摘　要 探討不同計量場合使用不同種類與原理的流量計，并分析了每種流量計的優點以及適用的場 合。另外也探討了天然氣高壓檢定與空氣低壓標定，對于不同流量計準確度的影響，并舉實例進行分析。

0　引言

天然氣是一種潔凈的能源和化工原料，在世界能源結構中所占比例不斷上升。世界各國使用天然氣的數量也在不斷增加，以中國為例，2018 年天然氣表觀消費量 2 803 億立方米 [1]。如若天然氣計量的誤差為 1%，則每年由計量誤差造成的損失 28.03 億立方米，可見經濟損失巨大。

1　高壓對天然氣計量用流量計準確度的影響

在天然氣計量行業中，由于需要長距離的傳輸，天然氣的壓力需要增加到很高的壓力值（例如10 MPa），從氣井輸出到終端燃氣用戶點（2 kPa），進行逐級降壓。不同流量計，由于不同的結構設計，流體雷諾數的差異，在不同壓力及不同介質下，同一臺流量計會有不同的準確度曲線。對于國內的流量計生產廠家，在出廠標定時，都使用低壓空氣標定，來確定流量計的計量準確度。而在國外，雖然大部分流量計生產廠家（例如氣體渦輪流量計）有高壓空氣環道檢定裝置，但運行費用高昂，只在特殊要求下，才進行高壓空氣出廠標定。

在國內，高壓氣體超聲流量計在使用前，需送國家第三方實流檢定站（如中石油的四川華陽檢定站、中石油大慶檢定站、中石油南京高壓檢定站等）進行高壓天然氣檢定，再安裝到現場使用。

而對于其他種類的流量計，特別是城市燃氣公司使用的流量計，都只是依據廠家的低壓空氣出廠標定，以及送第三方低壓空氣檢定后（國內第三方低壓空氣檢定，普遍使用音速噴嘴負壓法），安裝到現場使用。但實際使用的天然氣計量站，天然氣的壓力都會不同，實際計量的結果與流量計低壓空氣標定的數據是否有差異，這是本文探討的主題。

由于燃氣皮膜表使用于極低的壓力，氣體腰輪流量計一般也都在較低的壓力下工作，而高壓氣體超聲流量計在使用前送第三方實流檢定站檢定時，會根據實流數據調整高壓氣體超聲流量計的內部誤差曲線，所以本文主要探討氣體渦輪流量計和中低壓的氣體超聲流量計，在不同壓力下的計量誤差的變化。這兩類產品，更多地用于在一定壓力下計量的工商業用戶，他們是燃氣銷售公司的重點客戶群，對于燃氣銷售公司的供銷差有直接的影響。

2　氣體渦輪流量計在高壓下的計量誤差變化

對于氣體渦輪流量計，工商業用戶中使用的是非常普遍的一種流量計。舉例分析幾臺氣體渦輪流量計，在德國物理技術研究院（PTB）以及荷蘭國家計量院（NMI）高壓天然氣檢定中心的數據，與流量計工廠低壓空氣標定的數據對比。

1）圖 1 是一臺某品牌氣體渦輪流量計 DN300 G4000 ANSI150 在荷蘭 NMI 高壓天然氣檢定，檢定壓力為 2.0 MPa。

2）圖 2 是一臺某品牌的氣體渦輪流量計 DN100 G250 SN143706 ANSI150 在德國 PTB 高壓天然氣檢定，檢定壓力為 2.1 MPa。

3）圖 3 是一臺某品牌的氣體渦輪流量計 DN150 G1000 SN097571 ANSI300 在德國 PTB 高壓天然氣檢定，檢定壓力為 2.1 MPa。

4）圖 4 是一臺某品牌的氣體渦輪流量計 DN250 G1600 SN100405 ANSI600 在德國 PTB 高壓天然氣檢定，檢定壓力為 5.06 MPa。

5）對于氣體渦輪流量計，在高壓下的計量準確度影響，總的來說有以下幾個特點：

（1）根據氣體渦輪流量計不同尺寸及 G 值（流量范圍），有些高壓檢定誤差曲線高于低壓標定誤差曲線，而有些卻低于低壓標定誤差曲線。

（2）總體上，隨著檢定壓力的升高，檢定誤差的曲線變化趨大，而相應的，如果檢定壓力減小，檢定出來的誤差曲線越接近負壓檢定誤差曲線。

（3）檢定壓力對于誤差的變化，源于單個流量計隨機性較大。主要原因是在高壓下，對于單個流量計機械加工的差異性，會放大流體狀態對于準確度的影響。

3　中低壓的氣體超聲流量計在中壓下的計量誤差變化

國內天然氣實流檢定站有很多個，但大部分是高壓天然氣檢定，非常低運行壓力在 1.0 MPa 甚至4.0 MPa 以上，并不適合檢定中低壓的氣體超聲流量計，而在中石油實流檢定重慶站，檢定壓力為0.3 ～ 0.7 MPa，可檢定中低壓的氣體超聲流量計。

