta），热式传感器被电子加热单元加热到比介质温度（Ta）高的一定温度（Tb），并始终保持一个恒定温差（T=Tb-Ta）。当介质流速发生变化时，从热式传感器带走的热量随之改变，为保持T 不变，电子加热单元需要供给热式传感器的功率随之变化。,使用于气体比热稳定、气体成分单一、压力较稳定的气体，同时该设备开机时必须先预热。并且由于发热元件暴露在被测量气体中，要求气体成分高度清洁。,谢谢！,
