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氣體腰輪流量計在城市民用氣區域封閉計量中的應用
1．引言
隨著我國天然氣勘探量的增加和城市環保的日益迫切。城市氣化已經成為全國各大、中城市的發展趨勢。在市場經濟的作用下，城市燃氣輸配中的計量工作直接影響燃氣管理部門的生存和發展，同時也是這些部門工作的重要考核指標。那么面對國內外十幾個種類、上百個品種的氣體流量儀表，如何根據流體的各種物性、流態、安裝要求與環境條件、經濟性等合理選型、正確設計是做好計量工作的前提和基礎，也是各城市燃氣計量部門和專業設計人員研究和探討的不朽主題。作為燃氣管理部門我們對管轄區域的計量收費工作極為重視，根據實際工況我們選擇試用了天津新科成套儀表有限公司生產的JLQ-Z-C系列智能氣體腰輪流量計這種容積式流量計量儀表作為民用小區氣費封閉考核的計量儀表。該系列儀表不僅具備容積式流量計的全部特點，而且與其智能積算部分的完美組合使該流量計在不損失計量精度的前提下，得到了較寬量程比，對居民小區用氣量波動較大的干管計量尤為適用。
2．容積式氣體腰輪流量計的工作原理及特點：
2．1容積式流量計的工作原理:
容積式流量計內部設計有構成一定容積的空間，流量計內部的轉于是在從流入口流入流體的壓力作用下轉動，隨著轉子的轉動，使流體從流入口流向排出口，這時轉于在轉動過程中，轉子和流量計殼體之間形成一定容積空間，使流體充滿這一空間隨著轉于的轉動,把流體不斷的送向排出口。如果設計好該空間的體積，測量轉子的轉動次數，就能得出該空間給出的體積量，從而得到流過的流體體積。另外，根據每單位時間內測得的轉子的轉動次數，可以得到的瞬時流量,這就是容積式流量計的測量原理。
2．2腰輪流量計的工作原理；
當被測流體流經流量計時，流體的動壓力使進出口間形成一個差壓而推動腰輪旋轉(如圖1)
當流體推動D2軸上腰輪反時針方向轉動時，圖1A,與之相連的驅動齒輪帶動D1鈾上的腰輪順時針轉動，轉動90o后成為圖1C狀態，上邊的腰輪受流體推動顧時針轉動，驅動齒輪帶動下邊腰輪反時針旋轉，腰輪旋轉360o時，有四倍于計量室有效容積的流體排出流量計。這樣，兩個腰輪交換驅動旋轉，隨著腰輪的轉動，流體經由計量室不斷排出流量計。腰輪每轉一圈排出的流體體積是一個固定值，即排出量與腰輪軸轉數成正比，通過腰輪軸及其它傳動機構，將旋轉的次數減速后傳遞到積算顯示部分。正是腰輪流量計的這種工作原理決定了這種流量計只要計量室內部配合間隙設計、組裝合理，它就會有較高的精度和較低的啟步流量，這一特性在民用小區燃氣計量中極為重要，它既滿足了居民正常用氣時的計量精度，又克服了其它類型流量汁對居民
用氣低峰時微小氣量的無能為力。
2．3 JLQ-Z-C系列氣體腰輪流量計智能積算部分工作原理：
如圖2所示，積算部分通過脈沖傳感器檢測到轉子軸的旋轉次數，這一脈沖信號經過電路放大，濾波整形后送往微處理器進行計數處理。微機按所輸入的儀表系數K值與所測得的脈沖數進行計算，公式如下：
Q=3600×f/K
Q——流體流過流量儀表的體積流量 單位：m3/h
f——脈沖頻率 單位：n/s
n——脈沖數
k———儀表系數單位： n/m3
得出流量值后送往LCD驅動電路，驅動LCD顯示流體瞬時流量。同時將Q值在流量計內部進行累加并儲存，通過功能鍵可隨時查看流量計所計的累積氣量。
積算部分在微處理器的強大功能支持下采用不同的五個流量點輸入不同的儀表系數的方法，將容積式流量計特性曲線的非線性段進行修正，以便流量計得到很寬的量程比，其曲線對比如圖3：
由特性曲線可以看出，JLQ-Z-C系列智能氣體腰輪流量計特性曲線的小流量部分明顯得到了改善，這也正是我們在民用氣區域封閉計量中所希望達到的。
3． JLQ-Z-C系列智能氣體腰輪流量計在區域封閉計量中的應用：
為了配合降差工作對民用氣采用區域封閉計量，劃小核算單位不失為一個可行之舉。它一方面可以通過小區進區總表和分表的差值來考核小區收費員的工作，分析小區內部管網運行狀況；另一方面可以通過數據分析掌握整個管轄區域的氣量分配情況，有利于合理調配氣量保證居民用氣。
