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改善計(jì)量手段,大力降低燃?xì)夤╀N差率

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2007-09-26  作者:rqb99  瀏覽次數(shù):1402

摘要:論述了當(dāng)前燃?xì)庥?jì)量應(yīng)用的一般方法及存在問題,推薦一種全新的智能化全量程燃?xì)饬髁坑?jì)

城市燃?xì)饣殉蔀楦纳瞥鞘协h(huán)境的重要標(biāo)志之一,由于我國油氣田的大量開采,促進(jìn)了城市燃?xì)饣倪M(jìn)程。然而過去已有燃?xì)夤?yīng)的城市設(shè)備落后,跟不上發(fā)展的需要,更缺少有效的管理經(jīng)驗(yàn),而一些新啟動(dòng)的管道供氣單位也存在著一些管理上的弊病,運(yùn)營中造成巨大的虧損,有的城市每年竟有億元之巨的大額虧損,這又給燃?xì)獾陌l(fā)展帶來了憂慮。沒有煤氣急著上煤氣,一旦開栓供氣在經(jīng)濟(jì)上又給城市背上了沉重的負(fù)擔(dān)。顯然只用提高供氣價(jià)格來補(bǔ)償虧損是不可行的方法,應(yīng)找出原因,通過先進(jìn)的科學(xué)管理手段改變這一現(xiàn)狀。

從虧損原因看,大致可有以下幾方面:

首先是收費(fèi)管理方面。目前收費(fèi)均以到戶抄表為主,雖各城市采取了一些改進(jìn)措施,但收費(fèi)流失仍很嚴(yán)重,現(xiàn)在多數(shù)城市缺少完善的計(jì)量體系,沒有可靠的區(qū)域計(jì)量、管區(qū)計(jì)量的手段,實(shí)際上只能以用戶終端計(jì)量作為收費(fèi)依據(jù),收多少算多少,對收費(fèi)流失難以估算,由于用戶多,也難以復(fù)查管理。

其次是管路漏失的損失。對于一些年久失修的供氣管線,往往管線漏失也不可忽略。

最后是計(jì)量儀表方面。這幾方面綜合起來,計(jì)量是虧損的主導(dǎo)方面,前邊兩方面管理落后以及不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線漏失都與有效計(jì)量有關(guān)。本文將從燃?xì)馐召M(fèi)計(jì)量儀表的現(xiàn)狀和存在問題分析,介紹一種新型的智能化儀表,以期能對解決目前困擾燃?xì)庥?jì)量的一些問題有所幫助。

一、管道燃?xì)庥?jì)量的現(xiàn)狀

城市管道燃?xì)獍ㄌ烊粴饧叭斯っ簹鈨纱箢?,用氣對象主要是居民生活小流量用氣和一些工廠、賓館等較大流量的企業(yè)用氣。對于居民生活用氣,目前普遍采用膜式容積式計(jì)量表,它可以直接給出用氣的累積量,按量收費(fèi)。這種儀表已有百年以上歷史,有這么強(qiáng)的生命力主要它具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先是結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,不易被偷氣,計(jì)量中不用電,減化了儀表的使用,不受停電干擾。最后是價(jià)格便宜,雖然精度不夠高,但供需雙方也都能接受,對燃?xì)夤?,儀表的正負(fù)偏差,可使盈虧基本持平。由于上述原因,當(dāng)今雖已進(jìn)入計(jì)算機(jī)管理的信息化時(shí)代,這類儀表目前在國內(nèi)外還在大量應(yīng)用,有些改進(jìn)也往往在收費(fèi)管理上作了一些工作,儀表基本未變。

上述儀表僅適用于小流量的計(jì)量,在流量增大時(shí)為提高儀表的工作容積,已使儀表箱增大很多。盡管這樣仍不能滿足較大流量的計(jì)量,因此人們開始轉(zhuǎn)向選用工業(yè)用氣體流量計(jì)。

