关于TDS智能旋进流量计在民用天然气计量误差的探讨

天然气是迄今较为安全且绿色的燃料之一，相对传统的煤和石油等能源，不仅减少了一氧化碳等废气的排放量，而且清洁安全，缓解全球温室效应。其主要的优点包括：①绿色清洁性能源，废气不含一氧化碳和含硫化合物等，缓解世界温室效果；②相对性价比高，经济便宜；③安全可靠，对人体无害且不发生泄露现象；④运输方便，使用广泛。天然气在日常生活中应用广泛，因此对于民用天然气计量中存在的误差进行研究和讨论，则显得至关重要。

1 概述

TDS智能旋进流量计是一种兼具流量、温度和压力测试于一体的的新兴仪器，是用于化工、冶金等行业进行气体流量检测的重要仪器。

1.1 TDS智能旋进流量计的结构组成

随着科技发展，TDS智能旋进流量计的功能和稳定性逐步提高，对气体流量的测量也愈加准确。由于气体流量勘测受到多方面因素的干扰，例如测量温度、压力和气体性质的干扰等问题，所以在对气体流量测试时必须同时测量气体的温度和压力，并定性分析气体属性，最终转化为标况（1个大气压，0℃）时的体积流量。

如图1所示，TDS智能旋进流量计的结构组成包括智能流量积算仪、压力传感器、温度传感器、整流器、壳体、漩涡发生体以及信号检测器等零部件，其中漩涡发生体、壳体、漩涡检测组件和整流器包含于旋进流量传感器的结构之中。

图1 TDS智能旋进流量计结构图

漩涡发生体：被测流体通过漩涡发生体产生漩涡流进入TDS智能旋进流量计内进行数据勘测。

信号检测器：是一种通过接收温度传感器和压力传感器的反馈信号，并输出显示的装置。

整流器：用于将交流电转换为直流电的装置，可供TDS智能流量计在民用天然气勘测中正常使用。

流量积算仪：由温度和压力传感器和传输管道单元组成，能够在内进行温度和压力补偿过程并输出各种信号的装置。

压力传感器：利用压电效应制成的可以将压力转换为模拟信号并输出，能够测量一段时间或者任意时刻外界压力值的仪器。

温度传感器：TDS智能旋进流量计使用非接触的温度传感器，可以感受外界温度并转化为模拟信号输出的仪器。

1.2 TDS智能旋进流量计的工作原理

（1）旋进流量传感器的工作原理：被测气体通过流量传感器进入到漩涡发生体中，通过漩涡叶片的运动产生漩涡流后并加速后，经过压力和温度传感器的测试，电信号通过漩涡作用被放大后，再进行数据的处理和补偿等后续操作。

（2）流量积算仪的工作原理：由温度和压力传感器和传输通道构成，可以在仪器内部进行温度和压力的补偿，并进行压缩因子的修正后输出。

1.3 TDS智能旋进流量计的特点

特点：①一种集流量、温度和压力检测于一体的的新兴仪器，可以使用流量积算仪对被测气体的温度和压力进行补偿和调正[2]，从而计算得出标准气体流量及总量等结果；②稳定性高，无机械老化发热等现象，可长时间运用不会引发超负荷运作的后果；③内置双压的传感器设备，可以最大化降低震动和波动对测量结果带来的影响，减小误差值；④压力和温度传感器通过接收反馈的模拟信号后可实时输出显示，使测量便利快捷；⑤内部置有干电池，从而可独立测量，也可接入外接电源使用；⑥具备防爆装置，测量范围较广，应用场合更普遍。

2 TDS智能旋进流量计勘测误差分析

2.1 仪器本身缺陷

（1）被测气体压力超过TDS智能旋进流量计最大压力阈值范围，选择的仪器测量量程不准确，造成测量的误差存在。TDS智能旋进流量计在测量时，压力和温度值测量的准确性有着至关重要的决定性作用，压力值测量越不精确，造成的误差值越大。

（2）气体流量过大或者过小，不符合TDS智能旋进流量计的正常测量范围，造成测量时产生较大的误差。由于不同流量计的规格和流量量程不同，可能使仪器无法检测到过小的流量，或者流量过大，造成压力的损失等情况。

民用天然气随季节性和时间段变化非常大：由图2可知，冬季用气量大，夏季用气量偏小；由图3可知，峰期9：00-21：00用气量较大，谷期22：00-8：00用气量偏小。若流量计的量程选型不合理，就会出现峰期超出测量上限、谷期出现低于测量下限使用，导致测量不准确。

图2 某乡镇2013年11月至2014年7月民用供气趋势图

（3）传输管道的长短选择不恰当，造成测量时无法留出一定的前后空间，引起测量的误差。传输管道的长短取决于流量计的规格和性质，若前后未留出一定的空间，则不能保证流体在测量时处于稳定状态，造成测量值非稳定状态下的平均值。

