燃气计量基础知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,燃气流量计基本知识,2013年度培训,陈寿安,天津市燃气热力规划设计院,2013.09,.,燃气流量计基本知识 .,1,第1章 一般介绍,第2章 皮膜表,第3章 罗茨流量计,第4章 涡轮流量计,第5章 设计选型,目 录,.,目 录.,2,在贸易计量中，计量设备作为买卖用气双方的一杆计量公平秤，必须做到科学、公正、公平、公开。在计量设备的选择时必须严格遵守中华人民共和国计量法规，严格执行并遵守买卖用气双方在签订用气合约中的某些约定，严格执行行业管理、行业法规上的相关条款、规定，按照有关的技术参数、计算数据选择计量方式与计量仪表设备，避免人为因素影响所产生的投资浪费与计量精度误差，降低各分计量表与总计量表之间因不同计量工况和选用不同计量表具所产生的系统精度误差，为管理部门在搞好计量降差工作奠定基础 。,1.1、,一般介绍,.,在贸易计量中，计量设备作为买卖用气双方,3,CMC是“中华人民共和国制造计量器具许可证”标志， 是“China Metrology Certification”的英文缩写，意为中国制造计量器具许可证。,标志的含义是“中华人民共和国计量器具许可证”。,外圈“C”表示“中国”的英文缩写。,内圈“M”表示“计量器具”的英文缩写。,内圈“C”表示“许可证”的英文缩写。,CMC是制造计量器具许可证标志， 是China Metrology Certification的英文缩写，意为中国制造计量器具许可证。取得制造计量器具许可证的企业，可在其生产的计量器具上标注CMC标志。该标志表明：计量器具制造企业具备生产能力计量器具的能力，所生产的计量器具准确度和可靠性等指标符合法制要求。,GBT18603-2001 天然气计量系统技术要求,.,CMC是“中华人民共和国制造计量器具许可证”标志， 是“Ch,4,天然气计量要求,计量器具类别,计量目的,准确度等级要求,气体流量表,（装置）,进出用能单位的气体能源计量,煤气 2.0,天然气 2.0,蒸汽 2.5,GB/T 17167-2006,用能单位能源计量器具配备和管理通则,.,天然气计量要求计量器具类别计量目的准确度等级要求气体流量表进,5,误差与准确度等级,流量计的允许（相对）误差去掉“”号及“%”号后的数值叫做流量计的准确度等级。,目前我国流量仪表准确度等级的划分为九级，,即：0.02，0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0。,.,误差与准确度等级流量计的允许（相对）误差去掉“”号及“%”,6,燃气的计量方式有三种方式：体积计量、质量计量、能量计量：体积计量是以“标准立方米”为单位的燃气计量；质量计量是以kg为单位的燃气计量。能量计量是以“热值”为单位的燃气计量。,目前国外的很多燃气贸易计量主要采取“能量计量”方式；（LNG国际贸易MMBtu）。,CNG的压力高达20MPa以上，只有质量流量计才能完成这样高压下的计量。CNG的计量是首先测量出气体的质量，然后除以气体的绝对密度，换算成标况流量。,换算公式：标况流量=气体质量/气体密度。,.,燃气的计量方式有三种方式：体积计量、质量计量、能量计量：体积,7,当前、燃气贸易交接计量的方式有按能量计量和按体积(质量)计量几种，作为能源的燃气，人们关注的是它的热值，即发热量，我国的燃气体积计量技术及其标准化已经接近国际水平。为了使我国燃气计量方式与国际惯例接轨，在国内尽快实行燃气能量计量显得非常必要。,2008年12月31日，GB/T22723-2008天然气能量的测定国家标准正式发布，并于2009年8月1日起实施。,.,当前、燃气贸易交接计量的方式有按能量计量和按体积(质量)计量,8,工程标准状态：由于中国的燃气贸易计量是以体积为单位，而燃气的体积受温度和压力的影响发生涨缩。为了公平贸易，中国燃气行业确定：温度20，压力101.325KPa（一个大气压）为燃气的标准状态。燃气在这一标准状态下进行体积贸易交接。,燃气的标况体积：燃气在标准状态（温度20，压力101.325KPa）下的体积。Nm,3,燃气的工况体积：燃气气在工况温度和压力下的体积。 折算标准状态（温压补偿作用）m,3,.,工程标准状态：由于中国的燃气贸易计量是以体积为单位，而燃气的,9,输差即燃气供销差：购进燃气量与销售燃气量之差。