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摘要:供热站在支线锅炉停运时发生涡轮流量计量的问题为切入点，通过分析该供热站工艺设备，统计流量计历史数据，对流量计前、后阀门进行启闭试验，并结合涡轮流量计工作原理，得出涡轮流量计在后端锅炉停运情况下产生计量的原因是涡轮流量计倒转导致体积修正仪计量数据微量增加的结论。同时，从运行操作、改造及前期优化等方面提出了8点建议，以规避由于涡轮流量计倒转造成供用气双方产生贸易纠纷，供同行业参考。
1背景
　　在城镇燃气输配系统中，燃气计量关乎燃气企业正确调度，并直接影响供用气双方的经济核算，流量计的正确计量至关重要。当前我国城镇燃气贸易计量中，大型工商用户广泛使用涡轮流量计，气体涡轮流量计是一种速度式流量计， 是重复性、精度最好的流量计之一，具有压力损失小、精度高、流量量程比宽、抗振与抗脉动流性能好等特点。但是涡轮流量计易受气体密度的影响，而气体的密度与温度、压力关系密切，对于大型工商用户、尤其是后端连接了需要频繁启闭的燃烧器具，现场难免会发生温度和压力波动造成流量计计量不准，导致供用气双方的贸易纠纷。
　　某燃气供热站发现其次高压中压燃气调压撬1#、2#支线的涡轮流量计在后端燃气锅炉停用期间，涡轮流量计配套的体积修正仪产生燃气计量，IC卡控扣费系统(以下简称IC卡控)发生扣费，供热站认为流量计存在“自走”，要求燃气公司组织专项调研和处置。
2方法
　　针对此问题，燃气公司组织设计、技术、运行、计量、设备厂家、供热站生产部广]形成专项小组，对场站工艺设备进行分析，研判可能发生流量计“自走”问题的可能性;调取流量计历史数据进行统计分析，查找流量计“自走”的时间段和气量;通过对流量计前后阀门进行启闭试验、观察流量计计量情况，分析流量计“自走”的工况，并结合涡轮流量计工作原理，分析导致流量计在后端燃气具停用情况下产生计量的原因。
3原因分析
3.1工艺流程及设备原理分析
　　该热力站分两期建设:一期于2016年底建成投运，调压支线2条，设计流量60000Nm3/h，计量支线4条，单路流量6400Nm3/h,流量计均选用国际某知名品牌的涡轮流量计，配套体积修正仪;二期于2022年11月建成投运，在一期的1 400mm汇气管上，将原DN800预留接口引出到二期锅炉及发电机用气，设计流量36 575 Nm3/h。该站工艺流程如图1所示。经了解，在日常运行管理中,当供热站锅炉停用时,工作人员仅关闭锅炉房的炉前阀,不关闭流量计前、后阀门。
 
　　气体涡轮流量计是一种速度式流量计，其结构组成如图2所示，主要包括内置整流器、涡轮叶片、传动机构、磁耦合传动机构、计数器(码表)等零部件，根据实际需要可选配低频脉冲、A1S高频脉冲发生器、A1R高频脉冲发生器等附加装置P1。当气体正向流动时码表正向转动，码表数字(工况流量)增加;当气体反向流动时码表则会反向转动(倒转),码表数字(工况流量)减少。涡轮流量计配套的体积修正仪通过读取工况体积低频脉冲信号，测量介质操作压力和温度，计算压缩因子K和修正系数C，然后计算得到气体的标况体积、标况流速和工况流速。值得注意的是，不论涡轮流量计码表数字是增加还是减少，体积修正仪的数字只会增加，不会减少。
 
　　　由于前端DN1400汇管容积较大，当气体波动较大时，可能产生较大回转流，涡轮流量计前直管段不足以缓解回转流的影响、前后产生压差，导致涡轮流量计正转或倒转，流量计修正仪计量数据增加。
3.2历史数据统计分析
　　通过调取1#、2#涡轮流量计体积修正仪自2022年11月3日至2022年12月29日的运行数据，发现从体积修正仪采集到的工况瞬时流量、标况瞬时流量确实存在多个时段微小计量，小时标况流量≤100Nm3的情况，甚至个别时段发生无瞬时流量计量、但存在累计流量的情况，具体见图3、图4涡轮流量计体积修正仪“自走”时段及气量统计图，其中气量偏离较大的区段即为无瞬时计量、但存在累计计量的时间段。经与运行记录对照，这些时段1#、2#锅炉处于停炉期。1#涡轮流量计体积修正仪停炉期间增加9 297Nm3气量，2#涡轮流量计体积修正仪停炉期间增加11 824Nm3气量。
 
