城鎮燃氣系統一般從門(mén)站下氣后進(jìn)入城市中壓管網(wǎng),自中壓管網(wǎng)分支進(jìn)入小區調壓柜,經(jīng)過(guò)調壓成為低壓進(jìn)入小區管網(wǎng),最終進(jìn)入民用戶(hù)。計量系統主要包含門(mén)站交接表、門(mén)站監督表、調壓柜表、入戶(hù)皮膜表(商戶(hù)計量表)四級,稱(chēng)為“四級計量、三級輸差”管控。結合城鎮燃氣供氣壓力低、波動(dòng)大的特點(diǎn),經(jīng)常使用的城鎮燃氣流量計主要有膜式流量計(皮膜表)、氣體腰輪流量計(羅茨表)、渦輪流量計、旋進(jìn)旋渦流量計、渦街流量計、超聲波流量計等。
1、膜式流量計
工作原理:膜式流量計(皮膜表)屬于容積式流量計,是利用氣體在表內流動(dòng)過(guò)程中的壓力差作為驅動(dòng)力,燃氣表由左右兩側相同的兩個(gè)氣室組成,每個(gè)氣室被柔性膜片分成相同的兩個(gè)小測量室。當氣體依次進(jìn)入四個(gè)小測量室時(shí),驅動(dòng)膜片來(lái)回擺動(dòng)。膜片的擺動(dòng)帶動(dòng)雙曲柄搖桿機構,使閥蓋轉動(dòng),從而使測量室循環(huán)充氣和排氣,從而使燃氣表循環(huán)運動(dòng)。通過(guò)偏心齒輪帶動(dòng)計數器計數,從而顯示體積。
特點(diǎn):膜式流量計主要應用于用氣量比較小的居民及小商業(yè)用戶(hù),其型號從G1.6至G40均可使用。隨著(zhù)技術(shù)的革新,目前普遍采用NB-IOT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)遠傳表,可以實(shí)現遠程抄表、遠程控制以及溫度補償功能。
適用范圍:適用于居民及小工商業(yè)用戶(hù),用氣壓力比較小的用戶(hù)(一般在0.5kPa至20kPa之間),用氣最大流量在40m3/h時(shí)優(yōu)先選擇膜式流量計,最大流量100m3/h不推薦膜式流量計。
2、氣體腰輪流量計(羅茨表)
氣體腰輪流量計(羅茨表)是城鎮燃氣使用最廣泛的流量計,主要由外殼、腰輪組件(即內部測量元件)、齒輪與計數組件等構成。工作原理是利用兩個(gè)腰輪,把流體分割成單個(gè)的體積部分連續輸送,利用齒輪和計數組件計量出流體總體積量。
當有氣體進(jìn)入流量計時(shí),在進(jìn)出口壓差的作用下,兩個(gè)腰輪將進(jìn)行旋轉。當進(jìn)氣壓力大于出氣壓力時(shí),兩個(gè)腰輪旋轉,從而將氣體排出。當兩個(gè)腰輪各完成一周的轉動(dòng)時(shí)所排出的氣體體積為一個(gè)值,重復過(guò)程到計數裝置實(shí)現累計流量計量。
特點(diǎn):氣體腰輪流量計是城鎮燃氣目前測量精度比較高的流量計之一,一般準確度達到1.0級或更高;流量范圍寬,流量比可達1:60;氣體腰輪流量計對氣質(zhì)要求比較高,上游一般須安裝相應規格的過(guò)濾器并定期清洗??伤交蛘叽怪卑惭b,垂直安裝時(shí)氣流應自上而下。該表靈敏度高,其小流量的始動(dòng)流量低。
適用范圍:氣體腰輪流量計的最佳測量范圍為40~650m3/h,在用氣負荷最大流量在大于40m3/h小于300m3/h的范圍時(shí),宜優(yōu)先選用氣體腰輪流量計;由于其量程比寬,可廣泛用于高壓、中低壓管道氣體的計量,多用于工業(yè)用戶(hù)、鍋爐房、商業(yè)用戶(hù)或負荷變動(dòng)大的設備計量,壓損比較大,計量時(shí)要求帶溫度補償及壓力補償。
3、渦輪流量計
