關(guān)于TDS智能旋進(jìn)流量計在民用天然氣計量誤差的探討

天然氣是迄今較為安全且綠色的燃料之一，相對傳統的煤和石油等能源，不僅減少了一氧化碳等廢氣的排放量，而且清潔安全，緩解全球溫室效應。其主要的優(yōu)點(diǎn)包括：①綠色清潔性能源，廢氣不含一氧化碳和含硫化合物等，緩解世界溫室效果；②相對性?xún)r(jià)比高，經(jīng)濟便宜；③安全可靠，對人體無(wú)害且不發(fā)生泄露現象；④運輸方便，使用廣泛。天然氣在日常生活中應用廣泛，因此對于民用天然氣計量中存在的誤差進(jìn)行研究和討論，則顯得至關(guān)重要。

1 概述

TDS智能旋進(jìn)流量計是一種兼具流量、溫度和壓力測試于一體的的新興儀器，是用于化工、冶金等行業(yè)進(jìn)行氣體流量檢測的重要儀器。

1.1 TDS智能旋進(jìn)流量計的結構組成

隨著(zhù)科技發(fā)展，TDS智能旋進(jìn)流量計的功能和穩定性逐步提高，對氣體流量的測量也愈加準確。由于氣體流量勘測受到多方面因素的干擾，例如測量溫度、壓力和氣體性質(zhì)的干擾等問(wèn)題，所以在對氣體流量測試時(shí)必須同時(shí)測量氣體的溫度和壓力，并定性分析氣體屬性，最終轉化為標況（1個(gè)大氣壓，0℃）時(shí)的體積流量。

如圖1所示，TDS智能旋進(jìn)流量計的結構組成包括智能流量積算儀、壓力傳感器、溫度傳感器、整流器、殼體、漩渦發(fā)生體以及信號檢測器等零部件，其中漩渦發(fā)生體、殼體、漩渦檢測組件和整流器包含于旋進(jìn)流量傳感器的結構之中。

圖1 TDS智能旋進(jìn)流量計結構圖

漩渦發(fā)生體：被測流體通過(guò)漩渦發(fā)生體產(chǎn)生漩渦流進(jìn)入TDS智能旋進(jìn)流量計內進(jìn)行數據勘測。

信號檢測器：是一種通過(guò)接收溫度傳感器和壓力傳感器的反饋信號，并輸出顯示的裝置。

整流器：用于將交流電轉換為直流電的裝置，可供TDS智能流量計在民用天然氣勘測中正常使用。

流量積算儀：由溫度和壓力傳感器和傳輸管道單元組成，能夠在內進(jìn)行溫度和壓力補償過(guò)程并輸出各種信號的裝置。

壓力傳感器：利用壓電效應制成的可以將壓力轉換為模擬信號并輸出，能夠測量一段時(shí)間或者任意時(shí)刻外界壓力值的儀器。

溫度傳感器：TDS智能旋進(jìn)流量計使用非接觸的溫度傳感器，可以感受外界溫度并轉化為模擬信號輸出的儀器。

1.2 TDS智能旋進(jìn)流量計的工作原理

（1）旋進(jìn)流量傳感器的工作原理：被測氣體通過(guò)流量傳感器進(jìn)入到漩渦發(fā)生體中，通過(guò)漩渦葉片的運動(dòng)產(chǎn)生漩渦流后并加速后，經(jīng)過(guò)壓力和溫度傳感器的測試，電信號通過(guò)漩渦作用被放大后，再進(jìn)行數據的處理和補償等后續操作。

（2）流量積算儀的工作原理：由溫度和壓力傳感器和傳輸通道構成，可以在儀器內部進(jìn)行溫度和壓力的補償，并進(jìn)行壓縮因子的修正后輸出。

1.3 TDS智能旋進(jìn)流量計的特點(diǎn)

特點(diǎn)：①一種集流量、溫度和壓力檢測于一體的的新興儀器，可以使用流量積算儀對被測氣體的溫度和壓力進(jìn)行補償和調正[2]，從而計算得出標準氣體流量及總量等結果；②穩定性高，無(wú)機械老化發(fā)熱等現象，可長(cháng)時(shí)間運用不會(huì )引發(fā)超負荷運作的后果；③內置雙壓的傳感器設備，可以最大化降低震動(dòng)和波動(dòng)對測量結果帶來(lái)的影響，減小誤差值；④壓力和溫度傳感器通過(guò)接收反饋的模擬信號后可實(shí)時(shí)輸出顯示，使測量便利快捷；⑤內部置有干電池，從而可獨立測量，也可接入外接電源使用；⑥具備防爆裝置，測量范圍較廣，應用場(chǎng)合更普遍。

