目前，天然氣貿(mào)易交接中采用質(zhì)量流量進(jìn)行計(jì)量的非常少，國內(nèi)幾乎所有的天然氣貿(mào)易交接均采用體積量進(jìn)行結(jié)算，但伴隨著GB/T22723-2008《天然氣能量的測定》的頒布，能量計(jì)量將會得到更多的關(guān)注。能量計(jì)量是通過兩個不相關(guān)的測量來完成的，即體積或質(zhì)量流量的測量和體積或質(zhì)量發(fā)熱量的測量，將這兩種測量合成，計(jì)算出燃?xì)獾哪芰?。本文主要介紹城市燃?xì)怏w積計(jì)量用渦輪流量計(jì)，無論是目前的體積計(jì)量方式或?qū)淼哪芰坑?jì)量，氣體渦輪流量計(jì)都是天然氣計(jì)量系統(tǒng)中的重要組成部分。
市場上使用的氣體渦輪流量計(jì)主要有兩種：一種為不帶機(jī)械計(jì)數(shù)器的電子式氣體渦輪流量計(jì)（也稱一體式氣體渦輪流量計(jì)、智能渦輪流量計(jì)等）；另一種為帶機(jī)械計(jì)數(shù)器的氣體渦輪流量計(jì)。
一、氣體渦輪流量計(jì)的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)：
1.渦輪流量計(jì)的國際標(biāo)準(zhǔn)
國際上關(guān)于氣體渦輪流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)主要有如下幾類：
——ISO9951-1993Measurementofgasflowinclosedconduits—turbinemeter及其1994年的修訂版。
——國際法制計(jì)量組織（OIML）OIMLR137-1：2006《氣體流量計(jì)》。
——美國天然氣協(xié)會AGANo7Measurementofflowgasbyturbinemeters（1981）。
——歐共體標(biāo)準(zhǔn)PrEN12261Gasmeters-Turbinegasmeters及其2005年的修訂版。
——日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISZ8765-80《タ-ヒシ"流量計(jì)"じよろ流量測定方法》等。
在上述國際、國外標(biāo)準(zhǔn)中，有一個共同點(diǎn)就是所有關(guān)于氣體渦輪流量計(jì)的描述都是以純機(jī)械的氣體渦輪流量計(jì)為基礎(chǔ)的。如在EN12261和AGANo7中，所有關(guān)于氣體渦輪流量計(jì)的描述都未涉及電子部分，而在目前國際間貿(mào)易結(jié)算比較推崇的OIMLR137-1：2006的附錄C中明確提出，氣體渦輪流量計(jì)為純機(jī)械儀表。
注：更多關(guān)于氣體渦輪流量計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的資料請查閱2009年4月《中國計(jì)量》雜志刊發(fā)的國內(nèi)外氣體渦輪流量計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對比。
2.渦輪流量計(jì)的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)及檢定規(guī)程
目前，國內(nèi)可供參考的氣體渦輪流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)及檢定規(guī)程如下：
——GB/T21391-2008《用氣體渦輪流量計(jì)測量天然氣流量》。
——JJG1037-2008《渦輪流量計(jì)》檢定規(guī)程。
關(guān)于GB/T21391-2008，首先它是一個性標(biāo)準(zhǔn)；其次，它關(guān)注的重點(diǎn)是如何用氣體渦輪流量計(jì)來測量天然氣流量及技術(shù)要求，而很少涉及渦輪流量計(jì)本身。
關(guān)于JJG1037-2008，筆者有如下看，供大家討論：
（1）氣體渦輪流量計(jì)必須符合技術(shù)法規(guī)。
（2）它創(chuàng)造性地把氣體和液體渦輪流量計(jì)的技術(shù)要求結(jié)合到一起，單從這點(diǎn)來說，屬于國際首創(chuàng)。
（3）從技術(shù)角度來說，一般液體的測量僅需關(guān)注液體的流量即可；而以天然氣為例的氣體流量的測量，不僅涉及流量的測量，還涉及溫度、壓力、組分、相對密度甚至發(fā)熱量等諸多參數(shù)的測量。
?。?）從生產(chǎn)制造的工藝來說，液體渦輪流量計(jì)能夠達(dá)到的準(zhǔn)確度要遠(yuǎn)高于氣體渦輪流量計(jì)；而且液體渦輪流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度也要遠(yuǎn)高于氣體渦輪流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置。
?。?）在目前機(jī)械式氣體渦輪流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)中的體積修正儀被從《中華人民共和國依法管理的計(jì)量器具目錄》（型式批準(zhǔn)部分）中刪除的前提下，JJG1037-2008巧妙地回避了氣體計(jì)量過程中溫度、壓力等參數(shù)測量準(zhǔn)確度的問題。但作為在一次能源比重中不斷上升的天然氣，氣體渦輪流量計(jì)在其工業(yè)計(jì)量中約占50%的市場份額，由于JJG1037-2008不關(guān)注天然氣溫度、壓力等參數(shù)測量，可以說給天然氣這一重要能源的計(jì)量帶來了諸多不便，使氣體渦輪流量計(jì)的周期檢定遇到很大的問題。
二、氣體渦輪流量計(jì)的檢定：
1.電子式氣體渦輪流量計(jì)的檢定
電子式氣體渦輪流量計(jì)的出廠檢定和周期檢定均參照J(rèn)JG1037-2008，其主要存在以下問題：