3.3 现场启闭试验
　　通过工艺流程及设备工作原理分析，以及对涡轮流量计体积修正仪运行数据的统计分析，确认1#、2#涡轮流量计在后端锅炉停运期间发生了计量，为了查找导致流量计量的根源，经与供热站沟通，在不影响区域用户供暖的情况下，对正在运行的2#锅炉进行停炉测试，1#、3#、4#锅炉及二期正常运行。从2022年12月30日10:00至2023年1月3日09:00，对2#涡轮流量计前、后手动球阀进行为期5天的启闭试验。
3.3.1流量计前、后阀门]关闭试验
　　2022年12月30日10:00，关闭2#锅炉炉前阀(锅炉停运)，并打开2#流量计前、后手动球阀，记录2#涡轮流量计码表数、修正仪标况流量、IC卡控累计数。2022年12月30日15:40，关闭2#流量计前、后阀门，记录2#涡轮流量计码表数、修正仪累计标况流量、IC卡控累计气量。
　　该时段为流量计前、后阀门关闭期间，涡轮流量计码表数、体积修正仪累计标况流量、IC卡控累计气量未发生变化。试验数据见表1: 2#涡轮流量计前、后阀门]关闭试验流量数据记录表。
3.3.2流量计前阀门开启、后阀门]关闭试验
　　2022年12月30日15:40，开启2#涡轮流量计前阀门，后阀广]保持关闭状态。
　　2023年1月3日09:14，关闭2#涡轮流量计前阀门，记录2#涡轮流量计码表数、体积修正仪累计标况流量、IC卡控累计数。
　　该时段为流量计前阀门开启、后阀广]关闭期间，流量计码表数值减少254m3，修正仪标况流量增加390Nm3，IC卡控标况数据增加390Nm3。试验数据见表2: 2#涡 轮流量计前阀门开启、后阀门关闭试验流量数据记录表。
3.3.3流量计前后阀门]启闭试验结论
　　通过表1、表2的数据，得出以下结论:当2#锅炉停用期间，关闭该支线流量计前、后阀门，流量计码表、体积修正仪、IC卡控数据均不变，也不会产生扣费。
　　当2#锅炉停用期间，流量计前、后阀门处于开启状态，流量计码表倒转数据减少，体积修正仪、IC卡控数据增加，并产生扣费。
　　当2#锅炉停用期间，关闭流量计后阀、流量计前阀处于开启状态，流量计码表、修正仪、IC卡控数据均不变，也不会产生扣费。
3.4支线停用时流量计量的原因
　　根据工艺流程和设备原理以及现场试验结果分析,支线停用时，1#、2#支线与DN800出口管在1400mm汇气管的两侧，在正常不用气时，汇气管内压力与所有下游管线压力相等;但当DN800支管用气时，DN800管道内压力会出现轻微下降，汇管前后会形成一定的压差。由于1#、2#涡轮流量计支线及下游管道均为之前的管道压力，在压差的情况下，气体出现反输来平衡压差，涡轮流量计的传动机构随着气流方向倒转，从而带动涡轮流量计的码表倒转、数字减少;当气体平衡后，涡轮流量计会停止倒转。从涡轮流量计、体积修正仪、IC- 卡控扣费系统的工作原理上来分析，当气体正向流动时码表正转，码表数字(工况流量)增加，体积修正仪的数字( 标况流量)增加，IC 卡控标况流量增加并产生扣费;当气体反向流动时码表则会倒转，码表数字(工况流量)减少，但体积修正仪的数字(标况流量)仍然增加，IC卡控标况流量增加并产生扣费。因此，该供热站在一期支线锅炉停用时发生体积修正仪数据增加、IC卡控扣费的情况，是由于二期用气时涡轮流量计前段压力低于后端压力，造成涡轮流量计倒转导致的。
4计量纠纷处置
　　用于贸易计量的涡轮流量计属于检定的计量器具，精度为1.0级的涡轮流量计定检周期为1年，经检定合格并出具检定合格报告后，方可进行使用3。实际上，IC卡控扣费系统属于供气方的预付款扣费系统，在实际贸易结算时，供用气双方会在每年的供暖季结束后，以码表计量数据为准，调取整个采暖季的体积修正仪的有效计量标况流量，进行一次全面核对，遵循多退少补的原则进行核销和最终结算，不会造成多扣费的情况。
 
