钢铁行业流量测量的特点

钢铁行业是耗能大户，大量燃料在各种炉窑内燃烧，还需要助燃空气，有的属富氧燃烧，需要吹入氧气。有的炉子燃烧产生大量的荒煤气，经洗涤除尘等处理后，送到另一些炉窑作燃料。因此，助燃气体流量、煤气流量、烟道气流量等占了很大比例。这些测量对象流体压力低、流速低、密度低、管径大，要准确测量有一定难度，尤其是煤气，往往含水量、含尘量较高，有的还含有焦油，有的煤气管道内有排不尽的水，这些都要求仪表有适应能力，不能因凝液析出而影响测量，不能因灰尘而发生故障。

厂制水流量测量对象也有其特点，测量结果多半用于过程监视与控制，精确度要求不高，但稳定性、可靠性要求高。有时口径较大，常常选用均速管差压式流量计和夹装式超声流量计。

电力行业中的流量测量特点

提到电力行业自然就联想到火电厂中的大型锅炉和高温高压蒸汽，联想到热电厂的大口径管网将蒸汽供给各个用户。因此火电和热电行业中蒸汽流量测量对象是大量的。按其用途和特点分，大致可分为与发电有关的流量测量和供热网中的流量测量。

(1) 与发电有关的蒸汽流量测量 此类流量测量的特点是流体温度高，压力高，连数兆瓦的小机组蒸汽温度都要高达 420 ℃以上。尽管经常有新型流量计推出，但多数原理流量计承受不了如此严酷的工作条件。目前还是节流式差压流量计稳稳地占据着这块传统领地。

由于此类测量对象流量变化范围不大，经常是满载满发，所以差压式流量计范围度较小的弱点不会带来实际影响。

(2) 供热网中的蒸汽流量测量 热电厂供热网中所用的流量计，由于流体温度和压力均大大降低，所以可以选择的空间大大扩展，但由于沿袭电厂仪表选型的传统，多数对象仍选用节流式差压流量计，部分选用涡街流量计。

石油和化工行业中流量测量的特点

石油和化工行业是流量仪表的一个大市场，需求量大，品种多，大多数种类的流量计在石化、化工行业都能找到发挥其优势的应用对象。

石化、化工行业流量测量对象由于被测介质的多样性，测量范围的要求也异常广阔，从测量添加剂和小试验装置使用的微小流量，到测量原料气流量的大流量，流体从最常见的水蒸气、空气、煤气等，到各类化工成品和半成品，以及渣油、液氨、液态烃之类测量难度较高的对象，应有尽有。

石化行业资金实力较雄厚，是品质优、价格贵的高端产品的重要市场。除了上面所述的一些基本特点之外，还有下面的两个鲜明的特点。

① 多数石化和化工企业有防爆要求，即使被测流体本身不是易燃易爆物质，但整个区域属易燃易爆场所，因此仪表选型时应符合防爆规程。

② 有腐蚀性。 有很多被测流体有腐蚀性，仪表选型时必须考虑与腐蚀性介质接触的部分耐腐蚀问题。除了被测介质腐蚀之外还有大气腐蚀，例如氯碱厂、氮肥厂、硫酸厂厂区的雨水对仪表外露部分都有一定的腐蚀作用，这就需要考虑室外仪表的防护，以免过早损坏。

石油储运行业的流量测量特点与要求

石油储运行业也是流量仪表的一大用户，每年数以亿吨计的成品油从油库经计量后转运到加油站或下一级油库，然后再经计量发送到最终用户。数以万计的加油站遍布各地，每个加油站都有数量不等的加油机。

成品油主要有汽油、柴油、煤油、润滑油、航空汽油等品种。由于接收油品的槽车、槽船或车辆的油箱等都是装载可移动的设备上，因此油品经流量计计量后通过鹤管、挠管之类的柔性管道发送到接收方。因为油品属易燃易爆物质，安全是人们关注的首要问题。由于高速流动的油品与管件及管道内壁摩擦易产生静电，因此，管路设计中都应有静电接地措施，将所产生的静电电荷导入大地。静电接地系统还要求与发油控制系统联锁，一旦静电接地失灵，立即停止发油。除此以外，石油储运行业流量测量还有下面的特点与要求。

•  被测介质昂贵，对计量精确度要求高，一般要求达到± 0.5 ％ R.

