气体腰轮流量计

天然气作为一种高效、清洁的能源和化工原料，其开采和应用越来越广泛，而在天然气开采、长距离传输以及终端贸易结算等环节中，如何做到可靠的过程控制计量和贸易结算计量，正日益引起人们的重视。我国天然气贸易计量以往大多采用的是传统仪表如腰轮流量计、孔板流量计等，随着超声技术的发展和流量测试技术研究的深入，一种新概念速度式高精度流量计量仪表——气体超声流量计被引入了天然气的计量领域。相较于腰轮流量计的传动机构复杂，制造要求高，关键部件易磨损，人工维护成本高；孔板流量计的重复性不高、范围度窄、压损大、安装要求高等缺陷，气体超声波流量计具有大量程比，无压损，无可动部件，高精度、重复性好、易安装、易维护等优势。20世纪90年代中后期，在国外得到了较为广泛的应用。为了适应我国天然气开发需要，满足长输天然气管道计量的需求，我国于2000年引进了气体超声流量计，并开展了一系列产品验证及可行性评估研究。并于2001年编制了GB/T18604《用气体超声流量计测量天然气流量》的国家标准。随着我国天然气管道建设的发展，多家外企的气体超声流量计开始大量应用于我国天然气长输管道的贸易计量。但由于经济成本较高，国内低成本的气体超声波流量计迅速崛起，并逐渐抢占中国市场。 超声流量计Gasboard-7200以市面上一款备受消费者青睐的超声波气体流量计——超声流量计Gasboard-7200为例。该仪器采用超声波时差法测量气体浓度与流量，具有无机械可动部件，计量部件无磨损，耐腐蚀、稳定性好、寿命长，长期运行无须特殊维护等特点，目前广泛应用于天然气管线、城市供气、石油、化工、电力、冶金等领域的输配计量和贸易计量。据了解，国内大部分气体流量计仅可实现对气体流量的单一计量，超声流量计Gasboard-7200可实现对气体体积浓度与流量的累计计量，应用前景更为广泛。除此之外，相较于进口气体超声波流量计在低压气体条件下或组分异常情况下，输出信号会减弱，从而导致仪表不能正常工作的问题。Gasboard-7200基于四方仪器自控系统有限公司自主知识产品的超声波传感器技术，内置温度、压力传感器测试被测气体温度、压力，以特殊算法实现压力补偿，以满足压力的变化需求，因此产品压力范围较宽，最高可达710kPa；同时产品还可实现温度补偿，避免温度影响计量误差，有效提升经济效益。由于部分进口产品在精度范围内实际的量程比为1:100，超过1:100后流量的复现性会变差。而Gasboard-7200由于信号覆盖范围较大，在精度范围内，量程比可达1:200。因此，在压力变化较大、流量范围变化剧烈的应用场合，Gasboard-7200具有较大的技术优势。同时，由于国产超声流量计Gasboard-7200拥有地域及人力资源的天然优势，具有技术支持响应时间短，售后服务到位、零部件经济费用低等的优势，克服了进口气体超声流量计的产品价格和技术支持费用较高，售后服务响应时间较长，零配件费用较贵的问题。因此，从实际应用情况分析，虽然国产气体超声流量计的研制工作起步比较晚，但与进口产品相比较，国产气体超声流量计具有先进的应用技术和较低的经济成本优势。基于国家宏观战略规划的考虑，为了提高能源资源管理的准确性和能源技术安全性，大力支持和推广国产气体超声流量计在天然气开采、输送、集气站、气体处理厂、集输管道、长输管道、地下储气库以及煤层气田等各个环节的全面应用，具有非常重要的意义。因此，先进应用技术、低经济成本的国产气体超声波流量计在天然气输气管线领域的应用，将有着非常广阔的发展前景。

受国家质检总局委托，2009年4月13日~ 4月23日由总局计量司工业计量处高丽调研员任团长、上海市计量测试技术研究院教授级高工任淑贞、姚新红工程师、张波工程师、以及上海工业自动化仪表研究所防爆安全监督检验站杨德双工程师等五人组成的型式评价现场试验工作组，赴德国RMG Messtechnik GmbH 的生产现场对该公司生产的流量计﹑气相色谱仪的样机进行了型式评价试验以及这些仪器的防爆性能的技术审核。