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          燃氣流量計選型注意事項

          摘 要:討論城市燃氣氣源由人工煤氣向天然氣轉化時,各類用戶的流量計選型問題,并以鎮江為例,對燃氣流量計的選型進行了實例分析,提出了相關選型的建議。


          1 引言

          隨著“西氣東輸”工程的建設,天然氣將逐步被引入沿線城市,各城市的氣化率及銷氣量也將逐步提高,以鎮江市為例,2010年供氣量將達2億m3,此時供銷差變化1%,將影響燃氣公司的利潤近400萬元,隨著市場的日趨成熟,燃氣公司與上游的交割氣量,雙方都很重視,計量也相對準確,供銷差的一個決定因素是各類用戶的計量準確性,要保證計量的準確,流量計的選型是根本。


          2 流量計選型的基本原則

          2.1 計量真實、準確

          2.1.1 流量計的計量范圍合理

          每一臺流量計都有一個在誤差范圍內的標準計量區間、最基本的始動流量值,流量計選型時,要滿足下游用戶的用氣特性,要求用戶的最大用氣流量不超過其最大量值,最小用氣流量要大于其最小量值,至少要大于流量計的始動量值,用戶的正常用氣量最好選在量程的20%~85%的范圍內。

          2.1.2 流量計的計量值客觀、真實

          燃氣進行貿易結算都是基于某一狀態下的基準值,現中石油與下游燃氣公司進行貿易結算的標準溫度、壓力參數為:壓力p0=101.325kPa,溫度T0=293.15K,而用戶的用氣工況時的溫度、壓力與貿易結算的標準狀態不相同,可選用理想狀態方程式換算:

          tu1.jpg --- (1)

          為便于換算,可將燃氣流量換算公式簡化為:

          tu2.jpg --- (2)

          式中:

          V0— 貿易結算標準狀態下的燃氣體積流量,m3/h;

          V— 工作狀態下的燃氣體積流量,m3/h;

          p— 工作狀態下燃氣的絕對壓力值。若計量過程中有波動,則為燃氣實際平均絕對壓力值,p=p表+p',kPa;

          p表— 現場壓力計讀出的燃氣壓力值,kPa;

          p'— 當地大氣壓力值,kPa;

          T— 燃氣的實測絕對溫度。若計量過程有波動,則為燃氣實際平均絕對溫度,K;

          T=t+ 273.15K ;

          t— 現場讀出的燃氣平均攝氏溫度,℃。


          從式(2)可以看出,燃氣壓力每增加1kPa或溫度每降低2.9℃,貿易結算的流量值都將增加1%。一般情況下流量計出廠時不具備溫度和壓力自動修正功能,所以,流量計選型時,設計人員還必須根據用戶用氣時要求的額定工作壓力、全年用氣時間段的平均氣溫有針對性地確定溫度及壓力的補償修正。中石油公司與燃氣公司關于氣量決算的標準溫度定為293.15K,在明確要進行溫度修正的同時,還要告訴廠家進行溫度、壓力修正的標準值,這樣,才能確保流量計真實、準確的計量。


          我公司在門站所選用流量計為設計壓力40MPa,G1600和G250的進口渦輪流量計,并選用流量修正計算機進行溫度、壓力修正,將有關數據遠程傳送至中控室。


          2.2 流量計經濟耐用

          現燃氣流量計主要類型有容積式(皮膜表和羅茨表)、速度式(渦輪表)、振動式(渦街表和旋進旋渦表)、差壓式(孔板流量計)、超聲波流量計和靶式流量計。根據鎮江的情況,主要選用前三種。不同類型的流量計具有不同的儀表特性(精確度、重復性、線性度、計量范圍、壓力損失、上下限流量、響應時間等)和流體特性(流體壓力、溫度、密度、粘度、磨蝕、腐蝕、結垢、臟污等),要求的安裝條件(管道布置方向、流動方向、上下游直管段的長度、管徑、維護空間、過濾排污等輔助設備)和使用條件(環境的溫度、濕度、腐蝕性、安全性、電磁干擾、防爆等)不一樣,其價格、費用(購置費、安裝費、維護費、檢定費、運行費及使用年限)也各不相同,所以流量計選型時要綜合考慮氣源的性質、流量計的特性、管網壓力級制和用戶的經濟承受能力等因素。常用流量計的性能特性及安裝要求見表1。

          表1 常用流量計主要性能比較

          tu3.jpg


          3 民用戶的燃氣表選型

          目前,鎮江市民用戶所使用的燃氣器具一般有雙眼灶及熱水器,燃氣雙眼灶具的總熱負荷約7kW,折算成天然氣的耗氣量為0.7m3/h(天然氣的低熱值按35.58MJ/m3計),熱水器主要為8L/min或10L/min的,其熱負荷一般為16或22kW,折算成天然氣的耗氣量為1.7或2.2m3/h,那么,居民家用燃氣器具總的耗氣量(天然氣)在2.4~2.9m3/h之間,其最小用氣量約0.028m3/h,大于G2.5皮膜表的最小流量,建議民用戶家用燃氣表選用G2.5型的。