2 TDS智能旋進(jìn)流量計勘測誤差分析

2.1 儀器本身缺陷

（1）被測氣體壓力超過(guò)TDS智能旋進(jìn)流量計最大壓力閾值范圍，選擇的儀器測量量程不準確，造成測量的誤差存在。TDS智能旋進(jìn)流量計在測量時(shí)，壓力和溫度值測量的準確性有著(zhù)至關(guān)重要的決定性作用，壓力值測量越不精確，造成的誤差值越大。

（2）氣體流量過(guò)大或者過(guò)小，不符合TDS智能旋進(jìn)流量計的正常測量范圍，造成測量時(shí)產(chǎn)生較大的誤差。由于不同流量計的規格和流量量程不同，可能使儀器無(wú)法檢測到過(guò)小的流量，或者流量過(guò)大，造成壓力的損失等情況。

民用天然氣隨季節性和時(shí)間段變化非常大：由圖2可知，冬季用氣量大，夏季用氣量偏��；由圖3可知，峰期9：00-21：00用氣量較大，谷期22：00-8：00用氣量偏小。若流量計的量程選型不合理，就會(huì )出現峰期超出測量上限、谷期出現低于測量下限使用，導致測量不準確。

圖2 某鄉鎮2013年11月至2014年7月民用供氣趨勢圖

（3）傳輸管道的長(cháng)短選擇不恰當，造成測量時(shí)無(wú)法留出一定的前后空間，引起測量的誤差。傳輸管道的長(cháng)短取決于流量計的規格和性質(zhì)，若前后未留出一定的空間，則不能保證流體在測量時(shí)處于穩定狀態(tài)，造成測量值非穩定狀態(tài)下的平均值。

圖3 某鄉鎮2014年7月29日18：00至8月1日17：00

民用天然氣供氣的瞬時(shí)流量、每小時(shí)供氣量趨勢圖

2.2 外界工作環(huán)境產(chǎn)生的影響

（1）被測氣體處于高磁場(chǎng)環(huán)境而導致儀表誤差。TDS智能旋進(jìn)流量計設置時(shí)內置有電源可供斷電情況使用，電源在設置時(shí)本身具有一些編程和參數（出廠(chǎng)的標準設定和參數等），在遇到外界強烈的磁場(chǎng)干擾（例如高壓電場(chǎng)和閃電等）下，參數的數值會(huì )發(fā)生改變。儀器的輸出和顯示會(huì )異常，若不及時(shí)排除外界干擾，儀器會(huì )燒毀損壞，導致測量不準確。

（2）被測氣體純度過(guò)低而影響測量。TDS智能旋進(jìn)流量計對氣體的要求較高，若氣體雜質(zhì)較多或者含有腐蝕性氣體等，會(huì )影響測量的精確度甚至造成儀器損壞。一般情況下，氣體雜質(zhì)較多且沒(méi)有進(jìn)行過(guò)濾操作時(shí)，測量值的誤差會(huì )比正常情況下高3%左右；若被測氣體含有腐蝕性氣體或者其他液體，會(huì )腐蝕儀器造成儀器燒毀等現象。

（3）由于外界或超負荷運作，導致傳輸管道出現強烈的震動(dòng)，溫度和壓力傳感器不能正常運作，儀表指針顯示不準確等，導致TDS智能旋進(jìn)流量計測量產(chǎn)生誤差。

2.3 其他因素

由于使用時(shí)間過(guò)長(cháng)、出廠(chǎng)設定的標準參數造成的偏差；傳輸通道或儀表內部灰塵過(guò)多，影響被測氣體進(jìn)出；設備內部燒毀；被測氣體本身性質(zhì)不穩定，屬于非穩態(tài)氣體，測量值不具有平均性等。