工業(yè)氣體流量計(jì)發(fā)展歷史較久,品種也較多,但經(jīng)過一段探索發(fā)現(xiàn)工業(yè)氣體流量計(jì)也很難完成燃?xì)庥?jì)量的需要。其中問題主要有以下幾點(diǎn)。首先是對于氣體流量的計(jì)量在工業(yè)中也屬于一個(gè)難題。工業(yè)中液體流量計(jì)量要較氣的計(jì)量可選的方法更多些,如經(jīng)常使用的電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。雖超聲波流量計(jì)從原理上可以進(jìn)行氣體測量,但難度要大很多。進(jìn)幾年國外推出可測氣體的超聲流量計(jì),但造價(jià)極高,要幾十萬元一臺,這很難大量推廣應(yīng)用。其它一些工業(yè)流量計(jì)由于在工業(yè)中更多的在控制工業(yè)流程中應(yīng)用,流量都有一個(gè)變化的范圍。對于這些流量儀表直接用來燃?xì)庥?jì)量收費(fèi),還存在很多問題,例如一個(gè)差壓式流量計(jì)(如孔板、彎管、阿牛巴流量計(jì)等)一般它可測流量的上、下限比值(量程比)僅為3:1,在下限以下的流量不能準(zhǔn)確計(jì)量或不能實(shí)現(xiàn)計(jì)量。燃?xì)夤?yīng)是一個(gè)峰谷值很大的對象,對于小流量的流失,不能被燃?xì)夤芾聿块T所接受。

進(jìn)幾年在國內(nèi)外推出了熱式氣體質(zhì)量流量計(jì),從其特性看,可以適應(yīng)小流量測量,可以從很低的流速測起,但由于原理限制,在大流量時(shí)的靈敏度很低,而且大流量時(shí)由于相對誤差增大使總量誤差相當(dāng)大。除此之外,燃?xì)獬煞肿兓苯佑绊懥髁康臏y量,這樣當(dāng)流量增大時(shí)由于儀表靈敏度下降及燃?xì)獬煞值淖兓稍斐上喈?dāng)大的誤差。其次由于儀表需實(shí)流標(biāo)定,標(biāo)定成本高,儀表的售價(jià)也相當(dāng)高,一臺50mm口徑的儀表售價(jià)約為6?/FONT>7萬元,這給管網(wǎng)上大量應(yīng)用也帶來了困難。

可以用來測量燃?xì)饬髁勘容^成熟的儀表還有孔板流量計(jì),這種流量計(jì)是國際上唯一不用實(shí)流定標(biāo),可以通過計(jì)算實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量的儀表。而且我國也根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合我國的情況制定了自己的國家標(biāo)準(zhǔn),由于可不必實(shí)流標(biāo)定給推廣帶來了極大的方便,但要求使用時(shí)要嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定偏離標(biāo)準(zhǔn)要進(jìn)行修正。但由于不可知的偏離和安裝使用中存在的問題,將會帶來很大的不確定性。因此使用中要十分注意。另外一個(gè)問題就是量程范圍問題,按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定只允許使用在3:1的量程范圍內(nèi),這又給流量變化范圍較大的管線帶來困難。為此,在國內(nèi)外都有并聯(lián)多條管路使用的先例,即把一個(gè)大口徑輸送管分解成幾個(gè)稍小口徑的管路并聯(lián),在流量大時(shí)幾根管道并聯(lián)供氣,在流量減小時(shí)可自動(dòng)(或人工)閉掉幾路,這樣就可以根據(jù)管路的多少,來降低下限可測流量。一般采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制閥門開關(guān),由于閥門動(dòng)作頻繁,可靠性、壽命成了關(guān)鍵問題。大口徑自動(dòng)閥門價(jià)貴也給用戶采用帶來困難。

其它工業(yè)用流量計(jì)還可選用渦街流量計(jì),它屬流體振動(dòng)式流量計(jì),管道內(nèi)設(shè)有專用的固定件作為漩渦發(fā)生體,在流動(dòng)氣體中,其流速將正比于產(chǎn)生漩渦的頻率,屬速度式流量計(jì),這種流量儀表在近10--20年內(nèi)發(fā)展很快,主要是這壓力損失少,工作可靠,結(jié)構(gòu)簡單,測量結(jié)果不受氣體成份密度變化影響,精度較高一般可達(dá)±1%的不確定度,用于煤氣測量可以用空氣標(biāo)定,標(biāo)定成本較低。缺點(diǎn)是一般抗振動(dòng)干擾能力差,尤其是小流量或零流量時(shí)有時(shí)輸出很大的虛假信號。其次,雖然量程比比差壓式流量計(jì)大,一般下限不可測流速也達(dá)(4--5)m/s左右,這種儀表對防止小流量流失也無能為力。