图3 某乡镇2014年7月29日18：00至8月1日17：00

民用天然气供气的瞬时流量、每小时供气量趋势图

2.2 外界工作环境产生的影响

（1）被测气体处于高磁场环境而导致仪表误差。TDS智能旋进流量计设置时内置有电源可供断电情况使用，电源在设置时本身具有一些编程和参数（出厂的标准设定和参数等），在遇到外界强烈的磁场干扰（例如高压电场和闪电等）下，参数的数值会发生改变。仪器的输出和显示会异常，若不及时排除外界干扰，仪器会烧毁损坏，导致测量不准确。

（2）被测气体纯度过低而影响测量。TDS智能旋进流量计对气体的要求较高，若气体杂质较多或者含有腐蚀性气体等，会影响测量的精确度甚至造成仪器损坏。一般情况下，气体杂质较多且没有进行过滤操作时，测量值的误差会比正常情况下高3%左右；若被测气体含有腐蚀性气体或者其他液体，会腐蚀仪器造成仪器烧毁等现象。

（3）由于外界或超负荷运作，导致传输管道出现强烈的震动，温度和压力传感器不能正常运作，仪表指针显示不准确等，导致TDS智能旋进流量计测量产生误差。

2.3 其他因素

由于使用时间过长、出厂设定的标准参数造成的偏差；传输通道或仪表内部灰尘过多，影响被测气体进出；设备内部烧毁；被测气体本身性质不稳定，属于非稳态气体，测量值不具有平均性等。

3 减少民用天然气测量出现误差的措施

3.1 安装使用前

安装前确保温度和压力传感器等精密仪器无损坏处于正常状态，并且严格按照标准和要求进行安装，减少安装时因操作不当等失误造成的后期测量误差产生。

（1）TDS智能旋进流量计的压力测量最大值选择正确。流量计的压力传感器一般都配有相应的压力阈值，如0.6，1.0，1.6，2.5和4.0MPa等。根据测量气体所处的平均压力值和峰谷值大小，选择合适的流量计进行安装测量。图2某乡镇供气压力为3.5MPa，应选用设计压力为4.0MPa的旋进漩涡流量计。

（2）根据外界的环境和性质选择合适规格的TDS智能旋进流量计。在安装流量计的过程中，应当将外界环境因素考虑在内。尽量避开高温、高压高及磁场的环境，夏季避免太阳直射，冬季进行防冻处理。

（3）合理选择TDS智能旋进流量计的量程阈值和分度值。根据天然气用户每天使用流量的变化，确定流量峰值和谷值，并确定合适的阈值和量程。避免出现量程过大测量不精确，或者测量值超过量程的情况。一般情况下，量程最大值大于峰值的15%，最小值小于谷值的15%，量程比设定为15：1。图2某乡镇在2013年12月1日至2014年3月15日日供气量均大于5000Nm3，应选用规格型号为TDS-50B的旋进漩涡流量计；而2014年3月16日以后日供气量基本少于5000Nm3，应选用TDS-25B的旋进漩涡流量计，确保准确计量。

3.2 定期检查和保养

TDS智能旋进流量计应该定期进行日常管理和保养，检查各部件的状况并及时除脏和灰尘等，发现问题及时进行维修和更换，减少和避免测量时出现误差。

（1）及时更新温度及压力的标准曲线，并根据曲线性质找到最佳参数值应用到TDS智能旋进流量计中。

（2）根据用户使用天然气的流量变化，确定流量的峰值和谷值，以此确定流量计的阈值和量程。针对流量变化，选择合适类型的TDS智能旋进流量计进行测试，从根源上减少和避免误差的产生。

（3）流量计所有部件在使用前，送往相关部门进行参数标准评价，合格后方可使用。

（4）定期查看流量计的电池状况，若出现电池电量耗尽和老化的现象需要及时更换；定期对TDS智能旋进流量计的所有部件和进口处通道进行清洁处理，防止杂质的过多积累；对所有仪表定期进行出厂参数定位，检测流量计测量流程，及时调整和更正。

4 结论

天然气是迄今较为安全且绿色的燃料之一，相对传统的煤和石油等能源，不仅减少了一氧化碳等废气的排放量，而且清洁安全，缓解温室效应。天然气在日常生活中应用广泛，因此对于民用天然气计量中存在的误差进行研究和讨论，则显得至关重要。

TDS智能旋进流量计是一种兼具流量、温度和压力测试于一体的的新兴仪器，是用于化工、冶金等行业进行气体流量检测的重要仪器。测量时，由于仪器本身缺陷、外界工作环境造成的影响和其他因素存在，导致测量不准确等现象。针对测量过程中产生的误差，在流量计安装使用前，必须对其压力等级、量程范围和精确度等进行选择，并进行定期检查及维护，从而最大程度的降低因测量而产生的误差。