3 減少民用天然氣測量出現誤差的措施

3.1 安裝使用前

安裝前確保溫度和壓力傳感器等精密儀器無(wú)損壞處于正常狀態(tài)，并且嚴格按照標準和要求進(jìn)行安裝，減少安裝時(shí)因操作不當等失誤造成的后期測量誤差產(chǎn)生。

（1）TDS智能旋進(jìn)流量計的壓力測量最大值選擇正確。流量計的壓力傳感器一般都配有相應的壓力閾值，如0.6，1.0，1.6，2.5和4.0MPa等。根據測量氣體所處的平均壓力值和峰谷值大小，選擇合適的流量計進(jìn)行安裝測量。圖2某鄉鎮供氣壓力為3.5MPa，應選用設計壓力為4.0MPa的旋進(jìn)漩渦流量計。

（2）根據外界的環(huán)境和性質(zhì)選擇合適規格的TDS智能旋進(jìn)流量計。在安裝流量計的過(guò)程中，應當將外界環(huán)境因素考慮在內。盡量避開(kāi)高溫、高壓高及磁場(chǎng)的環(huán)境，夏季避免太陽(yáng)直射，冬季進(jìn)行防凍處理。

（3）合理選擇TDS智能旋進(jìn)流量計的量程閾值和分度值。根據天然氣用戶(hù)每天使用流量的變化，確定流量峰值和谷值，并確定合適的閾值和量程。避免出現量程過(guò)大測量不精確，或者測量值超過(guò)量程的情況。一般情況下，量程最大值大于峰值的15%，最小值小于谷值的15%，量程比設定為15：1。圖2某鄉鎮在2013年12月1日至2014年3月15日日供氣量均大于5000Nm3，應選用規格型號為T(mén)DS-50B的旋進(jìn)漩渦流量計；而2014年3月16日以后日供氣量基本少于5000Nm3，應選用TDS-25B的旋進(jìn)漩渦流量計，確保準確計量。

3.2 定期檢查和保養

TDS智能旋進(jìn)流量計應該定期進(jìn)行日常管理和保養，檢查各部件的狀況并及時(shí)除臟和灰塵等，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行維修和更換，減少和避免測量時(shí)出現誤差。

（1）及時(shí)更新溫度及壓力的標準曲線(xiàn)，并根據曲線(xiàn)性質(zhì)找到最佳參數值應用到TDS智能旋進(jìn)流量計中。

（2）根據用戶(hù)使用天然氣的流量變化，確定流量的峰值和谷值，以此確定流量計的閾值和量程。針對流量變化，選擇合適類(lèi)型的TDS智能旋進(jìn)流量計進(jìn)行測試，從根源上減少和避免誤差的產(chǎn)生。

（3）流量計所有部件在使用前，送往相關(guān)部門(mén)進(jìn)行參數標準評價(jià)，合格后方可使用。

（4）定期查看流量計的電池狀況，若出現電池電量耗盡和老化的現象需要及時(shí)更換；定期對TDS智能旋進(jìn)流量計的所有部件和進(jìn)口處通道進(jìn)行清潔處理，防止雜質(zhì)的過(guò)多積累；對所有儀表定期進(jìn)行出廠(chǎng)參數定位，檢測流量計測量流程，及時(shí)調整和更正。

4 結論

天然氣是迄今較為安全且綠色的燃料之一，相對傳統的煤和石油等能源，不僅減少了一氧化碳等廢氣的排放量，而且清潔安全，緩解溫室效應。天然氣在日常生活中應用廣泛，因此對于民用天然氣計量中存在的誤差進(jìn)行研究和討論，則顯得至關(guān)重要。

TDS智能旋進(jìn)流量計是一種兼具流量、溫度和壓力測試于一體的的新興儀器，是用于化工、冶金等行業(yè)進(jìn)行氣體流量檢測的重要儀器。測量時(shí)，由于儀器本身缺陷、外界工作環(huán)境造成的影響和其他因素存在，導致測量不準確等現象。針對測量過(guò)程中產(chǎn)生的誤差，在流量計安裝使用前，必須對其壓力等級、量程范圍和精確度等進(jìn)行選擇，并進(jìn)行定期檢查及維護，從而最大程度的降低因測量而產(chǎn)生的誤差。