目前，天然气贸易交接中采用质量流量进行计量的非常少，国内几乎所有的天然气贸易交接均采用体积量进行结算，但伴随着GB/T22723-2008《天然气能量的测定》的颁布，能量计量将会得到更多的关注。能量计量是通过两个不相关的测量来完成的，即体积或质量流量的测量和体积或质量发热量的测量，将这两种测量合成，计算出燃气的能量。本文主要介绍城市燃气体积计量用涡轮流量计，无论是目前的体积计量方式或将来的能量计量，气体涡轮流量计都是天然气计量系统中的重要组成部分。
市场上使用的气体涡轮流量计主要有两种：一种为不带机械计数器的电子式气体涡轮流量计（也称一体式气体涡轮流量计、智能涡轮流量计等）；另一种为带机械计数器的气体涡轮流量计。
一、气体涡轮流量计的国内外标准：
1.涡轮流量计的国际标准
国际上关于气体涡轮流量计的标准主要有如下几类：
——ISO9951-1993Measurementofgasflowinclosedconduits—turbinemeter及其1994年的修订版。
——国际法制计量组织（OIML）OIMLR137-1：2006《气体流量计》。
——美国天然气协会AGANo7Measurementofflowgasbyturbinemeters（1981）。
——欧共体标准PrEN12261Gasmeters-Turbinegasmeters及其2005年的修订版。
——日本工业标准JISZ8765-80《タ-ヒシ"流量计"じよろ流量测定方法》等。
在上述国际、国外标准中，有一个共同点就是所有关于气体涡轮流量计的描述都是以纯机械的气体涡轮流量计为基础的。如在EN12261和AGANo7中，所有关于气体涡轮流量计的描述都未涉及电子部分，而在目前国际间贸易结算比较推崇的OIMLR137-1：2006的附录C中明确提出，气体涡轮流量计为纯机械仪表。
注：更多关于气体涡轮流量计技术标准的资料请查阅2009年4月《中国计量》杂志刊发的国内外气体涡轮流量计的技术标准对比。
2.涡轮流量计的国内标准及检定规程
目前，国内可供参考的气体涡轮流量计的标准及检定规程如下：
——GB/T21391-2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》。
——JJG1037-2008《涡轮流量计》检定规程。
关于GB/T21391-2008，首先它是一个性标准；其次，它关注的重点是如何用气体涡轮流量计来测量天然气流量及技术要求，而很少涉及涡轮流量计本身。
关于JJG1037-2008，笔者有如下看，供大家讨论：
（1）气体涡轮流量计必须符合技术法规。
（2）它创造性地把气体和液体涡轮流量计的技术要求结合到一起，单从这点来说，属于国际首创。
（3）从技术角度来说，一般液体的测量仅需关注液体的流量即可；而以天然气为例的气体流量的测量，不仅涉及流量的测量，还涉及温度、压力、组分、相对密度甚至发热量等诸多参数的测量。
（4）从生产制造的工艺来说，液体涡轮流量计能够达到的准确度要远高于气体涡轮流量计；而且液体涡轮流量计标准装置的扩展不确定度也要远高于气体涡轮流量计的标准装置。
（5）在目前机械式气体涡轮流量计计量系统中的体积修正仪被从《中华人民共和国依法管理的计量器具目录》（型式批准部分）中删除的前提下，JJG1037-2008巧妙地回避了气体计量过程中温度、压力等参数测量准确度的问题。但作为在一次能源比重中不断上升的天然气，气体涡轮流量计在其工业计量中约占50%的市场份额，由于JJG1037-2008不关注天然气温度、压力等参数测量，可以说给天然气这一重要能源的计量带来了诸多不便，使气体涡轮流量计的周期检定遇到很大的问题。
二、气体涡轮流量计的检定：
1.电子式气体涡轮流量计的检定
电子式气体涡轮流量计的出厂检定和周期检定均参照JJG1037-2008，其主要存在以下问题：
（1）参照一、2中对JJG1037-2008的看法，这样做忽略了天然气计量是一个多参数测量的本质，未定义温度、压力等参数的准确度要求。
（2）电子式气体涡轮流量计在生产过程中，其内置的温度、压力传感器应该是经过分别检验合格之后安装到表体上的。但考虑其温度、压力传感器需要在不同的温度及压力条件下进行检定，而电子式气体涡轮流量计温度、压力传感器为内置的，无法拆开，从目前涡轮流量计的第三方检定机构的现有检测能力看，带压或全温度范围的涡轮流量计检定是不可能实现的。
从实际的第三方标定和周期检定的情况来看，电子式气体涡轮流量计的检定和纯机械的气体涡轮流量计的检定基本相同，所检测的参数和项目也基本一致，即仅检测电子表头输出的工况流量的准确度，无法实现其他参数测量准确度的检测。即在电子式气体涡轮流量计的使用过程中，除工况流量之外的温度、压力等参数的测量准确度基本处于无法控制的状态，所以贸易交接用的基准状态下气体体积量的准确度也不完全可靠。
同时，由于受制造工艺、生产水平等因素的影响，电子式气体涡轮流量计的机械部件线性较差，电子表头输出的表征工况流量的输出信号多是经过非线性误差修正过的，其产品使用一段时间后，误差漂移非常明显。
2.机械式气体涡轮流量计的检定
由于机械式气体涡轮流量计需要和体积修正仪组成完整的天然气计量系统，所以机械式气体涡轮流量计的检定需要和体积修正仪一起考虑。
但由于体积修正仪不属于计量器具（考虑到体积修正仪暂未列入计量器具型式检定目录，这种说法不合理但合法），一般不建议客户送体积修正仪进行第三方检定。但部分客户坚持提出体积修正仪也要送第三方检定（这种要求合理不合法），一般送检参考JJG1003-2005《流量积算仪》检定规程。关于JJG1003-2005，笔者在此也提几点看法，供大家一起讨论：
（1）单从流量积算仪这个产品来说，JJG1003-2005没有任何问题。
（2）JJG1003-2005规定的流量积算仪仅定义一个信号采集、计算、存储、显示的仪表，本身未定义任何类型变送器需要达到的准确度。
（3）一般来说，体积修正仪都自带温度、压力传感器，JJG1003-2005却未对体积修正仪自带的温度、压力变送器的准确度进行要求。