?。?）參照一、2中對JJG1037-2008的看法，這樣做忽略了天然氣計(jì)量是一個多參數(shù)測量的本質(zhì)，未定義溫度、壓力等參數(shù)的準(zhǔn)確度要求。
?。?）電子式氣體渦輪流量計(jì)在生產(chǎn)過程中，其內(nèi)置的溫度、壓力傳感器應(yīng)該是經(jīng)過分別檢驗(yàn)合格之后安裝到表體上的。但考慮其溫度、壓力傳感器需要在不同的溫度及壓力條件下進(jìn)行檢定，而電子式氣體渦輪流量計(jì)溫度、壓力傳感器為內(nèi)置的，無法拆開，從目前渦輪流量計(jì)的第三方檢定機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有檢測能力看，帶壓或全溫度范圍的渦輪流量計(jì)檢定是不可能實(shí)現(xiàn)的。
從實(shí)際的第三方標(biāo)定和周期檢定的情況來看，電子式氣體渦輪流量計(jì)的檢定和純機(jī)械的氣體渦輪流量計(jì)的檢定基本相同，所檢測的參數(shù)和項(xiàng)目也基本一致，即僅檢測電子表頭輸出的工況流量的準(zhǔn)確度，無法實(shí)現(xiàn)其他參數(shù)測量準(zhǔn)確度的檢測。即在電子式氣體渦輪流量計(jì)的使用過程中，除工況流量之外的溫度、壓力等參數(shù)的測量準(zhǔn)確度基本處于無法控制的狀態(tài)，所以貿(mào)易交接用的基準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積量的準(zhǔn)確度也不完全可靠。
同時，由于受制造工藝、生產(chǎn)水平等因素的影響，電子式氣體渦輪流量計(jì)的機(jī)械部件線性較差，電子表頭輸出的表征工況流量的輸出信號多是經(jīng)過非線性誤差修正過的，其產(chǎn)品使用一段時間后，誤差漂移非常明顯。
2.機(jī)械式氣體渦輪流量計(jì)的檢定
由于機(jī)械式氣體渦輪流量計(jì)需要和體積修正儀組成完整的天然氣計(jì)量系統(tǒng)，所以機(jī)械式氣體渦輪流量計(jì)的檢定需要和體積修正儀一起考慮。
但由于體積修正儀不屬于計(jì)量器具（考慮到體積修正儀暫未列入計(jì)量器具型式檢定目錄，這種說法不合理但合法），一般不建議客戶送體積修正儀進(jìn)行第三方檢定。但部分客戶堅(jiān)持提出體積修正儀也要送第三方檢定（這種要求合理不合法），一般送檢參考JJG1003-2005《流量積算儀》檢定規(guī)程。關(guān)于JJG1003-2005，筆者在此也提幾點(diǎn)看法，供大家一起討論：
?。?）單從流量積算儀這個產(chǎn)品來說，JJG1003-2005沒有任何問題。
?。?）JJG1003-2005規(guī)定的流量積算儀僅定義一個信號采集、計(jì)算、存儲、顯示的儀表，本身未定義任何類型變送器需要達(dá)到的準(zhǔn)確度。
?。?）一般來說，體積修正儀都自帶溫度、壓力傳感器，JJG1003-2005卻未對體積修正儀自帶的溫度、壓力變送器的準(zhǔn)確度進(jìn)行要求。
（4）從嚴(yán)格意義上來說，JJG1003-2005不能作為體積修正儀的檢定依據(jù)。
針對體積修正儀標(biāo)準(zhǔn)不健全的現(xiàn)狀，體積修正儀的生產(chǎn)廠家都會對體積修正儀的準(zhǔn)確度有內(nèi)控的指標(biāo)及檢定方法。
儀表參數(shù)
1.基本參數(shù)
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執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
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封閉式管道中氣體流量的測量—氣體渦輪流量計(jì)（GB/T8940-2003）
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儀表口徑及連接方式
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25、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300采用法蘭連接
25、40、50可采用螺紋連接
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精度等級
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±1.5%R（±1%R需特制）*
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量程比
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1:10；1:20；1:30
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儀表材質(zhì)
|
表體：304不銹鋼或鑄鋁；葉輪：防腐ABS或優(yōu)質(zhì)鋁合金；轉(zhuǎn)換器：鑄鋁
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使用條件
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介質(zhì)溫度：-20℃～+80℃ 環(huán)境溫度：-30℃~+60℃
相對濕度：5%～90% 大氣壓力：86～106KPa
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工作電源
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A.外電源：+24VDC±15%，紋波≤±5%，適用于4-20mA輸出、脈沖輸出、RS485等
