幾種常見天然氣流量計原理及選型分析

天然氣的流量測量目前主要應用于貿易結算較為常見，我國天然氣貿易計量是在法定要求的質量指標下以體積或能量的方法進行交接計量，現階段大部分還以以體積計量為主。

目前，我國用于天然氣流量測量的流量計產品大致有：氣體腰輪流量計、氣體超聲波流量計、氣體渦輪流量計、流體振動流量計、差壓式流量計和孔板流量計等，下面是各流量計的對比。

氣體腰輪流量計（羅茨流量計）

氣體腰輪流量計又稱之為羅茨流量計，不僅可用來計量干氣，也可以來計量濕氣(即伴生氣)。由于孔板流量計和渦輪流量計不適應測量含有液滴的伴生氣，氣體腰輪流量計因沒有嚴格要求，所以相對具有一定的優越性。此外，其另一優點是對流動脈動不敏感。

但在測量天然氣時要注意以下幾點：

1、一般在流量計的上游應加裝一定目數的過濾器，以防止流量計被卡、堵，并要定期排污以及檢查和清洗過濾網。

2、為了防止流量計計量腔積液，流量計盡量垂直安裝，或高出工藝管線，并要定期排出積液。

3、流量計投用前必須保證管道內沒有焊渣等雜質，并開旁路，防止流量計轉子高速運行，損壞流量計。

4、必須經常性觀察留意流量計前后的壓力，及時判斷故障。

此外，氣體腰輪流量計還有一個很大的缺點，就是腰輪高速轉動時噪聲較大。

氣體超聲波流量計

氣體超聲波流量計工作原理：一個探頭發射信號穿過介質、被另一個探頭接收到，同時，第二個探頭同樣發射信號被第一個探頭接收到，由于受到介質流速的影響，二者存在時間差，根據流速和時間差之間的換算關系，進而可以得到氣體的流量。

口徑為DN25-DN200，流量范圍1m3/h-2000m3/h、具有始動量低（0.02m3/h），使用精度高（優于±1.0%），量程比可達1:600，無機械可動部件，長期使用幾乎免維護等特點。其價格較高，一般用于高要求的場合。

氣體渦輪流量計

氣體渦輪流量計優點是結構簡單，安裝方便;外形尺寸相對較小;精確度高;重復性好;范圍度寬可達到15∶1～25∶1，在高壓輸氣的情況下，范圍度還可進一步增大;其輸出為脈沖頻率信號，因此在同可編程流量顯示表配用時，容易得到較低的系統不確定度。

具有結構簡單輕巧，重量輕，壓力損失小，運行穩定可靠等特點。適用于流量變化不大，中高流速介質潔凈的管道，是燃氣輸配中常用的儀表。

其不足之處是渦輪高速轉動，軸承與軸之間機械摩擦，壽命不很長，因此應注意潤滑，可利用制造廠所提供的潤滑手段，定期補給潤滑油。另外，高速流動的氣體中如果含有較大的固體顆粒，很容易將渦輪葉片打壞，因此，渦輪流量計前的管道上應加裝過濾器。

流體振動流量計

此類流量計有二種類型：渦街流量計和旋進(旋渦進動)流量計。

旋進旋渦流量計

旋進旋渦流量計是目前國內一些小型天然氣配氣站首選的流量計產品，其具有工作溫度范圍寬;范圍度大;雷諾數在一定范圍內，不受流體溫度、壓力、密度和黏度影響;適用性強，除含有較大顆?；蜉^長纖維雜質外，一般不需裝過濾器;對上下游直管段要求較低，取上游4D和下游2D直管段即可;輸出頻率同體積流量成線性關系。

其不足之處是壓損較大，其次，旋進旋渦流量計屬流體振動式流量計，對于管道振動和電磁干擾較敏感，所以只能在振動較小、無電磁干擾的環境中使用。

渦街流量計

渦街流量計目前一般在工礦企業的天然氣內部考核和能源消耗的計量應用較多，其有著整體結構設計合理，動態測量范圍寬，壓力損失小;儀表主體可采用不銹鋼材質制造，適用于腐蝕性介質的測量;儀表無可動部件，安裝維護簡單;現場液晶顯示，脈沖、4～20mA輸出或485串行通訊接口，可與工業自動化系統連接等諸多優點。

其最大的缺點就是特點怕振動，怕電磁干擾。

差壓式流量計

差壓式流量計包括檢測件為標準節流裝置和均速管等。它是應用歷史悠久，實踐經驗豐富成熟，標準規范完善(均速管除外)，品種規格齊全的一類流量計，廿十世紀50年代以前它可能是唯一的天然氣流量計。它有許多不足之處：如測量精度一般，現場安裝條件要求高，壓損大，范圍度窄等等；針對上述不足，近年國內生產廠推出一系列改進辦法，如一體式差壓流量計、定值節流件、可換孔板節流裝置、采用標準噴嘴等等，再加80年代以后差壓式流量計的兩個組成部分：差壓變送器和流量顯示儀有突出的進展。

孔板流量計

幾十年來人們已經總結了幾十項針對天然氣計量的專項研究和實踐應用，在量的基礎上發生了質的飛躍，其標志就是標準化，即使用標準孔板流量計，其可以無須進行實流校準而確定信號(差壓)與流量的關系，并估算其測量誤差，是目前在全部流量計中是惟一達到此標準的。為了消除自身存在的輸出信號為模擬信號、重復性不高、范圍度窄、壓損大等重大缺點，采用了微電子技術、計算機技術、定值節流件和標準噴嘴等技術裝置，使其技術水平有了進一步提高。

選型考慮因素

這幾種流量計在天然氣流量的測量中，各有優勢與短板，在選擇時可根據實際情況，具體問題具體分析，選擇合適的流量計產品，以確保計量的正確。

儀表性能方面：精確度、重復性、線性度、范圍度、壓力損失、上下限流量、信號輸出特性、響應時間等；

流體特性方面：流體壓力、溫度、密度、粘度、潤滑性、化學性質、磨損、腐蝕、結垢、臟污、氣體壓縮系數、等熵指數、比熱容、電導率、聲速、混相流、脈動流等；

安裝條件方面：管道布置方向、流動方向、上下游管道長度、管道口徑、維護空間、管道振動、接地、電源、輔屬設備(過濾、排污)、防爆等；

環境條件方面：環境溫度、濕度、安全性、電磁干擾等；

經濟因素方面：購置費、安裝費、維修費、校驗費、使用壽命、運行費(能耗)、備品備件等。