（4）从严格意义上来说，JJG1003-2005不能作为体积修正仪的检定依据。
针对体积修正仪标准不健全的现状，体积修正仪的生产厂家都会对体积修正仪的准确度有内控的指标及检定方法。
仪表参数
1.基本参数
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执行标准
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封闭式管道中气体流量的测量—气体涡轮流量计（GB/T8940-2003）
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仪表口径及连接方式
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25、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300采用法兰连接
25、40、50可采用螺纹连接
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精度等级
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±1.5%R（±1%R需特制）*
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量程比
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1:10；1:20；1:30
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仪表材质
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表体：304不锈钢或铸铝；叶轮：防腐ABS或优质铝合金；转换器：铸铝
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使用条件
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介质温度：-20℃～+80℃ 环境温度：-30℃~+60℃
相对湿度：5%～90% 大气压力：86～106KPa
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工作电源
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A.外电源：+24VDC±15%，纹波≤±5%，适用于4-20mA输出、脉冲输出、RS485等
B.内电源：1组3.0V10AH锂电池，电池电压在2.0V~3.0V时均可正常工作。
当电压低于2.0时出现欠压指示。
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整机功耗
|
A.外电源：＜1W；
B.内电源：平均功耗≤1W，可联系使用三年以上。
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输出信号功能
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脉冲信号①、4 ~ 20mADC电流信号②、控制信号③
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通讯输出功能
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RS485通讯④
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实时记录功能⑤
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起停记录、日记录、定时间间隔记录
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信号线接口
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内螺纹M20×1.5或其他
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防爆等级
|
ExdIIBT6或ExdIICT4
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防护等级
|
IP65
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2.流量范围及性能指标
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公称通径
(mm)
|
型号
|
标准量程
（m3/h）
|
扩展量程
（m3/h）
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耐压等级
（MPa）
|
特制高压等级
（MPa）
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安装方式
|
|
DN25
|
LWQ-25□
|
S
|
2.5-25
|
W
|
4-40
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法兰（螺纹）
|
|
DN40
|
LWQ-40□
|
S
|
5-50
|
W
|
6-60
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法兰（螺纹）
|
|
DN50
|
LWQ-50□
|
S1
|
6-65
|
W1
|
5-70