现将相关试验情况报告如下：　　一、 试验概况　　型式评价试验依据OIML R6国际建议《气体容积式流量计的一般规定》、JJG 633–2005《气体容积式流量计》国家计量检定规程、《气体腰轮流量计(德国RMG)型式评价大纲》、JJG 1030–2007《超声流量计》国家计量检定规程、《超声流量计(德国RMG)型式评价大纲》、《过程气相色谱仪(德国RMG)型式评价大纲》﹑GB3836《爆炸性气体环境用电器设备》等以及相关产品技术文件，在生产现场对RMG申请的腰轮流量计、超声流量计两种原理的流量计﹑气相色谱仪等两类仪器进行了全面的测试及其技术资料审查。　　二、 试验样机　　本次型式评价试验中，德国RMG公司共申请了两种原理、三个系列流量计，其中包括腰轮流量计两个系列十四种型号规格、超声流量计一个系列八种型号规格 两种型号过程气相色谱仪。　　依据JJF 1015-2000《计量器具型式评价和型式批准通用规范》中关于“申请单位应提供自己生产的样机。申请单位可以按单一产品提出申请，也可按系列产品提出申请。凡按单一产品提出申请的，一般情况下应提供三台样机 大型或价值昂贵的产品，提供两台或一台样机。按系列产品申请的，每个系列产品中抽取三分之一有代表性的规格产品 每种规格提供试验样机的数量，按申请单一产品的原则执行 按以上原则，数量太多的，可适当减少样机数量。具有代表性的规格，由受理申请政府计量行政部门与承担试验的技术机构根据申请单位提供的技术文件确定”的试验样机提供原则。　　根据此次试验中申请单位试验样机的具体情况，抽取腰轮流量计两个系列四种型号规格、超声流量计一个系列两种型号规格共六台流量计以及过程气相色谱仪两种型号规格两台色谱仪作为现场试验样机。　　本次型式评价试验现场共抽取八台样机，并对全部抽取样机进行了试验。　　三、 试验过程与资料审查　　试验工作期间，型式评价工作组对RMG公司生产现场的计量标准、检测设备进行了溯源认定。依据型式评价大纲中所制定的试验方案，对德国RMG公司申请的RMG 132-A(两台)、DKZ-04(两台)腰轮流量计，USZ 08(两台)超声流量计、PGC6000和PGC9000型过程气相色谱仪样机进行了全面的性能测试，并按照其技术指标要求对试验数据进行了审定。　　按照试验工作程序，要求申请单位对以上样机做了先期校准试验，并在试验现场对其试验数据做了审核。　　同时对德国RMG公司的腰轮流量计两个系列十四种型号规格、超声流量计一个系列八种型号规格共二十二种型号规格的流量计、两种型号的过程气相色谱仪技术资料中的技术指标以及对涉及到所申请的仪器防爆等级进行了全面详尽的审核与确认。　　按大纲要求，还将USZ 08系列超声流量计的电子部分USE 09带回上海市计量测试技术研究院进行电磁兼容试验。　　四、试验考察与技术交流　　试验期间，型式评价工作组考察了德国RMG公司的气体流量计量性能试验、耐压强度和密封性试验、过程气相色谱仪试验装置、环境试验等多项试验设备及测试过程，并进行了溯源认定。与主管计量管理测试的主要工作人员就双方共同关心的计量校准项目等问题进行了交流。　　工作组还参观了德国RMG公司的流量计和色谱仪生产线，听取了公司产品研发经理、计量测试经理、质量管理经理等负责人关于公司及其流量计和色谱仪等产品的介绍并进行了技术交流，对生产厂流量计和色谱仪的生产过程及计量校准测试有了较为详细的了解，为今后的共同合作打下了一定基础。　　考察期间，工作组前往PTB流量实验室进行参观和技术交流。流量计量专家Toebben博士和Mickan博士带领工作组参观了液体流量标准装置(Urel=0.02%，k=2)、气体钟罩流量标准装置(Urel=0.08%，k=2)、低温气体流量标准装置(Urel=0.25%，k=2 最低-60℃)、微流量气体流量标准装置(qmin=5ml/h，而且正在研究更低流量的标准装置)和激光多普勒风速标准装置并就相关问题进行了交流。通过参观和交流，了解了流量计量的国际先进技术和发展水平，为我国在流量计量领域收集第一手材料和发展动态，有利于缩短我国流量计量与国际先进水平的差距。　　五、试验特点　　这次型式评价工作的特点是流量计的口径大、流量大、量程宽 过程气相色谱仪主要应用于工业现场过程气体含量分析测试，现行气相色谱仪检定规程不适用于过程气相色谱仪。