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燃气计量的定义及燃气涡轮流量计使用情况



  计量的定义是:利用技术和法制手段实现单位统一和量值准确可靠的测量。计量同样无时无刻不体现在我们的身边,小到生活中食物买卖的重量,大到国土面积大小,这一切的事情都需要精确的计量。如果没有精确的计量我们买菜就会出现缺斤短两的现象,我们的国土就会被别的国家恶意缩小,这一切都体现着计量的重要性。 
  计量设备作为计量的实施载体,它的精确与否直接决定着计量的准确度。无论一个国家的法制手段多么完善,一旦没有先进的技术支持,那么一切都是纸上谈兵。买菜的时候如果电子秤失准,就算有再严格的法律规定也是无济于事,这证明了计量有了实施载体后,就会让使用者非常重视计量设备是否准确、工作状态是否良好。 
  北京市燃气集团常用的流量计有皮模式流量计、罗茨流量计、涡轮流量计和超声波流量计四大类,这四种流量计根据自身的特点被用到了不同的用户当中。皮膜表流量计因其本身造价低廉和适用于低流量的特点,被应用到居民用户和小型的非居民用户当中;罗茨流量计属于容积式流量计,由于其计量精确度高、量程比宽的特点,因此被应用于中小型的非居民用户当中;涡轮流量计属于速度式流量计,又由于自身良好的重复性、压力损失小和量程比宽等特点,被广泛的应用到大型的非居民用户当中;超声波流量计属于速度式流量计,由于没有压力损失、量程比非常宽等特点被广泛的应用到各大门站当中。根据北京市燃气集团常用流量计的特点,燃气大用户当中选择的是涡轮流量计和超声波流量计。 
表 1-1   北京市燃气大用户 2017 年流量计使用类型统计
  从表 1-1 中我们看出在北京市燃气大用户在 2017 年涡轮流量计的使用数量 191 台,超声波流量计使用数量为 7 台,从使用数量上来说涡轮流量计也在燃气大用户当中占着绝对的优势。 

 燃气涡轮流量计研究现状:
  涡轮流量是作为大型用户贸易计量的首选计量器具,在国内外燃气相关的专家、各大燃气企业和流量计仪表企业都对涡轮流量计的故障诊断、运行平稳性和在线监测上做出了很多的研究。 

国外相关研究情况:
  国外的涡轮流量计厂家也在涡轮流量计的在线监测方面做了很多的研究,并且付诸于行动,厂家就针对在线监测涡轮流量计生产出一款移动设备,该设备可以实现在线监测,临时对涡轮流量计进行数据采集分析后,判断出涡轮流量计的运行状态,但是由于是移动设备就不可能实现不间断的在线监测。另外,此种方法需要专业人员的操作,因此导致此种在线监测的费用很高,单台单次的在线监测费用就达到 2 万元人民币左右。 
荷兰 Elster-Instromet 公司[7]  在 Q.SONIC 贸易计量超声波使用技术手册中指出超声波流量计添加了声速核查功能,通过大量的自检测,可以检测信号的波形、波幅,而且由于声道的布置形式,可以检测和修正涡流及流行不对称,并可以用声速来检测流量计和计量过程的偏差。当声速核查时出现了不可修正的因素时,与超声波流量计相连接的流量计算设备会产生报警,方便管理人员的第一时间采取相应的措施。 
涡轮流量计
国内相关研究情况:
  国内对涡轮流量计的研究更加细致,也在很多方面都做了实验研究,经过调研发现:涡轮流量计的轴承是最容易受到损坏,并会引起计量误差的部件之一。 
  徐加玉[8]对轴承损坏做了实验,实验中针对涡轮流量计轴承摩擦磨损失效、接触疲劳失效和变形失效三种情况进行测试,结果表明三种情况失效的涡轮流量计全部产生了负误差,变形失效的误差高达.14.24%,这对于用气量的用户来说,如果长期运行下去,对于燃气企业来说就是一个难以估量的损失。尽管知道涡轮流量计的运行状态对于贸易结算有很大的影响,但是实验者给出的减少轴承失效措施只是从燃气流量计采购、首次检定、安装、月薪、日常管理维保、维修、周期检定等方面制定措施,并没有实际有效的建议。 
  陈铄[9]在研究涡轮流量计管道压力损失模拟时,其研究的对象为正常工作下的涡轮流量计,首先对管道内的压力损失随流量变化进行了数值模拟,设计并做了大量实验,经过对数值模拟和实验数据进行比对,最终得出结论:压力损失与流量之间的关系可以用二次多项式表达。这项研究表明了,涡轮流量计在正常情况下的压力损失与流量之间存在唯一的关系,那么拓展到故障下的涡轮流量计在线运行是否也存在不一样的、唯一的二次多项式就成了继续研究的对象。 
  刘正先[10]对涡轮流量计的结构进行了深入的研究,经过对涡轮流量计进行改装后,对不同的导流栅和导流体做了实验,经过实验发现当导流栅和导流体发生改变后,相同流量下的压力损失存在相应的差异,这种差异也表明了每一个涡轮流量计的压力损失与流量之间的关系都是有所不同的。 
  经过对国内外相关研究的调研发现,国内外对于涡轮流量计的在线监测及故障诊断多为理论研究,涉及的相关实验并不多,随着对涡轮流量计在线监测以及故障诊断研究的不断深入,最终必定会发展成为全类型的流量计的在线监测和故障诊断的研究。在线监测以及故障诊断发展到成熟阶段,其技术也必定会与智能调度管网相结合,加快推动燃气管网智能化的建设。本文以实验为主结合理论知识,研究涡轮流量计的在线监测以及故障诊断功能。 
  首先,涡轮流量计用于流量计算的参数是其轴承转动的圈数与流量之间的函数关系,但是从涡轮流量计的计算公式上来分析,流量的大小与其产生的压力损失也存在函数关系。然后,经过了详细的调研后发现:涡轮流量计的压力损失的确与流量之间存在函数关系。最后,因为不同的燃气企业选择的涡轮流量从厂家到型号均不同,燃气流过涡轮流量计所产生的压力损失在相同管径相同压力和温度的条件下时也不相同,所以经过论证后设计出了本次实验。 
  本次实验最终要确定涡轮流量计的流量与压力损失之间存在函数关系,并可以作为涡轮流量计的在线监测理论依据;经过比对组和实验组之间的数据区别,根据各组实验用涡轮流量计是否存在故障以及故障发生的部位,确定在线进行故障诊断的可行性。 

本章小结:
  北京市燃气集团的全年用气量处在一个飞速发展的阶段,现阶段的全年燃气使用量已经突破百亿,这对于精确计量提出了更高的要求。涡轮流量计凭借自身的有点,被广发的应用到大用户当中,在北京市燃气集团的大用户中也是大量的应用,但是目前对于涡轮流量计的在线监测手段仍然需要提高。根据国内外对于涡轮流量计的研究和实验,确认涡轮流量计的压力损失与流量的函数关系将会成为在线监测的突破口。