城镇燃气常用流量计及特点分析

＊姜晓凯

（中石化天然气分公司河南天然气销售中心 河南 457000）

1.前言

城镇燃气输差是城镇燃气企业管理的一项重要指标，直接关系企业的经营效益，体现出企业的整体管理水平，而计量器具的选型及准确性是影响供销输差的最重要的因素。城镇燃气因为其用气受季节温度、居民生活规律、工厂生产周期等因素影响比较大，用气存在很大的不均匀性，用气高峰与低谷差距明显，这就对流量计的计量下限和上限有很高的要求。本文将介绍城镇燃气常用的一些流量计，重点介绍其原理及计量特性，针对不同的用气环境选择合适的流量计，从而确保计量准确性，减少企业供销输差，提高企业经营效益。

2.城镇燃气用气规律

(1)受季节温度影响规律

温度对天然气使用的影响主要体现在低温时需采用燃气壁挂炉或者集中锅炉供暖，导致天然气使用量激增，而夏季用气量则处于低谷。以濮阳市某燃气公司城区用气为例，冬季单日用气总量可达6.5万立方米，而夏季单日用气总量低至3万立方米，冬季为夏季用气量的2倍有余。

(2)受居民生活影响规律

居民生活做饭是天然气使用最多的用途，天然气使用量受居民做饭影响具有明显的高峰和低谷。一般小区每天早6点至早7点，中午11点至12点，晚上5点至7点时间段为用气高峰，其余时间段为用气低谷，晚高峰用气时间久、用气量大。休息日及节假日的用气高峰及低谷差别更加明显。

由于流量计都存在计量范围，即计量下限和上限，以上规律导致终端用气存在很大的不均匀性，高峰低谷差距大，极易造成“大马拉小车”“小马拉大车”等走计量下限和上限的现象，甚至超量程运行，形成计量误差，长期运行给燃气公司带来供销输差。

3.城镇燃气常用流量计

城镇燃气系统一般从门站下气后进入城市中压管网，自中压管网分支进入小区调压柜，经过调压成为低压进入小区管网，最终进入民用户。计量系统主要包含门站交接表、门站监督表、调压柜表、入户皮膜表（商户计量表）四级，称为“四级计量、三级输差”管控。结合城镇燃气供气压力低、波动大的特点，经常使用的城镇燃气流量计主要有膜式流量计（皮膜表）、气体腰轮流量计（罗茨表）、涡轮流量计、旋进旋涡流量计、涡街流量计、超声波流量计等。

(1)膜式流量计

工作原理：膜式流量计（皮膜表）属于容积式流量计，是利用气体在表内流动过程中的压力差作为驱动力，燃气表由左右两侧相同的两个气室组成，每个气室被柔性膜片分成相同的两个小测量室。当气体依次进入四个小测量室时，驱动膜片来回摆动。膜片的摆动带动双曲柄摇杆机构，使阀盖转动，从而使测量室循环充气和排气，从而使燃气表循环运动。通过偏心齿轮带动计数器计数，从而显示体积。

特点：膜式流量计主要应用于用气量比较小的居民及小商业用户，其型号从G1.6至G40均可使用。随着技术的革新，目前普遍采用NB-IOT技术的物联网远传表，可以实现远程抄表、远程控制以及温度补偿功能。

适用范围：适用于居民及小工商业用户，用气压力比较小的用户（一般在0.5kPa至20kPa之间），用气最大流量在40m3/h时优先选择膜式流量计，最大流量100m3/h不推荐膜式流量计。

(2)气体腰轮流量计(罗茨表)

气体腰轮流量计（罗茨表）是城镇燃气使用最广泛的流量计，主要由外壳、腰轮组件（即内部测量元件）、齿轮与计数组件等构成。工作原理是利用两个腰轮，把流体分割成单个的体积部分连续输送，利用齿轮和计数组件计量出流体总体积量。

当有气体进入流量计时，在进出口压差的作用下，两个腰轮将进行旋转。当进气压力大于出气压力时，两个腰轮旋转，从而将气体排出。当两个腰轮各完成一周的转动时所排出的气体体积为一个值，重复过程到计数装置实现累计流量计量。

特点：气体腰轮流量计是城镇燃气目前测量精度比较高的流量计之一，一般准确度达到1.0级或更高；流量范围宽，流量比可达1:60；气体腰轮流量计对气质要求比较高，上游一般须安装相应规格的过滤器并定期清洗。可水平或者垂直安装，垂直安装时气流应自上而下。该表灵敏度高，其小流量的始动流量低。