B.內(nèi)電源：1組3.0V10AH鋰電池，電池電壓在2.0V~3.0V時均可正常工作。
當(dāng)電壓低于2.0時出現(xiàn)欠壓指示。
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整機(jī)功耗
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A.外電源：＜1W；
B.內(nèi)電源：平均功耗≤1W，可聯(lián)系使用三年以上。
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輸出信號功能
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脈沖信號①、4 ~ 20mADC電流信號②、控制信號③
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通訊輸出功能
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RS485通訊④
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實(shí)時記錄功能⑤
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起停記錄、日記錄、定時間間隔記錄
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信號線接口
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內(nèi)螺紋M20×1.5或其他
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防爆等級
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ExdIIBT6或ExdIICT4
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防護(hù)等級
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IP65
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2.流量范圍及性能指標(biāo)
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公稱通徑
(mm)
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型號
|
標(biāo)準(zhǔn)量程
（m3/h）
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擴(kuò)展量程
（m3/h）
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耐壓等級
（MPa）
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特制高壓等級
（MPa）
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安裝方式
|
|
DN25
|
LWQ-25□
|
S
|
2.5-25
|
W
|
4-40
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法蘭（螺紋）
|
|
DN40
|
LWQ-40□
|
S
|
5-50
|
W
|
6-60
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法蘭（螺紋）
|
|
DN50
|
LWQ-50□
|
S1
|
6-65
|
W1
|
5-70
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法蘭
|
|
S2
|
10-100
|
W2
|
8-100
|
|
DN65
|
LWQ-65□
|
S
|
15-200
|
W
|
10-200
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法蘭
|
|
DN80
|
LWQ-80□
|
S1
|
13-250
|
W
|
10-160
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法蘭
|
|
S2
|
20-400
|
|
DN100
|
LWQ-100□
|
S1
|
20-400
|
W
|
13-250
|
1.6
|
2.5
|
法蘭
|
|
S2
|
32-650
|
|
DN125
|
LWQ-125□
|
S
|
20-800
|
W
|
20-800
|
1.6
|
2.5
|
法蘭
|
|
DN150
|
LWQ-150□
|
S1
|
32-650
|
W
|
80-1600
|
1.6
|
2.5
|
法蘭
|
|
S2
|
50-1000
|
50-1200
|
|
DN200
|
LWQ-200□
|
S1
|
150-2000
|
W
|
50-1000
|
1.6
|
——
|
法蘭
|
|
S2
|
130-2500
|
|
DN250
|
LWQ-250□
|
S1
|
130-2500
|
W
|
80-1600
|
1.6
|
——
|
法蘭
|
|
S2
|
200-4000
|
|
DN300
|
LWQ-300□
|
S
|
200-4000
|
W1
|
130-2500
|
1.6
|
——
|
法蘭
|
儀表選型
|
型號
|
說明
|
|
LWQ—
|
□
|
/□
|
/□
|
/□
|
/□
|
/□
|
/□
|
/□
|
|