对于此次型式评价工作，国家质检总局计量司和上海市计量测试技术研究院高度重视，赴生产现场前，上海计量院热工所、化学所和质量管理处领导参加制定、审阅了型式评价大纲并部署具体工作程序安排，制定了总体技术方案，并多次与德国RMG公司商讨，对试验工作程序及试验样机的选择等问题做了周密的安排和认真细致的准备，对所申请的各种型号规格流量计和色谱仪的技术指标反复审核与确认，以确保现场试验工作万无一失。质量管理处吴建英处长亲自审阅了《腰轮流量计(德国RMG)型式评价大纲》、《超声流量计(德国RMG)型式评价大纲》、《过程气相色谱仪(德国RMG)型式评价大纲》，并提出了重要意见，多次强调计量器具质量监督的重要性，从量值传递的角度对此次型式评价工作提出了重要的指导性意见和要求。双方工作人员认真负责，默契配合，获得了大量非常重要、可靠、有效的技术数据，所抽取现场试验的全部样机各项技术指标符合型式评价大纲要求，使型式评价工作圆满完成。　　此次德国RMG流量计和过程气相色谱仪型式评价工作由于领导重视，技术准备工作充分，双方密切合作，试验取得了圆满的结果，顺利完成工作任务，为今后的计量器具产品型式评价工作积累了宝贵的经验。　　六、建议　　1、目前国内计量技术机构对大口径宽量程的流量计以及对高压气体流量计进行型式评价试验的条件有待完善。上海市计量测试技术研究院正在考虑高压气体相关校准检测项目，建议尽快建立高压试验校准平台，以满足型式评价试验及日常校准检测工作的需要，进一步提高我国质量监督和计量技术在国际计量领域的地位。　　2、我国缺乏高不确定度的气体流量标准装置，尤其在气体流量计检定规程修订后我国各级计量机构的标准装置无法进行高精度等级气体流量计的检定及型式评价工作。上海市计量测试技术研究院和德国PTB合作建立一套Urel=0.06%(k=2)的气体钟罩标准流量标准装置，该装置将成为目前国际上不确定度最高的气体流量标准装置，但后续的研究仍需要大量的工作，建议国家总局和上海相关部门加大对该项目的财力、物力的支持力度，将该装置建成国际上最好的气体钟罩标准装置，增强我国在国际计量领域的发言权。　　3、在微流量计量方面我国远落后与国际先进水平，这将制约我国广泛领域的发展，建议国家总局增加该领域的支持力度，支持国家计量院或者上海市计量测试技术研究院在该领域的技术引进和研究，尽快缩小与国际先进水平的差距，支持我国相关领域的发展。　　4、根据我国的规划，在接下来的几年中，我国将建设约四万千米的天然气管线，这将使用大量的流量计以及其他仪表，建议在管线设计时能够考虑流量计和其他仪表的周期检定问题。同时加大对流量计在线检测的支持力度，尽快提出指导流量计在线检测的可行性方案，解决现有和将来要面临的流量计在线检测问题。　　5、我国现行气相色谱仪检定规程适用于实验室用气相色谱仪，而目前气相色谱仪应用于工业过程气体含量分析越来越普遍，由于测量系统涉及到气体的采样系统、流量的控制系统等，因此检测结果不仅与气相色谱仪的性能有关，还与采样、流量系统有关，而且采样和流量系统还是很大的误差来源，所以过程气相色谱仪和试验室气相色谱仪在技术指标上的描述存在很大差异 同时由于该类仪器的使用场合以及涉及易燃易爆气体，因此还必须考虑防爆等级。我国正在讨论起草在线气相色谱仪的检定规程，建议应在充分了解国际上先进生产企业的技术水平，广泛听取生产企业(公司)的意见,尽早完成该规程的制定，有利于指导该产品引进后的后续检定工作，对促进我国同类产品的开发与研究有积极作用。　　我们整个团组成员在外期间明确外事纪律，遵守外事出国管理条例。保守国家秘密，顺利完成在外期间工作任务。　　国家质检总局计量司 ：高丽　　上海市计量测试技术研究院：任淑贞、姚新红、张波　　上海工业自动化仪表研究所防爆安全监督检验站： 杨德双　　二〇〇九年五月七日

