上海金山天然氣有限公司 朱 強(qiáng)

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，天然氣用戶數(shù)量逐年增加，其中非居民營業(yè)用戶增量尤為明顯。由于用氣量的不斷增加，購銷差量上所體現(xiàn)出來的經(jīng)濟(jì)效益問題越來越明顯。有效控制購銷差率是體現(xiàn)燃?xì)怃N售企業(yè)管理水平的最佳途徑，上海金山天然氣有限公司經(jīng)過兩年多時間，探索區(qū)域燃?xì)庥嬃吭谫忎N上降差、增效的新途徑，從而有效提高了企業(yè)的管理水平。

1 概述

燃?xì)怃N售企業(yè)計量差居高不下困擾著自身的發(fā)展。就上海金山天然氣有限公司而言，雖然近幾年逐步加大計量增效力度，如加強(qiáng)門站一級/二級計量管理、戶內(nèi)無線遠(yuǎn)程計量管理、大企業(yè) SCADA加體積修正儀計量管理等，這些計量措施的落實也確實在經(jīng)營上收到了較好的效果，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為了進(jìn)一步科學(xué)、合理地提高對燃?xì)庥嬃坎畹墓芾?，上海金山天然氣有限公司引入了先進(jìn)的超聲波計量表，用計量數(shù)據(jù)結(jié)合以往實際經(jīng)驗及管理辦法來實現(xiàn)這一目標(biāo)。即在公司范圍內(nèi)各管網(wǎng)進(jìn)行等級計量的前提下，采用超聲波計量表對區(qū)域進(jìn)行區(qū)域計量試驗，從而實現(xiàn)燃?xì)庥嬃可辖挡?、增效的管理效果?/p>

2 超聲波計量計與渦輪流量計性能對比

目前大流量計主要使用渦輪流量計。為了測試超聲波計量表與渦輪流量計的各自性能，在以下幾個方面對二者進(jìn)行了對比分析。

2.1 計量原理

渦輪流量計是速度式流量計中的主要種類，它采用多葉片的轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速，從而推導(dǎo)出流量或總量；超聲波流量計采用時差法進(jìn)行流量測量，利用聲波在氣體中沿順流傳播的時間和沿逆流傳播的時間差來進(jìn)行流速測量。

2.2 測量范圍

渦輪流量計測量范圍是20 ～ 400 m3/h；超聲波流量計測量范圍為 2 ～ 300 m3/h(始動流量0.7 m3/h)。

2.3 日常管理

渦輪流量計的測量元件是轉(zhuǎn)動的葉輪，并使用了軸承，在使用過程中應(yīng)勤于加油，定期維護(hù)；超聲波流量計由于結(jié)構(gòu)簡單，無可動部件，日常維護(hù)量幾乎為零，從而提高了產(chǎn)品耐用性，降低了人工成本。超聲波流量計和渦輪流量計性能對比匯總見表1。

表1 超聲波流量計和渦輪流量計性能對比(口徑同為80 mm)

3 應(yīng)用實例

某一試點中心的天然氣使用點較為分散，管道從總表房出去后在各個用氣點都有分計量表計量。如食堂、工作室、操作室等地方均采用G2.5、G4、G6的皮膜表計量，另有鍋爐采用G40腰輪表計量。

為探索區(qū)域計量在實際應(yīng)用過程中的可靠性和先進(jìn)性，在該試點中心的調(diào)壓器(PRS-300-1SB-2/3)實施區(qū)域計量改造，以超聲波流量計應(yīng)用作為試點，取代下游的14臺計量分表(12臺膜式燃?xì)獗怼?臺腰輪表)。同時在超聲波流量計后串聯(lián)了1臺渦輪流量計，以進(jìn)行超聲波流量計和渦輪表計量對比分析。該試點中心簡圖見圖1。

圖1 某試點中心流量計量流程示意

調(diào)壓器出口配置1臺精度等級為1.0級的某品牌智能一體型超聲波流量計作為區(qū)域計量總表。為了取得最佳的測試效果，本項目委托燃?xì)庠O(shè)備有限公司整體設(shè)計組裝施工，盡量降低由于施工人員安裝不當(dāng)產(chǎn)生的相對誤差。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)壓設(shè)備的使用情況，在進(jìn)氣口閥門后加裝了整流器，超聲波流量計前直管段＞3D，后直管段＞2D，超過安裝整流器必須的直管段距離 100%，使得流場較為充分，流速平均。