•  除重油、渣油之外的其他成品油都较清洁。发油时管道中的油品流速较高而且较稳定，因此容易得到较高

的计量精确度。

•  计量数据用于贸易结算，因而要求计量结果的显示供需双方都便于观察，从而体现公平和透明。

有些计量表如加油机，除了显示发油总量外，还应同时显示单价和总价。

④流量测量仪表大多与批量控制设备配合使用，可以按预先设定的发油量进行自动控制，如 以后所讨论的批

量控制系统。新型的加油机还配有读卡设备和打印机，以便读出用户预先购买的 IC 卡中剩余金额，并在此金额即将用完时通知控制系统，关闭阀门。加油完毕自动打印加油报告。

供水行业的流量测量特点

成千上万家自来水厂分布在大中小城市、乡镇甚至村镇，水表的使用量超过其他任何一种流量计。

水厂从河流、湖泊或水库抽取原水，需根据原水计量结果向国家支付费用。水厂的成品是自来水，自来水的管理和分配网上需大量大口径流量计。这些测量对象有下列特点。

①计量数据用于贸易结算，测量精确度要求高，按照 GB/T 17167 的规定应达到± 2.5 ％ R 的精确度 ( 见表 2.3) 。对于大口径计量表，有些用户要求高达± 0.5 ％ R 。

② 设置在原水和自来水主管道上的流量计，口径大，为减少泵送 费用，要求阻力小。

③ 对测量范围度要求高。 家庭用户均为间歇使用，即使是大的企事业机构，日夜之间、不同季节之间、生产、经营、管理或服务的各个不同阶段，耗水量也差异很大。

④ 环境恶劣，大口径管道通常为埋地敷设，因此流量计大多数被安装在仪表井中，稍有不慎就会出现雨水淹没仪表的事件，所以，流量计应有 IP68 的环境防护能力。

⑤ 原水洁净程度较差，压力不高，在大口径管道中低速流动的条件下，管壁上易积淤泥，所以仪表设计选型应考虑淤泥的影响，工程设计和安装时应考虑淤泥的清理。

目前的仪表选型意见趋于一致，用于贸易结算的大口径流量计，选用电磁流量计，它能全面满足上述各项要求，小口径水流量测量选用旋翼式水表。

天然气流量测量的特点及其对仪表的要求

天然气作为一次能源，在世界一次能源结构中的比重逐年上升。发达国家一般已达到 30 ％～ 40 ％，因此天然气贸易交接计量所涉及的金额是巨大的，引起国际上的广泛重视。为了保证天然气生产及利用企业的贸易计量公正合理，维护贸易双方的正当权益，欧洲最早制定了 EN 1776 ： 1998 《天然气测量系统基本要求》。我国在这一标准基础上也制定了相应的标准 GB/T 18603 － 2001 《天然气计量系统技术要求》。

天然气计量系统具有下列主要特点和基本要求。

⑴ 防爆要求 液体易燃易爆，可能的危险区域应按 GB 3836.1 进行分级，在危险区域内，任何仪表和电器设备选型和安装都应符合 GB3836 的规定。

（ 2 ）不中断供气要求 为了保证连续输气，不能因计量仪表维修等中断供气，计量站和计量回路宜设置旁通，对于重要的大流量用户，推荐采用并联双计量回路。旁通阀和并联双计量回路上游阀 ( 或下游阀 ) 应选择关闭性能好、耐用、有检漏装置的截断阀，避免非计量流失。

（ 3 ）工况的多样性 天然气从采集、处理、运输到分配的各个环节都需要计量，采集环节流体脏污，气体带液甚至混有固相。不同的气井压力差异大。运输环节流体压力也较高，但分配到最终用户处，压力可能降得很低。因此，不同环节的流量测量应了解清楚流体工况和具体条件，不能一概而论。

（ 4 ）不同的准确度要求 天然气计量属大宗能源计量，而且流量之越大，涉及到的结算金额越大。而所配置的计量仪表与准确度有关，准确度越高，价格也越高，计量值相对较小的计量系统，一般承担不起价格昂贵得多的高准确度仪表，因此，只能降低要求，但仍应达到有关标准的要求。表 2.1 所列是不同等级的天然气计量系统仪器仪表配备指南。表 2.2 是不同等级的计量系统配套仪表准确度要求。