          4 普通公建用戶的流量計選型

          4.1 單位食堂或餐飲用戶

          這類用戶的燃氣器具數量較多,用氣量波動較大。最大用氣量在65m3/h以下,燃氣配管直接從低壓管網接入、灶具額定工作壓力為2kPa(焦爐氣為1kPa)的建議選用G65以下的皮膜表,經濟實用;最大用氣量雖然<100m3/h,但灶前壓力>3kPa,或最大用氣量>100m3/h,建議選羅茨表并帶溫度、壓力補償。


          鎮江市現有焦爐氣用戶主要以民用戶和餐飲用戶為主,對使用智能表和普通羅茨表的部分餐飲用戶(焦爐氣1kPa)進行了比較,天然氣用戶灶具額定工作壓力為2kPa,假設溫度為標準溫度,存在2%供銷差。因此在實際運用中,用氣量<25m3/h時選用皮膜表:用氣量>25m3/h時選用羅茨表,將來條件允許時進行溫度、壓力補償。如最大用氣量>100m3/h,選用羅茨表并帶溫度、壓力補償。


          4.2 采暖、熱水鍋爐及空調直燃機用戶

          該類用戶用氣壓力一般在5~16kPa,用氣量較大,以最小的一體化空調直燃機(熱負荷為840MJ/h)為例,用氣量約為25m3/h天然氣,最小運行負荷一般在額定負荷的45%以上,用戶一般僅1~2臺燃燒設備。最大用氣量<300m3/h,建議選用羅茨表,并帶溫度、壓力補償,安裝在調壓器后。最大用氣量>300m3/h,氣源為天然氣時,建議選用帶溫度、壓力補償的智能型渦輪流量計;若用焦爐氣,建議選用帶溫度、壓力補償的智能型旋進流量計,且安裝在調壓器前,旋進流量計阻力損失較大,選型時可降低一個規格。


          鎮江市區內已嚴禁使用燃煤鍋爐,近年來柴油、液化氣價格漲幅較大,為天然氣用戶發展提供了良好的市場環境,市區的采暖、熱水鍋爐用戶現均使用焦爐氣,考慮不久將使用天然氣,結合性價比,最大用氣量在300m3/h以上采暖、熱水鍋爐用戶均選用帶溫度、壓力補償的智能型渦輪流量計,如鎮江第四人民醫院鍋爐房一臺熱水爐一臺蒸汽爐,調壓器出口壓力10kPa,總流量1000m3/h,始動流量20m3/h,選用了帶溫度、壓力補償的渦輪流量計,假設溫度為標準溫度,用戶每天用氣4h,供銷差為10%,每年的補償量為14萬m3。


          5 普通小工業用戶的流量計選型

          該類用戶的最大用氣量可能并不大,一般小于300m3/h,但燃燒設備多,最小用氣量可能不到最大用氣量的5%,用氣壓力一般在5~20kPa,建議選用羅茨表并帶溫度、壓力補償?,F印染廠使用300m3/h(焦爐煤氣)的羅茨表,調壓器的出口壓力控制在4000kPa,未進行溫度、壓力補償。假設溫度為標準溫度,用戶每天用氣6h,供銷差為4%,每年損失2.5萬m3,在今后置換過程中這些小型工業用戶的流量計將逐步加設溫度、壓力補償。


          6 大型公建用戶及工業用戶選型

          該類用戶一般指用氣壓力在6~20kPa,最大用氣量>600m3/h的工業及大型公建用戶,用戶不僅單臺設備用氣量大,設備數量也較多,單臺機組最低用氣量一般不低于額定用氣量的45%,在最大用氣量的10%以上,如氣源為天然氣,選用帶溫度、壓力補償的智能型渦輪或旋進流量計均可以。


          現市內一些大型工業用戶均安裝渦輪流量計,新安裝的鈦白粉廠工業窯爐,調壓器出口壓力10kPa,選用兩臺帶溫度、壓力補償的進口渦輪流量計(Q=1600m3/h)。假設為標準溫度,用戶每天用氣6h,供銷差為10%,每年的補償量67.2萬m3。


          在實際工作中,除綜合考慮用戶燃燒器具的多少、用氣量的大小、用氣的特性外,還要考慮所選流量計對氣質的適應能力,特別是燃燒器具比較多的食堂或餐飲用戶,其最大用氣量要計算準確,否則不利于準確計量,建議對該類飲食公建用戶的流量計選型時可保守些,以確保流量計的計量準確。

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