儀表類型
|
N
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|
|
|
|
|
|
|
傳感器型：+12V或24V供電，輸出三線制脈沖信號
|
|
A
|
變送器型：+24V供電，輸出二線制4～20mA
|
|
B
|
智能型：鋰電池供電，現(xiàn)場顯示無信號輸出
|
|
C
|
智能型：+24V供電，現(xiàn)場顯示并輸出二線制4～20mA
|
|
D1
|
全智能型：溫壓補(bǔ)償一體化，現(xiàn)場顯示并遠(yuǎn)傳信號（方形轉(zhuǎn)換器）
|
|
D2
|
全智能型：溫壓補(bǔ)償一體化，現(xiàn)場顯示并遠(yuǎn)傳信號（圓形轉(zhuǎn)換器）
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|
公稱通徑
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25
|
DN25mm
|
|
40
|
DN40mm
|
|
50
|
DN50mm
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|
65
|
DN65mm
|
|
80
|
DN80mm
|
|
100
|
DN100mm
|
|
125
|
DN125mm
|
|
150
|
DN150mm
|
|
200
|
DN200mm
|
|
250
|
DN250mm
|
|
300
|
DN300mm
|
|
量程范圍
|
W(x)
|
擴(kuò)展量程范圍，請參照Px頁表2選擇
|
|
S(x)
|
標(biāo)準(zhǔn)量程范圍，請參照Px頁表2選擇
|
|
表體材質(zhì)
|
S
|
不銹鋼
|
|
L
|
鋁合金
|
|
機(jī)芯材質(zhì)
|
S
|
防腐ABS
|
|
L
|
鋁合金
|
|
防爆等級
|
N
|
不防爆
|
|
E1
|
ExdIICT4
|
|
E2
|
ExdIIBT6
|
|
耐壓等級
|
N
|
常規(guī)
|
|
H（X）
|
高壓參照表2
|
|
精度等級
|
N
|
常規(guī)型，1.5級
|
|
G（X）
|
客戶指定精度1.0級，0.75級等
|
然氣渦輪流量計(jì)的溫度補(bǔ)償電阻
天然氣渦輪流量計(jì)的冷線溫度起到參考標(biāo)準(zhǔn)作用，使進(jìn)氣溫度的變化不會影響其測量精度，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。
天然氣渦輪流量計(jì)的溫度補(bǔ)償電阻，當(dāng)熱線式天然氣渦輪流量計(jì)工作時，控制電路向冷線提供的電流使冷線溫度始終低于熱線溫度100℃。這樣冷線溫度起到參考標(biāo)準(zhǔn)作用，使進(jìn)氣溫度的變化不會影響熱線式天然氣渦輪流量計(jì)的測量精度。溫度補(bǔ)償電阻，負(fù)溫度系數(shù)的電阻（冷線）；精密電阻，該電阻上的電壓即為傳感器的輸出信號電壓；電橋電阻，安裝在控制線路板上。以上電阻和熱絲電阻RH共同構(gòu)成惠斯頓電橋的四個臂。
天然氣渦輪流量計(jì)的兩種測量方式區(qū)別
旁通測量方法與干流測量方法的首要區(qū)別是，它把鉑金熱線和抵償電阻（冷線）裝置在旁通空氣道上。熱線和溫度抵償電阻用鉑線纏繞在陶瓷螺旋管上。在進(jìn)氣道上放置一熱線RH，當(dāng)空氣流經(jīng)熱線時，熱線的熱量被空氣帶走，使其冷卻。熱線周圍流過的空氣質(zhì)量越大，被帶走的熱量越多。天然氣渦輪流量計(jì)即是使用熱線與空氣之間的熱傳遞景象，進(jìn)行空氣質(zhì)量流量測定的。鉑金絲由控制電路供給的電流加熱到120℃左右，為解決進(jìn)氣溫度改變使熱線溫度發(fā)生改變而影響進(jìn)氣量的測量精度，所以在熱線鄰近安置一根溫度抵償電阻。該電阻被安置在進(jìn)氣口一側(cè)，所以又稱之為冷線，它的電阻也隨進(jìn)氣溫度改變而改變。當(dāng)空氣質(zhì)量增大時，因?yàn)榭諝鈳ё叩臒崃吭龆啵瑸閳?jiān)持熱線溫度，集成電路應(yīng)使熱線式氣體流量傳感器作業(yè)安穩(wěn)。
鉑金絲由控制電路提供的電流加熱到120℃左右，為解決進(jìn)氣溫度變化使熱線溫度發(fā)生變化而影響進(jìn)氣量的測量精度，所以在熱線附近安置一根溫度補(bǔ)償電阻。
相關(guān)產(chǎn)品：
三、結(jié)束語：
通過上述對氣體渦輪流量計(jì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、檢定及使用過程的問題分析，可以明顯地看出機(jī)械式氣體渦輪流量計(jì)不僅在技術(shù)上處于比較的地位，在實(shí)際使用過程中也存在無可比擬的優(yōu)勢。
目前，國內(nèi)市場上氣體渦輪流量計(jì)基本上是均分天下的局面，但不少燃?xì)夤疽呀?jīng)注意到電子式體積修正儀存在的問題，在采購的過程中逐步傾向于使用機(jī)械式氣體渦輪流量計(jì)+體積修正儀組成的天然氣計(jì)量系統(tǒng)。
針對目前的現(xiàn)狀，建議由標(biāo)準(zhǔn)及檢定規(guī)程的制定部門召集市場上比較有技術(shù)實(shí)力的廠家，共同對相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程進(jìn)行修訂，進(jìn)一步完善天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，使之更為貼近國際標(biāo)準(zhǔn)。從源頭上促進(jìn)國產(chǎn)流量計(jì)生產(chǎn)技術(shù)水平的提升，淘汰市場上質(zhì)量低劣、以次充好的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)由中國制造到中國創(chuàng)造的跨越。