此外,還有一些帶有可動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的容積式流量計(jì)和速度式葉輪流量計(jì),它們品種繁多,也可保證一定精度,但由于有可動(dòng)部件影響可靠性和壽命。在口徑較大時(shí),造價(jià)高,或改用插入式又將大大降低精度,所以也未被廣大用戶所認(rèn)可。

二、提高燃?xì)庥?jì)量的科學(xué)性和合理性

在燃?xì)庥?jì)量管理中一個(gè)值得注意的問題是計(jì)量結(jié)算的科學(xué)合理性,當(dāng)前我國城市管道煤氣計(jì)量普遍采用容積計(jì)量,即按使用燃?xì)獾娜莘e來收費(fèi),這種方法除了受燃?xì)獾膲毫?、溫度影響外,對燃?xì)獾馁|(zhì)量沒有約束。目前國際上較先進(jìn)的計(jì)量方法已過渡到質(zhì)量計(jì)量和熱值計(jì)量。質(zhì)量流量的計(jì)量克服了壓力、溫度的影響,而熱值計(jì)量更與供氣燃燒發(fā)熱值相聯(lián)系。由于技術(shù)等原因,目前我國直接進(jìn)入熱值計(jì)量還有一定難度,但對用氣量較大的單位應(yīng)考慮向質(zhì)量計(jì)量或熱值計(jì)量靠攏。在實(shí)際應(yīng)用中供氣壓力可變動(dòng)很大,尤其是設(shè)立調(diào)壓站的用戶,壓力一般可根據(jù)需要設(shè)定,其范圍變化也較大,根據(jù)建設(shè)部制定的“城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范”中規(guī)定,不同燃?xì)庥脩羲玫膲毫ο嗖詈艽螅I(yè)用戶及單獨(dú)鍋爐房允許最高壓力為0.4MPa,公共建筑及居民用戶由低壓進(jìn)戶和中壓進(jìn)戶不同壓力分別為0.005和0.2 MPa。在這樣大的壓力范圍內(nèi),壓力波動(dòng)在10?0%,是完全可能的,此時(shí)引起體積流量變化也接近上述壓力變化值,由此造成的計(jì)量誤差遠(yuǎn)超出一般計(jì)量儀表的允許誤差。為此對一些部門加裝了溫度、壓力補(bǔ)償裝置,以便推導(dǎo)出瞬時(shí)質(zhì)量流量(N m3/h)再進(jìn)行累計(jì),使計(jì)量更加合理,但由于增加了計(jì)量的配套設(shè)置(溫度、壓力傳感器、變送器及流量積算儀)使裝置成本有很大提高,影響了質(zhì)量流量的推廣。由于上述原因也將造成顯著的整體計(jì)量誤差。

應(yīng)當(dāng)指出目前由于采用的計(jì)量手段所用單位不一致,也導(dǎo)致了供差率計(jì)算的難度。一些終端儀表采用沒有作過壓力、溫度修正的體積流量值,而在作總供量管理部門(或監(jiān)測點(diǎn))測出的流量值是在另外一個(gè)溫度、壓力狀態(tài)下的體積量,這兩個(gè)總量肯定存在很大差值。

三、智能式全量程燃?xì)饬髁坑?jì)

前邊已介紹熱式質(zhì)量流量計(jì),它對小流量極為敏感。有如圖一之特性曲線a,在流速增高時(shí)特性很快飽合,靈敏度下降,使測量精度下降。它不適于大流量測量。而渦街流量計(jì)有很好的線性特性,如圖一特性b所表示,但它的小流量 測量不能再往下限延伸。利用了這兩種原理的特性,構(gòu)成了一個(gè)從零開始計(jì)量的儀表,被稱之為全量程流量計(jì);即在小流量時(shí)應(yīng)用熱式原理測量,當(dāng)流速增大到渦街流量計(jì)敏感范圍后,再用渦街原理完成大流量測量。保持了渦街測量大流量的優(yōu)點(diǎn)。兩個(gè)測量原理在交點(diǎn)p處轉(zhuǎn)換,線性化、自動(dòng)切換均由單片機(jī)完成。最后儀表輸出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瞬時(shí)體積流量(Nm3/h)和累積流量(Nm3)。