小區封閉計量特點：
1)用氣高峰和低峰相對比較集中，進區干管氣流量變化范圍較大，要求總表有較寬的量程比。
2)用氣低峰氣流量很小，有時僅為幾個居民灶頭的用氣量，要求總表具有很低的啟步流量。
3)居民使用的普遍為隔膜式民用煤氣表，其正常運行情況下計量精度較高，不丟氣，要求總表計量精度高。
4)總表裝于調壓器后，室內安裝，和居民用氣工況基本一致，總表和分表均采用容積式流量計可消除不同類型流量計由于燃氣組份變化給計量儀表帶來的差值。
5)流量儀表改造工作．受原工藝管道走向和安裝空間的局限性較大。
要求總表無前后直管段要求和靈活的安裝方式。
實踐證明JLQ-Z-C系列智能氣體腰輪流量計這種容積式流量計均能滿足上述要求。但特別應該注意的是流經容積式流量計的被測介質必須保持一定的清潔程度，即流量計前必須加裝氣體過濾器，否則將會影響容積式流量計的正常運行和可靠的精度保證。
綜合改造投資，居民小區的平均生活水平，小區居民生活習慣和地理位置，小區規模等諸多因素，選擇了位于科貿街的風荷園1045戶商品住宅小區和位于王頂堤的榮遷西里3736戶平改居民小區，作為管轄區城內最具代表性的試點。風荷園小區氣質為天然氣根據以往掌握的用氣情況選裝了一臺JLQ-Z-C-300型智能氣體腰輪流量計，最大工況流量300m3／h，精度±1％量程比1：60(即5—300m3/h)，啟步流量3m3/h，上進下出安裝，表前加裝氣體過濾器。榮遷西里小區，氣質為天然氣，根據以前掌握的用氣情況選裝了一臺JLQ-Z-C-450型智能氣體腰輪流量計。最大工況流量450m3/h，精度±1％，量程比1：60〔即7.5-450m3/h)，啟步流量4.5m3/h,上進下出安裝，表前加裝氣體過濾器。自2000年5月投入試運行至今已初見成效。現以2000年7月20日至2000年8月20日一個月的報表數據為例，鳳荷園小區總供氣雖8520m3，銷氣量7991.5m3，進銷差率6.2%沁榮遷西里小區總供氣量39830m3，銷氣量37318.27m3，進銷差率6.31％兩小區與去年同期相比收費率均提高了10％左右。另外通過此方法進行封閉計量較為準確的得到了各封閉小區的供銷差率，對提高小區運行和收費的管理水平打下了良好的基礎，一方面對偷氣、漏氣和收費工作中的“人情氣”等可以及時發現并采取措施，使燃氣管理部門減少經濟損失，同時也給安全供氣工作提供了有利的監控手段；另一方面對
小區收費員的工作也有了硬性的考核指標，使其加強了工作責任心。
當遇有小區規模較大，入區干管峰值流量較高時，既要兼顧上限流量，又要在小流量時不丟氣量，無形中提高了對入區總表量程比的要求。例如；假設某居民小區入區干管最大流量為600 m3/h，最小流量為6m3/h這就要求該位置的流量計量程比為1:100 ，各種流量儀表滿足這個參數均比較困難，這時我們可以采用兩塊流量儀表并聯安裝的方式解決這一問題。在上述情況下采用兩臺JLQ-Z-C-300型智能氣體腰輪流量計并聯安裝(圖4)，單表流量范圍為5—300m3/h精度±1%在用氣高峰時兩臺表同時投入運行，測量上限為600m3/h，即不超限運行，又能滿足計量精度。在用氣低峰時關閉一臺流量計，單臺運行的測量下限為5m3/h，可以滿足最小流量的計量要求。這一切換過程可以人工完成，也可以通過電動閥門及控制電路自動實現。
4．結論和建議
4．1由上例得到結論，容積式流量計的工作原理和構造決定了氣體腰輪流量計在城市居民用氣區域封閉計量中比較適用。它和智能積算顯示部分配合使用使該類型流量儀表更加完善。
4．2在條件允許的情況下選用JLQ-Z-A系列溫壓補償型智能氣體腰輪流量計，將工況流量直接轉換成標方(20℃，101.325Kpa)流量顯示儲存將會給燃氣部門的計量工作帶來更大的方便。
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