5避免涡轮流量计倒转产生贸易纠纷的揩施
　　涡轮流量计倒转是由于涡轮流量计工作原理决定的，国内其它省市燃气企业也出现过涡轮流量计倒转的情况，就气体涡轮流量计反向测量进行调研和试验，发现在燃气输配管网中，特别是多气源的情况下，很容易发生气体涡轮流量计存在反转现象。
　　为避免涡轮流量计倒转导致体积修正仪计量数据微量增加，从而造成供用气双方产生贸易纠纷，根据用气工况并借鉴国内其它燃气企业的成功处置经验，笔者从运行操作、技术改造及前期设计优化等方面提出以下建议:
5.1运行 操作方面
(1)供热站倒炉操作时，及时关闭停用支线的流量计前后阀门，可以避免发生涡轮流量计倒走、IC .卡控扣费的问题;
(2)供热站进行倒炉操作时，对停用支线的流量计码表数、体积修正仪标况流量数、IC卡控累计流量数进行记录，需要在停用时和启用前进行两次记录，作为后期核销和结算的参考依据;
(3)供用气双方核销和结算周期建议缩短至每月一次，避免燃气价格浮动及偏差气费产生的影响;
(4)供用气双方在日常巡查巡检过程中，将涡轮流量计码表读数列人为日常抄表内容;
(5)对于贸易计量的涡轮流量计应定期送检，如果条件允许的话，同时进行体积修正仪的检定或校准,包括对温度和压力传感器进行定期比对、校准。
5.2技术改造方面
根据现场工艺尺寸及设备布局，可在流量计后增设一台单向阀，可避免支线停用时发生流量计倒走、IC卡控扣费的问题，投资成本在1万元~2万元。
5.3前期设计优化方面
( 1 )利用流体流动模拟软件对设计方案进行仿真测算，优化设计，如仿真测算存在涡轮流量计倒走的可能，建议在流量计前增加一台单向阀;
(2)由于涡轮流量计受来流流速分布变化和旋转流的影响较大，传感器上下游需设置较长的直管段，涡轮流量计的上游端至少应有20倍公称通径长度的直管段，下游端应不少于5倍公称通径的直管段,以达到紊流的流态要求，如安装空间有限制，可考虑加装整流器以缩短直管段长度叫。
燃气涡轮流量计反转原因剖析及处理办法探讨
摘要：以某供热站支线锅炉停运时出现的涡轮流量计量问题为着眼点，经由对该供热站工艺设备的分析，对流量计历史数据的统计，对流量计前后阀门的启闭试验，再结合涡轮流量计的工作原理，得出在后端锅炉停运状态下涡轮流量计产生计量的缘由是其发生倒转致使体积修正仪计量数据出现微量增长的结论。与此同时，本文从运行操作、技术改造以及前期设计优化等方面提出了 8 点建议，旨在避免因涡轮流量计倒转而令供用气双方产生贸易纠纷，供同行业借鉴。
背景
　　在城镇燃气输配系统里，燃气计量与燃气企业的精准调度息息相关，还直接影响到供用气双方的经济核算，流量计的正确计量显得极为关键。目前在我国城镇燃气贸易计量当中，大型工商用户广泛运用涡轮流量计，气体涡轮流量计属于速度式流量计，是重复性与精度都极佳的流量计之一，具有压力损失小、精度高、流量量程比宽、抗振以及抗脉动流性能好等特性。然而涡轮流量计容易受到气体密度的影响，而气体的密度又与温度、压力关系紧密，对于大型工商用户，尤其是后端连接着需要频繁启闭的燃烧器具的情况，现场往往会因为温度和压力的波动而致使流量计计量失准，引发供用气双方的贸易纠纷。
某燃气供热站察觉到其次高压中压燃气调压撬的 1#、2#支线的涡轮流量计在后端燃气锅炉停用期间，涡轮流量计配套的体积修正仪出现了燃气计量，IC 卡控扣费系统（以下简称 IC 卡控）产生了扣费，供热站认为流量计出现了“自走”，要求燃气公司组织开展专项调研与处置。
方法
　　针对这一问题，燃气公司组织设计部门、技术部门、运行部门、计量部门、设备厂家以及供热站生产部门形成专项小组，对场站的工艺设备予以分析，研判发生流量计“自走”问题的可能性；调取流量计的历史数据进行统计分析，查找流量计“自走”的时间段与气量；通过对流量计前后阀门的启闭试验、观察流量计的计量状况，分析流量计“自走”的工况，并结合涡轮流量计的工作原理，剖析导致流量计在后端燃气具停用情况下产生计量的原因。
原因分析
3.1 工艺流程及设备原理剖析
　　该热力站分两期进行建设：一期于 2016 年底建成并投运，设有调压支线 2 条，设计流量 60000Nm³/h，计量支线 4 条，单路流量 6400Nm³/h，流量计均选用国际某知名品牌的涡轮流量计，并配套体积修正仪；二期于 2022 年 11 月建成投运，在一期的 1400mm 汇气管上，将原 DN800 预留接口引出到二期锅炉及发电机用气，设计流量 36575 Nm³/h。该站的工艺流程如图 1 所示。经了解，在日常的运行管理中，当供热站锅炉停运时，工作人员仅关闭锅炉房的炉前阀，并不关闭流量计前后的阀门。
 
　　气体涡轮流量计乃是一种速度式流量计，其结构组成详见图 2，主要涵盖了内置整流器、涡轮叶片、传动机构、磁耦合传动机构以及计数器（码表）等组件，按照实际需求，还可选用低频脉冲、A1S 高频脉冲发生器、A1R 高频脉冲发生器等附加装置 P1。当气体正向流动之际，码表会正向转动，码表数字（工况流量）随之增加；而当气体反向流动之时，码表就会反向转动（即倒转），码表数字（工况流量）则会减少。涡轮流量计配套的体积修正仪会通过读取工况体积低频脉冲信号，对介质操作压力以及温度进行测量，进而计算出压缩因子 K 与修正系数 C，接着计算得出气体的标况体积、标况流速以及工况流速。需要特别注意的是，不管涡轮流量计码表数字是增加还是减少，体积修正仪的数字只会增加，绝对不会减少。

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