传统燃气计量在我国极寒地区的应用

传统燃气计量在我国极寒地区的应用

刘文占

哈尔滨中庆燃气有限责任公司 黑龙江 150010

摘要：众所周知燃气是一种相对实用、安全的清洁能源，为确保安全使用和准确计量，对燃气计量装置要求大幅提高。温度和压力是天然气流量计量关键因素，仪表设计与选型、安装环境等，应充分考虑温度和压力影响因素，以确保天然气流量计量的准确性。然而我国地域辽阔，东西大气压较大，南北温差较大，尤其在我国极寒地区，温差可达到70℃。流量计是精密仪器，其安装环境应符合设计要求，应特别注意环境温度，避免在高低温环境中使用，本文以在极寒地区使用的燃气表进行分析。

关键词：燃气计量；温度；压力；极寒

一、传统流量计的计量方式

传统流量计计量的方式有很多种，主要有罗茨流量计、涡轮流量计、膜式燃气表等。但含有修正的计量仪器计量，原则上是根据气态方程PV=nRT[1] ，式中：p为压强（Pa），V为气体体积(m³)，T为温度(K)，n为气体的物质的量(mol)，R为摩尔气体常数（也叫普适气体恒量）(J/（mol.K）) 。天然气在标准大气压（温度20℃，压力101.325Kpa）下，估算修正系数公式大致如下:1+(20-T)/300+(P-101.325)/100。即在一定情况下，可以估算修正系数。燃气压力较正常状态每增减1KPa，则影响标况流量约±1%；温度每增减3 ℃，则影响标况流量约±1%。压力高于101.325KPa或温度高于20℃，正修正；压力低于101.325KPa，温度低于20℃，反修正。

二、极寒地区温度对居民用户表具（无温、压补偿）计量的影响

门站出站温度一般为4-5℃，不考虑压力影响的情况下，因一般居民表具并没有温度修正。温度对计量的影响（修正）为5%左右（设定使用温度20℃）。

三、极寒地区温度、压力全年度对各类流量计计量的影响

因表具安装位置不同，室内环境不同，导致室内温度不同，对表具的影响也不相同，每个月表测温度也不尽相同，总体来说，冬季表测温度低，夏季表测温度高；室内温度高时表测温度高，室内温度对表测温度影响较大。

1．温度、压力对餐饮用户计量的影响:餐饮用户表测压力范围101Kpa——105Kpa，平均表测压力102Kpa，对计量的影响（修正）1%。1月份室内温度10℃，表测温度范围10℃-25℃，平均表测温度15℃，对计量影响1.67%；7月份室内温度25℃，表测温度范围25℃-35℃，平均表测温度30℃，对计量影响-2.33%；

全年表测平均温度25℃，对计量影响-1.67%。综合温度、压力平均值，对计量影响-0.67%。

2．温度、压力对洗浴热水用户计量的影响:洗浴用户表测压力范围101Kpa——110Kpa，平均表测压力105Kpa，对计量的影响（修正）4%。1月份室内温度15℃，表测温度范围15℃-30℃，平均表测温度25℃，对计量影响-1.67%；

7月份室内温度35℃，表测温度范围35℃-45℃，平均表测温度40℃，对计量影响-6.67%；全年表测平均温度30℃，对计量影响-2.67%

3．温度、压力对工业用户计量的影响:洗浴用户表测压力范围101Kpa——110Kpa，平均表测压力105Kpa，对计量的影响（修正）9%。1月份室内温度15℃，表测温度范围10℃-30℃，平均表测温度25℃，对计量影响-1.67%；7月份室内温度30℃，表测温度范围30-40℃，平均表测温度35℃，对计量影响-5%；全年表测平均温度30℃，对计量影响反修正4%.

四、极寒地区室外安装温度对流量计（含温、压补偿）计量的影响

一般流量计的设计温度温度为（-25℃-+55℃），但我国北方冬季严寒时室外温度往往低于下限。流量计则会以原本设定温度15℃替代参与运算。如以下案例进行分析：调取2019/11/1 0:00:00-----2020/6/2 9:00:00数据。期间用气量8782m³。（实际用气时间截止2020/1/23 22:00:00时，共计83天）期间干扰值（VbD）=825m³-291m³=534m³。当实际温度超出了电子体积修正仪的温度测量范围下线（-25℃-+55℃）时，测不出管道内的实际温度，所以数据中会出现替代值15℃。此替代值参与计量换算。 则会出现干扰值VbD（534m³）。

   1、由调取数据可知。此表在15℃修正系数1.04.在-10℃修正系数1.14。

设基表运行534m³情况下。 Vbt（15℃）=534m³*1.04=555.36m³,  Vbt（-10℃）=534m³*1.14=608.76m³, 期间用气差值53.4m³。

2、由Z型体积修正仪气态方程可知，在15℃、-10℃在基表运行534m³，压力为恒定标准大气压101.325kpa情况下，实际用气量分别为：542.6m³（15℃）、594.8m³（-10℃）相差52.27m³。

                       Z型体积修正仪气态方程

3、根据气态方程分析：15℃时如果走534m³，-10℃时应该相差（15℃+10℃）/3=8.33%，参与修正时，应该走量534m³*1.0833=579m³.相差45m³

4、根据数据与现场实际用气情况分析。此表出现温度替代值是在每次起炉用气的极短时间内，随后随着温度升高恢复正常，因此影响不大。

五、极寒地区温度、压力对计量的总体影响

  随机抽取不同用户性质用户的抄表记录和照片，记录抄表指针，用气时的温度和压力等数据，得出以下规律：表测压力在不同时间段有小范围的波动，表测温度波动范围较大，冬季温度较低，夏季温度较高。热水、餐饮、个别采暖用户，表测压力在104kpa以下，最低可达101kpa左右。因压力比较低，导致修正系数较低，大多1.0-1.03.当压力较高时，修正系数能全年保持1以上.当压力较低时，大多用户全年平均系数≥1，由于夏季室内温度较高，有的热水、餐饮、采暖表具系数小于1.

六、极寒地区流量计（含温、压补偿）总结分析

1、极寒地区的大气压强一般在98kpa--100kpa左右，（海拔128米）。

2、用户表具不具备温度压力修正功能时，当管道绝对压力低于101.325kpa时，燃气公司有利，反之不利；当温度高于20℃时燃气公司有利，反之不利。

3、用户表具为流量计时，理论上计量修正参数测量值是燃气压力和温度值，但在实际测量时，压力是燃气压力（管道压力相对公平），但温度的测量值因受到室内温度和燃气流速影响，表测温度要比实际燃气温度高，导致温度修正不是很准确（燃气公司稍有损失）。

4、因表具安装位置不同，房间保暖情况不同，燃气设备散热量不同，表测温度受室内温度影响较大，有的表测温度可达30℃，对计量修正有一定影响。

5、压力影响。假定测得绝对压力102.325kpa（标准大气压101.325kpa），不修正时损失1%，压力修正挽回1%。但测得绝对压力100.325kpa，则不修正时收益1%。压力修正时损失1%（用气时绝对压力绝大多数在101.325kpa以上）。

6、温度影响。假定燃气实际温度为14℃，不修正时损失2%，但当温度修正时，表测温度可能要不14℃高，如果测得温度是17℃，比不修正挽回损失1%，损失1%，但如果测得温度是23℃，则比不修正损失3%。（因有部分温度未测得，只测得现场温度，但这一现象只发生在开始用气时。）

参考文献：

[1]华彤文；王颖霞；卞江；陈景祖．普通化学原理（第4版）：北京大学出版社，2013：10