當天然氣通過(guò)流量計時(shí),在天然氣的動(dòng)力推動(dòng)作用下,流量計的葉輪開(kāi)始旋轉,葉輪旋轉速度與體積流量近似成比例,通過(guò)測量葉輪的旋轉數可得到通過(guò)流量計的氣體的體積,常用的為智能渦輪流量計,結合電磁感應原理,利用磁敏傳感器從同軸轉動(dòng)的信號輪上感應出與體積流量成正比的脈沖信號,經(jīng)流量積算儀進(jìn)行處理后顯示流量。
特點(diǎn):具有體積小巧、測量精度高、測量范圍大、量程比窄小的特點(diǎn),多用于計量高、中壓管道中氣體。與同規格的皮膜表、羅茨表相比較,具有始動(dòng)流量較大、工作壓力高等特點(diǎn)。一般需在計量前設置整流器,并在流量計前后設置直管段。
4、旋進(jìn)旋渦流量計
工作原理:當流體以一定速度進(jìn)入流量傳感器進(jìn)口途經(jīng)旋渦發(fā)生體時(shí),流體被迫發(fā)生旋轉運動(dòng),從而產(chǎn)生旋渦流,旋渦流在管中旋進(jìn),到達收縮段因節流原因使旋渦流加速,當旋渦流進(jìn)入擴散部分時(shí),因回流作用被迫進(jìn)行二次旋轉,產(chǎn)生渦流進(jìn)動(dòng)。旋渦流的旋轉頻率與流體的流速關(guān)系為線(xiàn)性,并成正比。傳感器檢測到微弱的電信號,并經(jīng)前置放大器整形、放大、濾波后變成脈沖信號進(jìn)行輸出,由流量積算儀進(jìn)行計數處理并顯示。
特點(diǎn):壓力損失較大,適用于介質(zhì)壓力較高(5kPa-30kPa以上)的場(chǎng)合使用;流量量程比為15:1,但初始計量流量較高,不宜用于始動(dòng)流量低的場(chǎng)合,如居民小區、小商戶(hù)等。流量計安裝維修方便,可水平或垂直安裝,垂直安裝時(shí),介質(zhì)流向自下而上,需在流量計前配置較長(cháng)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,如安裝場(chǎng)所不能滿(mǎn)足上述要求,可在流量計之前安裝流動(dòng)調節閥。
5、渦街流量計
工作原理:渦街流量計主要構件為旋渦發(fā)生體,當流體以一定速度流經(jīng)發(fā)生體時(shí),在發(fā)生體的下游產(chǎn)生一對渦列,交替出現且排列整齊,稱(chēng)為卡門(mén)渦街,先在發(fā)生體一側產(chǎn)生,繼而在另一側產(chǎn)生,旋渦的釋放頻率與流過(guò)發(fā)生體的平均流速及發(fā)生體的寬度有關(guān),釋放頻率與流速之間存在一定的關(guān)系,系數為斯特勞哈爾數,通過(guò)測量旋渦的頻率,經(jīng)流量積算儀計算可得流體的流速。
特點(diǎn):渦街流量計為速度式流量計,檢測傳感器不直接接觸被測介質(zhì),性能穩定,可靠性高;由于壓損小,且輸出的脈沖信號與流量成正比,因而無(wú)零點(diǎn)漂移,精度比較高;但該流量計測量范圍比較小,量程比約1:10,對前后直管段要求低。
6、超聲波流量計
超聲波流量計是利用超聲脈沖的傳輸特性(速度、相位)進(jìn)行流體測量,時(shí)差法超聲波流量計是目前最廣泛使用的,利用傳播時(shí)間差與被測流體流速之間的關(guān)系就可計算出流體的流速,進(jìn)而計算出流體流量。超聲波流量計在大口徑大流量測量方面有比較突出的優(yōu)勢。但隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步,目前正逐漸適用于城鎮燃氣小流量范圍的計量。
特點(diǎn):相比較于傳統的氣體渦輪、羅茨等流量計,具有精度更高、體型更小、始動(dòng)能量更低、壓損更小、量程比更寬、性?xún)r(jià)比高、性能更可靠等優(yōu)點(diǎn),相信今后將在城鎮燃氣領(lǐng)域逐漸普及。