购进燃气量与销售燃气量的差量称为供销差量（输差量），亦称绝对输差；供销差量与购进气量之比称为供销差率（输差率），亦称相对输差。输差是燃气企业的一项综合指标，它直接影响燃气企业的经济效益，体现着燃气企业的综合管理水平。,输差的计算公式是：,供销差率=,（购进燃气总量-销售燃气总量） 100%,购进燃气总量,.,输差即燃气供销差：购进燃气量与销售燃气量之差。购进燃气量与销,10,常用的燃气计量仪表,1.容积式流量计,膜式流量计（家用煤气表）、罗茨式流量计等,2.速度式流量计,涡轮流量计、超声波流量计、涡街式流量计等,3.差压式流量计,孔板流量计,.,常用的燃气计量仪表.,11,2.皮膜表,皮膜煤气表是气体进入煤气表腔后，经气体分配通道进入膜合，推动合成橡胶膜片运动，当膜片摆动时将另一侧气体排出表外，同时通过传动机构使主轴产生旋转运动进而带动计数器累计计量，皮膜煤气表有分为民用皮膜煤气表和工商业用大皮膜煤气表。,涉及产品规范：,GB/T 6968-2011 膜式燃气表,CJ/T112-2008 IC卡膜式燃气表,JJG 577-2012 膜式燃气表,.,2.皮膜表皮膜煤气表是气体进入煤气表腔后，经气体分配通道进入,12,.,.,13,皮膜表结构和原理,JJG 577-2012,原理和结构,燃气表属于容积式气体流量计，它采用柔性膜片计量室方式来测量气体体积流量。在压力差的作用下，燃气经分配阀交替进入计量室，充满后排向出气口，同时推动计量室内的柔性膜片作往复式运动，通过转换机构将这一充气、排气的循环过程转换成相应的气体体积流量，再通过传动机构传递到计数器，完成燃气累积计量功能。,基表主要由外壳、膜片计量室、分配阀、连杆机构、防止逆转装置、传动机构和计数器等部件组成。,防止逆转装置,燃气表应装有防止逆转的装置，当气体流人方向与规定流向相反时，燃气表应能停止计量或者不能逆向计数。燃气表应能承受意外反向流而不致造成正向流计量性能发生改变。,.,皮膜表结构和原理JJG 577-2012原理和结构.,14,燃气进入燃气表和从燃气表排出，应该是流量均匀、压力稳定。采用适当的机构并根据上述的工作原理，以达到连续运行的目的。各种类型的燃气表，有相同的工作原理但有不同的构造。,在一个运动周期中，每个计量室连续充气两个过程(即充气两次)，排气二个过程(即排气两次)；每一个过程必然有两个计量室同时充气，另两个计量室同时排气，但是，两个充气计量室的相位差为90，另两个排气计量室的相位差也为90，四个计量室连续交替地充气、排气。,同一个皮膜相隔的两个计量室必然是一个充气、另一个排气，或一个排气、另一个充气。两侧相对称的两个计量室在同一过程内，必然是一室在前，另一室在后。,和其他容积式流量计相同，燃气表是利用流体流动过程中的压差为动力，由滑阀切换气流流向，推动膜片往复摆动、带动连杆机构，将膜片的摆动变成主动齿轮的连续转动，最后由计数 器显示，以实现对气体流量的计量。,.,燃气进入燃气表和从燃气表排出，应该是流量均匀、压力稳定。采用,15,.,.,16,.,.,17,.,.,18,单户居民耗气,快速热水器升数：在0.1MPa水压及额定气压下，温升25时，热水器每分钟的出水量（L/min）。一般有5、6、8、10、12、16升等规格。,对应耗气约为0.9、1.07、1.43、1.78、2.14、2.85Nm,3,/h。,燃气灶：两眼和两眼以上的燃气灶和气电两用灶应有一个主火，其实测折算热负荷：普通型灶3.5 kW；红外线灶3.0 kW。按照3.5kW计算约为0.71Nm,3,/h。（GB 16410-2007 家用燃气灶具),也就是即使同时工作，最大16升的热水器+燃气灶双眼同时开，也就3.56Nm,3,/h。现在J2.5最大为4Nm,3,/h。（J1.6可10升+双眼灶）,.,单户居民耗气快速热水器升数：在0.1MPa水压及额定气压下，,19,.,.,20,IC卡表显示内容,.,IC卡表显示内容.,21,皮膜表检定周期,JJG 577-2012,对于最大流量Qmax10 m,3,/h 且用于贸易结算的燃气表只作首次强制检定，限期使用，到期更换。以天然气为介质的燃气表使用期限一般不超过10 年。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。,对于最大流量Qmax16 m,3,/h 燃气表的检定周期一般不超过3 年。