表 2.1 不同等级的天然气计量系统仪器仪表配备指南

注： 1 。规模较小的计量系统使用上述功能不受限制。

2 ．“√”建议配套内容。

表 2.2 不同等级的计量系统配套仪表准确度要求

•  当供用气双方用能量流量交接时需要配套的项目。

（ 5 ）计量系统不同的输出量类型和计量单位 计量系统由天然气流量计和进行不同参数测量的变送器、流量

计算及确定各输出参数的转换装置组成。根据系统的组成和需要，输出量可以是：标准体积流量、质量流量和能量流量。标准状态体积流量以 Nm 3 /s 为单位；工作状态体积流量以 m 3 /s 为单位；质量流量以 kg / s 为单位；能量流量以 MJ /s 为单位。

(6) 天然气组分变化 由天然气组分变化引起的标准状态密度变化，压缩因子变化，都将影响流量测量准确度，因此在计量值大的计量系统中，应根据天然气组分稳定度定时取样，进行全组分分析。

(7) 超压缩因子变化 天然气超压缩因子 Fz 是因天然气特性偏离理想气态定律而导入的修正系数。超压缩因子不仅受流体温度、压力影响，而且随天然气组分变化。因此应实时计算其数值。

(8) 实流校准 天然气干线流量计主要特点为高压（ 2 MPa 以上）、大口径（ DN 150 以上）、高精确度（ 0.5 级以上）。我国从塔里木到上海的输气干线总长为 4000 多公里，压力为 10 MP a ，管径为 DN 1000 ，这些特点要求输气干线流量计应具有高精确度、稳定可靠的计量系统和配备相应的校准装置。

校准是使用可溯源至国家基准的方法和相应准确度的标准仪表或校准装置，对计量系统和组成计量系统的仪表及设备进行检验和测试，将计量系统的计量性能调整到最佳工作状态所从事的工作。

实流校准应在与实际操作条件相近的条件下进行，然而，如果将条件差异所引起的不确定度估算考虑在内，在不同条件下校准也是可行的。

在计量值大的计量站，应在计量管道上串联安装一套校准用附加流量计，以便定期进行实流校准。

楼宇中的流量测量特点

我国改革开放以来，城市高楼大厦如同雨后春笋般地出现，这些大厦中也需要很多流量仪表。按照其用途可分成两类，其一是楼宇自动化 (BA) 系统使用的流量计，其二是能源费用结算用计量仪表。

(1) 楼宇自动化系统中的流量测量 在楼宇自动化系统中，对进出重点设备或装置的流体流量进行测量，测量结果用于设备运行状态监视、控制和设备管理。测量结果一般不用于贸易结算，所以对测量精确度要求不高。仪表一般由楼宇自动化工程公司选型，主要考虑的是安装方便、价格和仪表故障后不影响系统运行。

(2) 以能源计量为目的的流量测量 楼宇中的自来水、燃气、燃油等要靠外部供给，空调冷冻水、热水、冷却水等要供给用户使用，自己发生的蒸汽有时还外供到其他单位，因此，需对这些流体进行计量，计量精确度必须满足贸易结算的要求，计量结果用于对外收费的表计，还应按规定进行强制检定。

冷冻水、热水等流体供给用户，其实用户并未将冷冻水、热水等消耗掉，仅仅是取走了冷冻水中的冷量和热水中的热量，所以测量的参数确切地说应是冷量和热量，相应的表计是冷量表和热量表。另外对自来水、燃气和蒸汽进行计量需水表、气表和蒸汽流量计。

由于空调用冷冻水温度不是很低，一般为 5 ～ 6 ℃的淡水；空调用热水主要用于采暖、洗澡、洗漱等，所以温度不很高，大多在 90 ℃以下，这样的使用条件要求和流体条件，合理的选型是电磁流量计。

企业能源计量器具性能要求

GB/T17167 规定了企业能源计量器具性能要求，其中不同用途流量计准确度要求如表 2.3 所示。

表 2.3 企业能源计量器具性能要求（流量计部分）

•  与气体、蒸汽质量计量相关的压力表，其准确度不得低于 1.0 ％。

当计量器具是由传感器 ( 变送器 ) 、二次仪表组成的测量装置或系统时，表 2.3 给出的准确度应是装置或系统

的准确度（装置或系统未明确给出其准确度时，可用传感器与二次仪表的准确度按误差合成方法合成）。

能源作为生产原料使用时，其计量器具的准确度应满足相应的生产工艺要求。

能源计量器具的性能必须满足相应的生产工艺特点及使用环境要求，如抗腐蚀、耐高温、耐振动、防粉尘、抗电磁干扰等。

上海嘉沪仪器有限公司 技术科

Oksh1@online.sh.cn