天然气膜式燃气表与罗茨流量计效益分析

摘要：大部分小型商业用户采用无温度压力补偿的膜式燃气表, 导致燃气企业购销差损率较高。以小量程商服用膜式燃气表 (不具备温度压力补偿功能) 和罗茨流量计为例, 探讨使天然气终端销售企业购销差损率控制在可控范围内, 保障企业经济效益的方法。

  (1) 膜式燃气表工作原理。当气体经过燃气表时, 受到管道摩擦及机构的阻挡, 内部的燃气会在燃气表进出口两端产生压力差, 通过压力差推动膜式燃气表的膜片在计量室内运动, 并且带动配气机构进行协调配气, 使得膜片运动能够连接往复进行。通过内部的机械机构, 把直线往复运动转变成圆周运动, 再通过圆周运动带动机械滚轮计数器转动。膜片每往复一次, 就排出一定量气体, 滚轮转过一个计数单元, 实现滚轮旋转计量。膜式燃气表一般不具有温度压力补偿功能, 从而在非标准状态下工作产生气损。

  (2) 罗茨流量计工作原理。当气体经过燃气表时, 受流量计出入口的压差作用, 驱动与高精密同步齿轮联结在一起的腰轮组件进行旋转, 不断的对腰轮、壳体和压盖之间形成的计量腔进行周期地充气和排气, 通过检测腰轮的转速来实现计量通过流量计的体积流量。罗茨流量计有流量范围宽、精度高、压损和始动流量小、使用寿命长的特点。膜式燃气表与罗茨流量计均为气体体积流量计, 其工作原理基本相同。

  理想气体状态方程式, 设P1, V1和T1均为标准状态下的大气压力、体积和热力学温度, P2, V2和T2为用户实际使用压力、体积、热力学温度。P1=101.325 k Pa, T1=293.15 K;以苏北地区商业天然气供气压力3.5 k Pa作为参考, 因此P2=104.825 k Pa。气温降低1℃, T2=292.15 K, 由此计算得出V2=0.9633V1。从而得出结论, 使用膜式燃气表时, 气温降低1℃, 实际体积比标准状态时少3.67%。温度下降越大, 气损率越高, 尤其是在冬季, 显得较为突出。

  以苏北地区某酒店2015年使用的天然气情况为例, 按照当时用户用气需求, 初期设计时选用G25型膜式燃气表 (无温度、压力补偿功能) 为计量表, 量程范围为0.25~40 m3/h。该酒店用气高峰在1月和12月, 用气量为6071 m3和6093 m3, 其余月份用气量在4300~5300 m3波动。按照用户15a用气量, 以江苏苏北地区2010年历史平均温度作为参考标准, 将G25型膜式燃气表与LLQZ-40Z气体智能罗茨流量计计量情况进行对比 (表1) , 1a计量差为3402.8 m3。罗茨流量计计量数据计算方法=膜式燃气表计量数据× ( (介质压力+当地大气压) /当地大气压× (293.15/273.15+平均温度) ) 。

  2015年, 该酒店使用的膜式燃气表计量数据为61 169 m3, 如更换同一规格的气体智能罗茨表, 用气量则为64 571.8 m3, 差量3402.8 m3。由图1可以看出, 在压力不变的情况下, 温度越低, 无温度压力补偿功能的膜式燃气表计量误差越大。

  (1) 计量器具价格对比。xxxx-25F型膜式燃气表 (厂家简称用x代替) , 整机平均价格 (含IC卡控制器) 为5100元;LLQZ-40Z型气体罗茨流量计, 整机平均价格 (含IC卡控制器) 为19420元。

  表1 膜式燃气表与罗茨流量计计量对比

图1 温度对计量的影响

  (2) 计量差损分析。2015年该酒店共使用天然气61 169 m3。按照苏北地区商业用户天然气均价3.8元/m3计算, 如果在同等条件下使用罗茨流量计计量, 全年将使用64 571.8 m3天然气, 差量为3402.8 m3。因此, 使用无温度压力补偿的膜式燃气表, 燃气公司将损失12 930.64元。

  如按照该酒店今后同等用气量计算, 不考虑计量检定成本 (根据财政部《关于清理规范一批行政事业性收费有关政策的通知》 (财税〔2017〕20号) , 自2017年4月1日起, 全国各级质检部门停征涉企计量器具强制检定收费) , 收回更换计量器具成本时间约为一年半左右。虽然小型商业用户使用罗茨流量计前期成本高, 但计量更为精准, 长期使用, 将有效控制企业购销差损率, 为企业减少损失。