,.,皮膜表检定周期 JJG 577-2012对于最大流量Qma,22,JJG577-2005（废）,JJG577-2012（,取消,计量等级，采用准确度等级,）,.,JJG577-2005（废）JJG577-2012（取消计,23,燃气计量表与燃具和设备的水平净距应符合下列规定：,1 距金属烟囱不应小于80cm，距砖砌烟囱不宜小于60cm；,2 距炒菜灶、大锅灶、蒸箱和烤炉等燃气灶具灶边不宜小于80cm；,3 距沸水器及热水锅炉不宜小于150cm；,4 当燃气计量表与燃具和设备的水平净距无法满足上述要求时，加隔热板后水平净距可适当缩小。,详见：CJJ94-2009,.,燃气计量表与燃具和设备的水平净距应符合下列规定：.,24,皮膜表优缺点,皮膜表的优点是：,（1）皮膜表的最大优点是量程比较宽，可以达到1：160，特别适用于流量变化很大的用户。,（2）皮膜表另一个优点是价格低廉。,皮膜表的缺点是：,（1）工况计量，没有温压修正。对于平原地区带来压力计量损失，对于寒冷地区带来温度计量损失。,（2）低温室外环境下，由于结构、材料等方面问题皮膜表转速偏慢，带来计量偏差。,.,皮膜表优缺点皮膜表的优点是：.,25,3、罗茨流量计,罗茨流量计又叫腰轮流量计，是一种容积式流量计。它内部设计有构成一定容积的计量室空间，利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。,容积式流量计是一种具有历史悠久的流量仪表，具有对上游流速分布不敏感，测量精度高，可用于高粘度流体并直接得到流体累计流量等特点。,.,3、罗茨流量计罗茨流量计又叫腰轮流量计，是一种容积式流量计。,26,点击动画,位置1：当下转子以反时针方向转到水平位置时，气体进入计量室和转子的空间,位置2：下转子在水平位置，底部室内存有一个固定体积的气体,位置3：当上下转子继续旋转时，底部计量室内气体被排出,位置4：与上述过程同时，上转子以顺时针旋转至水平位置，仪表上部计量室存有与底部相同体积的气体。每对转子旋转一周，排出等体积气体4次。,所以，当被测气体进入流量计入口端，推动转子旋转，每转动一周就有一定体积流量从出口排出，这就是旋转派量工作原理。转子转动经磁性联轴系统传递给机械计数器，从而累积流经计量室的体积量，达到计量的目的。,.,点击动画位置1：当下转子以反时针方向转到水平位置时，气体进入,27,产品参照标准,JB/T7385-94,气体腰轮流量计,JJG633-2005,气体容积式仪表检定规程,SY/T6660-2006,用旋转容积式气体流量计测量天然气流量,.,产品参照标准JB/T7385-94.,28,气体腰轮流量计的基本结构,.,气体腰轮流量计的基本结构.,29,.,.,30,.,.,31,气体腰轮流量计特点,测量准确度高，气体腰轮流量计是所有检测气体流量仪表中测量精度最高的一种仪表,无接触旋转，避免了磨损，所以重复性好,计量精度不受流体状态（震动、脉动）影响，流量计前后无须直管段，抗干扰能力强,压力损失小，起步流量低，量程比宽,一旦发生故障，压损急剧上升，有利于及时发现尽早排除减小损失,大规格仪表，体积大、笨重、拆装不便,.,气体腰轮流量计特点测量准确度高，气体腰轮流量计是所有检测气体,32,为了定量分析由于漏流的存在对误差特性的影响，可假设通过间隙的漏流量为q。当以流量qv通过流量计的气体总量为V时，通过间隙漏过流量计的总漏流量V为,也就是说，当腰轮气体流量计存在漏流时，通过计量室排出的（气体）总量由公式可知为NV，通过间隙漏过流量计时的（气体）总量为V。所以，实际通过流量计的（气体）总量为,V=NV+V,.,为了定量分析由于漏流的存在对误差特性的影响，可假设通过间隙的,33,由于漏流q的存在，误差不再是一个常数，而是一条随流量变化的曲线。,假设q为一常数。当流量qv很小时，小到极限情况就是qv=q，也就是说，通过流量计的流量都是漏过流量计的，流量计测量元件根本还没有动作。此时所有通过流量计的（气体）量都是漏流的结果，流量计的示值为零。,随着流量qv的增加，误差曲线也逐渐向正方向移动。,当流量继续增加达到很大时，q/qv已变得很小，误差曲线逐渐趋向于理想误差曲线，基本为一常数。,.,由于漏流q的存在，误差不再是一个常数，而是一条随流量变化的,34,新科流量计,额定压力等级：,1、常规为0.6MPa；,2、铸铁表可以做到1.0MPa、1.6MPa 需订货说明。,.,新科流量计额定压力等级：.,35,订货参数：,管径；,气体流量，最大与最小值；,精度；,气流方向（上进下出）；,工作压力：最大和最小值；,工作温度；,环境温度；,其他类型；,其他要求,.,订货参数：.,36,.,.,37,未注明产品按照1.5级准确度。