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法兰
|
|
S2
|
10-100
|
W2
|
8-100
|
|
DN65
|
LWQ-65□
|
S
|
15-200
|
W
|
10-200
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法兰
|
|
DN80
|
LWQ-80□
|
S1
|
13-250
|
W
|
10-160
|
1.6
|
2.5,4.0
|
法兰
|
|
S2
|
20-400
|
|
DN100
|
LWQ-100□
|
S1
|
20-400
|
W
|
13-250
|
1.6
|
2.5
|
法兰
|
|
S2
|
32-650
|
|
DN125
|
LWQ-125□
|
S
|
20-800
|
W
|
20-800
|
1.6
|
2.5
|
法兰
|
|
DN150
|
LWQ-150□
|
S1
|
32-650
|
W
|
80-1600
|
1.6
|
2.5
|
法兰
|
|
S2
|
50-1000
|
50-1200
|
|
DN200
|
LWQ-200□
|
S1
|
150-2000
|
W
|
50-1000
|
1.6
|
——
|
法兰
|
|
S2
|
130-2500
|
|
DN250
|
LWQ-250□
|
S1
|
130-2500
|
W
|
80-1600
|
1.6
|
——
|
法兰
|
|
S2
|
200-4000
|
|
DN300
|
LWQ-300□
|
S
|
200-4000
|
W1
|
130-2500
|
1.6
|
——
|
法兰
|
仪表选型
|
型号
|
说明
|
|
LWQ—
|
□
|
/□
|
/□
|
/□
|
/□
|
/□
|
/□
|
/□
|
|
仪表类型
|
N
|
|
|
|
|
|
|
|
传感器型：+12V或24V供电，输出三线制脉冲信号
|
|
A
|
变送器型：+24V供电，输出二线制4～20mA
|
|
B
|
智能型：锂电池供电，现场显示无信号输出
|
|
C
|
智能型：+24V供电，现场显示并输出二线制4～20mA
|
|
D1
|
全智能型：温压补偿一体化，现场显示并远传信号（方形转换器）
|
|
D2
|
全智能型：温压补偿一体化，现场显示并远传信号（圆形转换器）
|
|
公称通径
|
25
|
DN25mm
|
|
40
|
DN40mm
|
|
50
|
DN50mm
|
|
65
|
DN65mm
|
|
80
|
DN80mm
|
|
100
|
DN100mm
|
|
125
|
DN125mm
|
|
150
|
DN150mm
|
|
200
|
DN200mm
|
|
250
|
DN250mm
|
|
300
|
DN300mm
|
|
量程范围
|
W(x)
|
扩展量程范围，请参照Px页表2选择
|
|
S(x)
|
标准量程范围，请参照Px页表2选择
|
|
表体材质
|
S
|
不锈钢
|
|
L
|
铝合金
|
|
机芯材质
|
S
|
防腐ABS
|
|
L
|
铝合金
|
|
防爆等级
|
N
|
不防爆
|
|
E1
|
ExdIICT4
|
|
E2
|
ExdIIBT6
|
|
耐压等级
|
N
|
常规
|
|
H（X）
|
高压参照表2
|
|
精度等级
|
N
|
常规型，1.5级
|
|
G（X）
|
客户指定精度1.0级，0.75级等
|
然气涡轮流量计的温度补偿电阻
天然气涡轮流量计的冷线温度起到参考标准作用，使进气温度的变化不会影响其测量精度，被广泛应用于工业生产的各个领域。
天然气涡轮流量计的温度补偿电阻，当热线式天然气涡轮流量计工作时，控制电路向冷线提供的电流使冷线温度始终低于热线温度100℃。这样冷线温度起到参考标准作用，使进气温度的变化不会影响热线式天然气涡轮流量计的测量精度。温度补偿电阻，负温度系数的电阻（冷线）；精密电阻，该电阻上的电压即为传感器的输出信号电压；电桥电阻，安装在控制线路板上。以上电阻和热丝电阻RH共同构成惠斯顿电桥的四个臂。
天然气涡轮流量计的两种测量方式区别
旁通测量方法与干流测量方法的首要区别是，它把铂金热线和抵偿电阻（冷线）装置在旁通空气道上。热线和温度抵偿电阻用铂线缠绕在陶瓷螺旋管上。在进气道上放置一热线RH，当空气流经热线时，热线的热量被空气带走，使其冷却。热线周围流过的空气质量越大，被带走的热量越多。天然气涡轮流量计即是使用热线与空气之间的热传递景象，进行空气质量流量测定的。铂金丝由控制电路供给的电流加热到120℃左右，为解决进气温度改变使热线温度发生改变而影响进气量的测量精度，所以在热线邻近安置一根温度抵偿电阻。该电阻被安置在进气口一侧，所以又称之为冷线，它的电阻也随进气温度改变而改变。当空气质量增大时，因为空气带走的热量增多，为坚持热线温度，集成电路应使热线式气体流量传感器作业安稳。
铂金丝由控制电路提供的电流加热到120℃左右，为解决进气温度变化使热线温度发生变化而影响进气量的测量精度，所以在热线附近安置一根温度补偿电阻。
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三、结束语：
通过上述对气体涡轮流量计产品标准、检定及使用过程的问题分析，可以明显地看出机械式气体涡轮流量计不仅在技术上处于比较的地位，在实际使用过程中也存在无可比拟的优势。
目前，国内市场上气体涡轮流量计基本上是均分天下的局面，但不少燃气公司已经注意到电子式体积修正仪存在的问题，在采购的过程中逐步倾向于使用机械式气体涡轮流量计+体积修正仪组成的天然气计量系统。
针对目前的现状，建议由标准及检定规程的制定部门召集市场上比较有技术实力的厂家，共同对相关的标准和检定规程进行修订，进一步完善天然气计量标准体系，使之更为贴近国际标准。从源头上促进国产流量计生产技术水平的提升，淘汰市场上质量低劣、以次充好的产品，实现由中国制造到中国创造的跨越。