4 實施成效

4.1 計量管理成效

從2017年5月10日當(dāng)天的數(shù)據(jù)記錄看到，壓力值在102.2～103.1 kPa之間，溫度值在16～21.3 ℃之間。超聲波的瞬時流量顯示值和渦輪表修正儀的瞬時流量顯示值相差在1.2%左右，但對累計流量對比分析時卻存在較大的影響，數(shù)據(jù)分析見表2(表2中輸差率為超聲波用氣量和渦輪用氣量的差值與超聲波用氣量的比值)。

表2 2017年5月10日累計流量數(shù)據(jù)對比

從試驗過程中觀察到，在整點分段進(jìn)行累計流量對比時誤差平均在5.2%左右。此測試是作為區(qū)域總表方式與渦輪流量計進(jìn)行的對比測試，后面有多個用氣單位，用氣波動大，出現(xiàn)累計流量誤差大的原因主要分析來自于渦輪流量計小流量無法計量造成。其中17:00－17:30這個時間段該試點中心用氣量最小，超聲波流量計計量為0.8 m3，而渦輪流量計沒有任何計量屬于漏計狀態(tài)。所以在日常出現(xiàn)大表小流量現(xiàn)象情況下，超聲波流量因始動流量較小，對購銷差管理較為有利。

4.2 直接經(jīng)濟(jì)成效

區(qū)域超聲波流量計在燃?xì)庥嬃可辖挡?、增效的新途徑不僅在計量表的選型及日常維護(hù)上有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，同時通過此次利用超聲波流量計測量范圍大的特點進(jìn)行了測試，可以顯見其顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2.1 超聲波計量數(shù)據(jù)作為貿(mào)易結(jié)算直接增加的效益

截止2019年5月采用超聲波流量計作為試點中心區(qū)域計量，直接減少差量1.93萬m3，每月平均減少差量 805 m3/月，直接收益金額累計為 7.57萬元，每月平均增加3 000元。

4.2.2 超聲波流量計與渦輪表流量計在計量上增加的效益

從試點周期可以看出超聲波流量計與渦輪表數(shù)據(jù)上的優(yōu)勢，超聲波流量計比渦輪表減少差量1.07萬m3，每月平均減少差量446 m3/月。

5 結(jié)語

超聲波流量計在燃?xì)庥嬃可辖挡?、增效的新途徑表明，在滿足前后直管段條件下，單聲道超聲波流量計的性能得以體現(xiàn)，尤其在小流量計量方面比渦輪流量計更有明顯優(yōu)勢。并且隨著時間的推移，渦輪，腰輪流量計的計量精度一定會隨之下降，而超聲波流量計在精度穩(wěn)定性方面則可以長期保持不變。

超聲波流量計流量范圍廣，無論是新裝用戶或是舊表改造，都可以靈活的用小口徑超聲波流量計來替代大口徑皮膜表和渦輪流量計，比如DN50超聲波流量計就可以達(dá)到DN80渦輪流量計的量程范圍。相對在管道選配，閥門及其他零配件的選擇上可以降低成本，同時因其結(jié)構(gòu)簡單，無可動部件，在后期使用中能做到基本免維護(hù)，省心省力。

超聲波流量計因其有超大量程比，本次通過探索其在燃?xì)庥嬃可辖挡?、增效的新途徑，若用作居民小區(qū)總表配合目前成熟的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳技術(shù)，則可以實現(xiàn)整個城區(qū)輸差的實時動態(tài)顯示。如果用作商業(yè)圈區(qū)域計量，則可以進(jìn)一步提高區(qū)域燃?xì)庥嬃坎?，從而提高燃?xì)庥嬃拷挡罟芾?，也可以實時了解整個城市的輸差、以及用氣高峰等數(shù)據(jù)。在燃?xì)夤竟芫W(wǎng)運營調(diào)度管理、計量輸差查找、管道泄漏安全等方面可以提供實時的數(shù)據(jù)支撐，以解決目前無法實現(xiàn)整個城市管網(wǎng)實時動態(tài)輸差管理、管道破裂預(yù)知、調(diào)峰用氣等難題。