适用范围：气体腰轮流量计的最佳测量范围为40～650m3/h，在用气负荷最大流量在大于40m3/h小于300m3/h的范围时，宜优先选用气体腰轮流量计；由于其量程比宽，可广泛用于高压、中低压管道气体的计量，多用于工业用户、锅炉房、商业用户或负荷变动大的设备计量，压损比较大，计量时要求带温度补偿及压力补偿。

(3)涡轮流量计

当天然气通过流量计时，在天然气的动力推动作用下，流量计的叶轮开始旋转，叶轮旋转速度与体积流量近似成比例，通过测量叶轮的旋转数可得到通过流量计的气体的体积，常用的为智能涡轮流量计，结合电磁感应原理，利用磁敏传感器从同轴转动的信号轮上感应出与体积流量成正比的脉冲信号，经流量积算仪进行处理后显示流量。

特点：具有体积小巧、测量精度高、测量范围大、量程比窄小的特点，多用于计量高、中压管道中气体。与同规格的皮膜表、罗茨表相比较，具有始动流量较大、工作压力高等特点。一般需在计量前设置整流器，并在流量计前后设置直管段。

(4)旋进旋涡流量计

工作原理：当流体以一定速度进入流量传感器进口途经旋涡发生体时，流体被迫发生旋转运动，从而产生旋涡流，旋涡流在管中旋进，到达收缩段因节流原因使旋涡流加速，当旋涡流进入扩散部分时，因回流作用被迫进行二次旋转，产生涡流进动。旋涡流的旋转频率与流体的流速关系为线性，并成正比。传感器检测到微弱的电信号，并经前置放大器整形、放大、滤波后变成脉冲信号进行输出，由流量积算仪进行计数处理并显示。

特点：压力损失较大，适用于介质压力较高（5kPa-30kPa以上）的场合使用；流量量程比为15:1，但初始计量流量较高，不宜用于始动流量低的场合，如居民小区、小商户等。流量计安装维修方便，可水平或垂直安装，垂直安装时，介质流向自下而上，需在流量计前配置较长的直管段。一般下游直管段不宜小于1D，上游直管段不小于5D，如安装场所不能满足上述要求，可在流量计之前安装流动调节阀。

(5)涡街流量计

工作原理：涡街流量计主要构件为旋涡发生体，当流体以一定速度流经发生体时，在发生体的下游产生一对涡列，交替出现且排列整齐，称为卡门涡街，先在发生体一侧产生，继而在另一侧产生，旋涡的释放频率与流过发生体的平均流速及发生体的宽度有关，释放频率与流速之间存在一定的关系，系数为斯特劳哈尔数，通过测量旋涡的频率，经流量积算仪计算可得流体的流速。

特点：涡街流量计为速度式流量计，检测传感器不直接接触被测介质，性能稳定，可靠性高；由于压损小，且输出的脉冲信号与流量成正比，因而无零点漂移，精度比较高；但该流量计测量范围比较小，量程比约1:10，对前后直管段要求低。

(6)超声波流量计

超声波流量计是利用超声脉冲的传输特性（速度、相位）进行流体测量，时差法超声波流量计是目前最广泛使用的，利用传播时间差与被测流体流速之间的关系就可计算出流体的流速，进而计算出流体流量。超声波流量计在大口径大流量测量方面有比较突出的优势。但随着技术的进步，目前正逐渐适用于城镇燃气小流量范围的计量。

特点：相比较于传统的气体涡轮、罗茨等流量计，具有精度更高、体型更小、始动能量更低、压损更小、量程比更宽、性价比高、性能更可靠等优点，相信今后将在城镇燃气领域逐渐普及。

4.结束语

本文简要介绍了城镇燃气行业计量的特点，常用的膜式流量计、超声波流量计等共六种流量计的工作原理、使用特点、适用范围等内容，对城镇燃气从业者针对不同的场合、不同的用户流量计选型提供借鉴和参考，从而选择出性价比高、测量精度高、量程范围最优、性能最可靠的流量计，进而达到减少运营维护成本、较少供销输差率，提升城镇燃气企业经营效益，减少燃气企业与用户之间的计量纠纷，实现燃气企业与用户之间共赢、和谐发展。