1）圖 5 是一臺某品牌的氣體超聲流量計 RS DN50 SN18520014 PN16 在重慶天然氣計量站高壓實流檢定，檢定壓力為 0.4 MPa。

2） 圖 6 是 一 臺 某 品 牌 的 氣 體 超 聲 流 量 計 TS DN50 SN18500013 PN16 在重慶天然氣計量站高壓實流檢定，檢定壓力為 0.5 ～ 0.7 MPa。

總的來說，中低壓的氣體超聲流量計，在中壓天然氣實流檢定時，流量計的誤差曲線較低壓空氣標定的誤差曲線，略有變化。但變化的范圍還在1 級流量計的準確度范圍之內。對于燃氣銷售公司來說，現場使用的計量結果完全可以被接受。

4　國外和國內的權威技術機構和標準對于流量計高壓檢定的要求

1）國外機構與標準規定

2004 年歐洲發布法律，于 2016 年 10 月 29 日廢除舊法規，執行新 MID 標準 [3]。其中新規規定，如果氣體渦輪流量計現場工作壓力在 0.4 MPa 以上，需要強制出廠高壓檢定。

歐洲標準 EN12261[4]，附錄 E2.1 中寫明，如果流量計現場工作壓力在 0 ～ 0.4 MPa，可以使用大氣壓（低壓）進行檢定。如果流量計現場工作壓力在0.4 MPa 或以上，需要高壓檢定，檢定的壓力 ptest，實際現場的工作壓力范圍在 0.5 ptest ～ 2 ptest。

2）國內機構與標準規定

目前，中國的《計量法》[5] 要求，用于貿易結算的流量計，必須通過第三方機構檢定合格，才能安裝到現場使用，但未對流量計第三方檢定規定是低壓檢定還是高壓檢定。由于第三方高壓實流檢定費用昂貴，國內普遍的做法只對高壓氣體超聲流量計，在現場安裝前，送第三方實流高壓檢定。

在 JJG 1030-2007《超聲流量計》檢定規程 [6] 中，第 7 章描述，針對檢定用氣體，對工作壓力在 0.4 MPa及以上的流量計 , 管道內氣體的壓力不低于 0.1 MPa并盡量使其與實際使用條件相一致。對工作壓力在0.4 MPa 以下的流量計 , 管道內氣體的壓力不得高于0.4 MPa, 可在常壓下進行檢定。

5　結語

不同種類的天然氣計量流量計的技術性能及高、低壓第三方檢定建議：對于長輸管線的計量，使用高壓氣體超聲流量計，很好利用了此類流量計適合大流量、高壓力、準確度高等特點，雖然設備較為昂貴，但對于長輸管線建設的成本，還是可以承擔的。對于第三方檢定，需送第三方實流高壓檢定，實流檢定壓力盡量接近現場使用壓力，修正流量計的誤差曲線，以保證計量的準確度。

對于城市燃氣的貿易交接門站或比對計量門站，如用氣量特別大，也可使用高壓氣體超聲流量計。如果門站氣量屬于中等，可使用高壓力等級的氣體渦輪流量計，建設成本會有一定的節省。進口的氣體渦輪流量計，也可保證高準確度穩定計量。同樣，建議使用前送第三方高壓實流檢定。

城市燃氣的工商業用戶，可選用氣體渦輪流量計和中低壓氣體超聲流量計。氣體渦輪流量計是一種歷史悠久，且適合天然氣計量的流量計，量程比較適中，價格合適，穩定可靠。對于流量偏小且用氣量波動較大、壓力很小的商業用戶，可考慮選擇氣體腰輪流量計。而中低壓氣體超聲流量計，在集合了氣體渦輪流量計和氣體腰輪流量計的良好性能基礎上，增加了如不卡表、無需定期加油潤滑、遠程診斷準確度高等諸多優點，是未來城市燃氣計量使用流量計的方向。在工作壓力小于 0.4 MPa, 計量性能與空氣低壓檢定的結果變化很小；而工作壓力大于 0.4 MPa 的現場，條件允許，可考慮將流量計送第三方高壓實流檢定，修正流量計在高壓下的誤差曲線，以保證更高的計量準確度。

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