圖一 儀表輸出特性

儀表的構(gòu)成方塊圖如圖二所示:

圖二 測量原理方塊圖

從上面分析可見,本儀表具有以下一些特點(diǎn):

1、可實(shí)現(xiàn)燃?xì)獾娜砍逃?jì)量。不存在小流量漏失;

2、儀表全量程實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量計(jì)量。熱式流量計(jì)本身是直接質(zhì)量流量計(jì),可給出標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積量(可換算成實(shí)際質(zhì)量數(shù)),而渦街傳感器給出的為工作狀態(tài)下的體積量,經(jīng)過溫度壓力修正后折算出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下體積流量輸出;

3、儀表高度一體化并具有較高精度。在本儀表中根據(jù)功能需要設(shè)有溫度、壓力及兩個(gè)不同原理的流量傳感器,再配以相應(yīng)的變換,運(yùn)算、處理電路構(gòu)成一個(gè)高度一體化的檢測儀表,不但提高了可靠性,簡化了儀表系統(tǒng),減化了儀表的維修且大大降低了儀表系統(tǒng)的成本。儀表除了可輸出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瞬時(shí)體積流量和累積流量外,還可根據(jù)需要輸出介質(zhì)的壓力、溫度值。在全部量程內(nèi)儀表都具有較高的測量精度。具體指標(biāo)完全可滿足國家規(guī)定的燃?xì)庥?jì)量精度要求,本儀表的示值不確定度為:±(0.5%指示值+0.5%滿量程值)。其誤差分布如圖三所示:

圖三 誤差分布曲線圖

從這個(gè)誤差分布可看出,在測量大流量時(shí),總誤差不超過±1%,在測量小流量時(shí)誤差相應(yīng)會減少很多,這是其它儀表所不具備的特性。

4、具有掉電自動(dòng)保護(hù)及防竊氣功能。本儀表采用市電供電,當(dāng)電源在不超過8小時(shí)正常停電時(shí),本儀表具有保護(hù)電源,保證儀表正常計(jì)量,不會漏計(jì)。如果用戶有意拉斷電源,超過8小時(shí)以后儀表將記錄下停電的次數(shù)及停電時(shí)間及供電時(shí)間,給出這個(gè)時(shí)間記錄意味著儀表曾長時(shí)間停電,在這個(gè)時(shí)間內(nèi)用氣量被漏記,在統(tǒng)計(jì)收費(fèi)時(shí)可根據(jù)具體情況給予罰處。在超出8小時(shí)停電,儀表中已存入的累積量不會丟掉,來電后將繼續(xù)累積。

5、可實(shí)現(xiàn)客觀抄表或計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。為了減輕抄表工作量和防止個(gè)別抄表員不客觀抄表造成收費(fèi)流失,本表開發(fā)的同時(shí)專門開發(fā)了便攜式抄表器(數(shù)據(jù)采集器),抄表員只要把抄表器的專門插頭接入儀表數(shù)據(jù)輸出口,即可取出存貯于表內(nèi)的有關(guān)數(shù)據(jù),其中包括:日期、用戶編碼,用氣量總累積值、停電次數(shù)及各次停電、供電時(shí)間等。抄表員完成抄表后,即可把抄表器交總收費(fèi)站收費(fèi)計(jì)算機(jī)統(tǒng)一處理。

隨著各行業(yè)現(xiàn)代化管理的發(fā)展, 本儀表還可根據(jù)用戶需要設(shè)通訊數(shù)據(jù)輸出口,可以通過有線或無線聯(lián)網(wǎng)。在不具備條件時(shí),可以用前述方法實(shí)現(xiàn)人工聯(lián)網(wǎng),即人工采集,統(tǒng)一計(jì)算機(jī)處理,具有靈活的選擇性。

本儀表采用大小流量分段檢測實(shí)現(xiàn)全量程計(jì)量在國內(nèi)外尚屬首創(chuàng),已獲國家專利,已通過有關(guān)計(jì)量部門產(chǎn)品測試頒發(fā)了產(chǎn)品合格證書及得到了防爆認(rèn)證。

相信隨本儀表的投入使用,將會大大提高供氣的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益,對小區(qū)管理及區(qū)域計(jì)量管理也將會有明顯的改善。

 
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