,苍南仪表,.,未注明产品按照1.5级准确度。苍南仪表.,38,德莱赛流量计,.,德莱赛流量计.,39,.,.,40,苍南流量计尺寸,.,苍南流量计尺寸.,41,推荐垂直安装上进下出，有助于转子对脏物的自清洁能力,安装方式（垂直安装）,.,推荐垂直安装上进下出，有助于转子对脏物的自清洁能力安装方,42,IP防护等级GB4208-2008样本里面有外壳防护等级IP66,.,IP防护等级GB4208-2008样本里面有外壳防护等级,43,防爆标志,GB 3836,样本里面有:,Exia II CT4(新科腰轮)Exia II CT5(新科涡轮),本安型,Ex ia,II类：除煤矿外的其他爆炸性气体环境用电气设备。II类隔爆型“d”和本质安全型“i”电气设备又分为IIA、IIB、和IIC类。,.,防爆标志 GB 3836 样本里面有:Exia II C,44,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 (JJG633),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。,.,性能特点.,45,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，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。,.,运行与注意事项.,46,4、涡轮流量计,气体涡轮流量计是一种速度式仪表，它具有压力损失小、准确度高、起步流量低、范围度宽、容易维修等特点。在城市天然气计量，输配气管网天然气计量，石油、化工、电力工业和民用锅炉等燃气计量，燃气调压站计量中得到了广泛应用 。,气体涡轮流量计是将涡轮置于被测流体中，当气体进入流量计时，通过整流器的把通过仪表的气体进行整流并加速，冲击管道中心涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定流量范围内涡轮的角速度和流量成正比，利用这个特点，通过减速装置把涡轮旋转的圈数记录下来，达到计量的目的。,.,4、涡轮流量计气体涡轮流量计是一种速度式仪表，它具有压力损失,47,第一台涡轮流量计,.,第一台涡轮流量计.,48,气体涡轮流量计主要结构,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。,.,气体涡轮流量计主要结构.,49,气体涡轮流量计主要结构,.,气体涡轮流量计主要结构.,50,气体涡轮流量计主要结构,计数器,低频脉冲,内置整流器,测量芯结构（红色部分）,传动机构,涡轮叶片,A1S高频脉冲发生器,A1R高频脉冲发生器,磁耦合传动机构,取压口,测温套筒,.,气体涡轮流量计主要结构计数器低频脉冲内置整流器测量芯结构（红,51,.,.,52,产品标准,ISO9951：1993封闭管道中气体流量的测量 涡轮流量计,GB/T18940-2003 封闭管道中气体流量的测量 涡轮流量计,GB/T21391-2008 用气体涡轮流量计测量天然气流量,JJG1037-2008 涡轮流量计检定规程,.,产品标准ISO9951：1993封闭管道中气体流量的测量,53,参数,流量仪表的灵敏度，表示流量仪表对对测流量值变化的反应能力。,灵敏度 S 用流量计指示的增量L，与流量变化增量q 之比来表示。,过载,流量计应设计成能在额定压力和额定温度范围内，即使以超过最大流量20%的流量下运行30min也不损坏，或不影响流量计的误差曲线。,.,参数流量仪表的灵敏度，表示流量仪表对对测流量值变化的反应能力,54,准确度等级及分界流量,JJG1037-2008,.,准确度等级及分界流量 JJG1037-2008.,55,新科涡轮流量计,.,新科涡轮流量计.,56,苍南涡轮流量计参数,.,苍南涡轮流量计参数.,57,涡轮流量计压力损失,.,涡轮流量计压力损失.,58,涡轮流量计安装,（1）对直管段的要求：流量计必须水平安装在管道上（管道倾斜在5以内），安装时流量计轴线应与管道轴线同心，流向要一致。 如果安装场所充许建议上游直管段为20D、下游为5D。,新科：前5D后2D,苍南一体化两级整流：前2D后1D,（2）对配管的要求：流量计安装点的上下游配管的内径与流量计内径相同。