流量计是测量液体、气体流量必不可少的仪表，大家平时想必也都见过许多不同类型的流量计。正确的安装方式对流量计来说十分重要，今天小沼为大家带来几种常见流量计的安装要求，希望对大家有所帮助。 电磁流量计 为了使电磁流量计工作稳定可靠，在选择安装地点时应尽量避开铁磁性物体及具有强电磁场的设备，以免磁场影响传感器的工作磁场和流量信号。 电磁流量计的测量原理不依赖流量的特性，如果管路内有一定的湍流与漩涡产生在非测量区内则与测量无关。如果在测量区内有稳态的涡流则会影响测量的稳定性和测量的精度，这时可以增加前后直管段的长度、采用一个流量稳定器或减少测量点的截面以稳定流速分布。 流量计可以水平和垂直安装，但是应该确保避免沉积物和气泡对测量电极的影响，电极轴向保持水平为好。垂直安装时，流体应自下而上流动。 水平垂直安装 传感器不能安装在管道的最高位置，这个位置容易积聚气泡。 传感器不能安装在管道的最高位置 确保流量传感器在测量时，管道中充满被测流体，不能出现非满管状态。如管道存在非满管或是出口有放空状态，传感器应安装在一根虹吸管上。 确保满管安装 电磁流量计的常规直管段要求是前10D后5D，在有弯管、阀门的情况分别有不同的要求。弯管、阀门和泵之间的安装涡街流量计 涡街流量计主要安装要求是对于直管段的要求，涡街流量传感器的上游侧和下游侧应有较长的直管段。 对于涡街流量计来说，测量气体流量时，若被测气体含有少量的液体，流量计应安装在管线的较高处。测量液体时，若被测液体中含有少量的气体，流量计应安装在管线的较低处。涡轮流量计 涡轮流量计在安装时，应注意远离外界电场、磁场，必要时应采取有效的屏蔽措施，以避免外来干扰。涡轮流量计可水平、垂直安装，垂直安装时流体方向必须向上。液体应充满管道，不得有气泡。安装时，液体流动方向应与传感器外壳上指示流向的箭头方向一致。安装时必须使管道内流体满管，才能保证测量精准。 流量计上游端至少应有10倍公称通径长度的直管段，下游端应不少于5倍公称通径的直管段，其内壁应光滑清洁，无凹痕、积垢和起皮等缺陷。传感器的管道轴心应与相邻管道轴心对准，连接密封用的垫圈不得深入管道内腔。不同情况下的直管段要求如下图。 同时在安装时应避免管道内产生气泡，否则会影响测量的精度。 超声波流量计 超声波流量计也是比较常见的流量计，它的安装在所有流量计的安装中是最简单便捷的，只要选择一个合适的测量点，把测量点处的管道参数输入到流量计中，然后把探头固定在管道上即可。 超声波流量计的安装主要遵循以下几点： 1.选择充满流体的材质均匀质密、易于超声波传输的管段，如垂直管段或水平管段。 2.安装距离应选择上游大于10倍直管径、下游大于5倍直管径以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，安装点应充分远离阀门、泵、高压电和变频器等干扰源。 3.避免安装在管道系统的最高点或带有自由出口的竖直管道上。 4.对于开口或半满管的管道，流量计应安装在U型管段处。 现市面上有一款专门针对沼气成分、流量测量的超声波沼气流量计BF-3000，其安装要求如下： 1.流量计安装位置应尽可能选择上游大于10倍直管径、下游大于5倍直管径以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，这种安装条件将有助于确保有更加对称的速度分布剖面； 2.为消除沼气管道中凝结水的不良影响，建议用户在直管段前加装排污阀，并适当抬高流量计的安装位置，使冷凝水有效地在前端的排污口排出； 3.在沼气流量计管道旁并联一路旁路管段，以方便流量计的检修维护。沼气流量计入口处的管道必须安装一个关闭气路的阀门。沼气流量计安装好后，应检查联接处的密封性； 4.严禁用明火检漏。进入沼气流量计内的气体压力不得超过其规定的最大压力值； 5.流量计表体的内径与直管段的内径应一致，对于流量计上游的直管段尤其重要； 6.流量计表体与连接的直管段之间的轴线不重合度减至最小，沼气流量计应保证气室水平安装； 7.垫片如突入管道可能会造成对流场分布的干扰。应该采取措施确保垫片是在法兰密封面上且与法兰保持同心，不允许有垫片突入管道； 8.安装时应检查流量计测量管段内腔是否清洁，若有油脂及灰尘，需及时清除干净。 通过上述流量计的介绍，常见的工况下的流量计安装方式已经比较清楚了，对于复杂工况下的流量计安装还需要具体情况具体分析，积累丰富的经验是解决问题最重要的环节哦。（欢迎转载，转载请注明来源：沼气工程及其测控技术）