,（3）,使用现场应避免强烈的电磁干扰；,.,涡轮流量计安装（1）对直管段的要求：流量计必须水平安装在管道,59,.,.,60,.,.,61,.,.,62,涡轮流量计的优点：,结构紧凑轻巧，安装维护方便，流通能力大，不断气。可用于高压测量，仪表表体上不必开孔，易制成高压型仪表。输出脉冲频率信号，适用于总量计量及与计算机连接，无零点漂移,抗干扰能力强。,涡轮流量计的缺点：,流量计受来流流速分布畸变和旋转流的影响较大，传感器上下游侧需设置较长直管段。理论上前直管段应10D。流体物性（密度、粘度）对流量特性有较大影响。小口径（DN50以下）仪表的流量特性受物性影响严重，故小口径涡轮流的仪表性能难以提高。建议使用DN80以上口径的涡轮表。对被测介质的清洁度要求较高，虽然可安装过滤器以适应脏污介质，但也带来压损增大、维护量增加等副作用。,.,.,63,检定周期,JJG 1037-2008,检定周期,流量计的检定周期一般为2年，,准确度等级不低于0.5级的检定周期为1年。,德国标准检定周期,.,检定周期JJG 1037-2008 .,64,设计选型,燃气的标况体积：燃气在标准状态（温度20，压力101.325KPa）下的体积。Nm,3,以大气压为基准的流体指示压力,可用压力计测得,称为表压。压力表上所显示值都是附加压,又称“表压”。以绝对真空为基准的流体指示压力，可用绝压测量装置测得，称为绝压。绝对压力=表压+大气压。,.,设计选型燃气的标况体积：燃气在标准状态（温度20，压力10,65,.,.,66,流量计温度、压力修正,流量计测量燃气流量为,工作状态流量,，应折算为,标准状态流量,计费。折算：,燃气压力1.0MPa,（表压）时，气体可压缩性可忽略，按,理想气体状态方程,进行换算,燃气压力1.0MPa,（表压）时，气体可压缩性不可忽略，按,实际气体状态方程,进行换算。,实际气体状态方程：,PV=ZRT,P气体绝对压力，Pa；,V气体体积,m,3,；,Z压缩因子，理想气体Z=1；,R气体常数；,同种气体R不变,T气体,绝对温度,，K。,.,流量计温度、压力修正.,67,温度与压力影响,.,温度与压力影响.,68,公式字母意义,式中：Vn标准状态下的体积流量(Nm,3,/h),Vg未经修正的体积流量(m,3,/h),Pg流量计压力检测点处的绝压(Pa)（表压+Pa）,Pa当地大气压(Pa),Tg介质的绝对温度(273.15+t)K,t被测介质摄氏温度(,0,C),Zn标准状态下的压缩系数,Zg工作状态下的压缩系数,Tn标准状态下的绝对温度(293.15K) （20,0,C）,Pn标准大气压(101325Pa),.,公式字母意义式中：Vn标准状态下的体积流量(Nm3/h).,69,.,.,70,温度影响,温度降低10，将使表具计量损失3.4%，计算如下：,.,温度影响温度降低10，将使表具计量损失3.4%，计算如下：,71,压力影响,压力升高1KPa，计量损失1%左右。我们的居民用户采用皮膜表，压力在2-3kPa左右，那就损失2-3%。,.,压力影响压力升高1KPa，计量损失1%左右。我们的居民用户采,72,流量仪表按测量原理分类,流量仪表,差压式,速度式,容积式,膜式煤气表,腰轮流量计,超声流量计,涡轮流量计,弯管流量计,孔板流量计,.,流量仪表按测量原理分类流量仪表差压式速度式容积式膜式煤气表腰,73,选型举例,已知某一供气管线实际工作压力范围为表压0.4MPa0.8MPa，介质温度范围为-10,0,C+40,0,C，供气峰值为标准体积流量2000Nm,3,/h，供气谷值为标准体积流量350Nm,3,/h。当地大气压为101.325kPa，要求确定流量计。,其实就是计算：,Qmax ：0.4MPa 40,0,C 2000Nm,3,/h,Qmin： 0.8MPa 10,0,C 350Nm,3,/h,.,选型举例 已知某一供气管线实际工作压力范围为表压0.4MP,74,大小表切换,.,大小表切换.,75,G系列,.,G系列.,76,天信腰轮流量计,.,天信腰轮流量计.,77,集团及设计院相关制度,.,集团及设计院相关制度.,78,.,.,79,.,.,80,.,.,81,简单提示,选型考虑最大、最小流量（温压因素考虑在内）、运行工艺,优先考虑与调压柜一体,室外计量箱,涡轮与腰轮选择（650以上优先涡轮）,远传设置（1000方、洗浴用户）,小用户（尽量腰轮）,.,简单提示选型考虑最大、最小流量（温压因素考虑在内）、运行工艺,82,