1．引言
隨著我國天然氣勘探量的增加和城市環(huán)保的日益迫切。城市氣化已經(jīng)成為全國各大、中城市的發(fā)展趨勢。在市場經(jīng)濟(jì)的作用下，城市燃?xì)廨斉渲械挠?jì)量工作直接影響燃?xì)夤芾聿块T的生存和發(fā)展，同時(shí)也是這些部門工作的重要考核指標(biāo)。那么面對國內(nèi)外十幾個(gè)種類、上百個(gè)品種的氣體流量儀表，如何根據(jù)流體的各種物性、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等合理選型、正確設(shè)計(jì)是做好計(jì)量工作的前提和基礎(chǔ)，也是各城市燃?xì)庥?jì)量部門和專業(yè)設(shè)計(jì)人員研究和探討的不朽主題。作為燃?xì)夤芾聿块T我們對管轄區(qū)域的計(jì)量收費(fèi)工作極為重視，根據(jù)實(shí)際工況我們選擇試用了天津新科成套儀表有限公司生產(chǎn)的JLQ-Z-C系列智能氣體腰輪流量計(jì)這種容積式流量計(jì)量儀表作為民用小區(qū)氣費(fèi)封閉考核的計(jì)量儀表。該系列儀表不僅具備容積式流量計(jì)的全部特點(diǎn)，而且與其智能積算部分的完美組合使該流量計(jì)在不損失計(jì)量精度的前提下，得到了較寬量程比，對居民小區(qū)用氣量波動(dòng)較大的干管計(jì)量尤為適用。
2．容積式氣體腰輪流量計(jì)的工作原理及特點(diǎn)：
2．1容積式流量計(jì)的工作原理:
容積式流量計(jì)內(nèi)部設(shè)計(jì)有構(gòu)成一定容積的空間，流量計(jì)內(nèi)部的轉(zhuǎn)于是在從流入口流入流體的壓力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，使流體從流入口流向排出口，這時(shí)轉(zhuǎn)于在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子和流量計(jì)殼體之間形成一定容積空間，使流體充滿這一空間隨著轉(zhuǎn)于的轉(zhuǎn)動(dòng),把流體不斷的送向排出口。如果設(shè)計(jì)好該空間的體積，測量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，就能得出該空間給出的體積量，從而得到流過的流體體積。另外，根據(jù)每單位時(shí)間內(nèi)測得的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，可以得到的瞬時(shí)流量,這就是容積式流量計(jì)的測量原理。
2．2腰輪流量計(jì)的工作原理；
當(dāng)被測流體流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，流體的動(dòng)壓力使進(jìn)出口間形成一個(gè)差壓而推動(dòng)腰輪旋轉(zhuǎn)(如圖1)
當(dāng)流體推動(dòng)D2軸上腰輪反時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圖1A,與之相連的驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)D1鈾上的腰輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)90o后成為圖1C狀態(tài)，上邊的腰輪受流體推動(dòng)顧時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)下邊腰輪反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，腰輪旋轉(zhuǎn)360o時(shí)，有四倍于計(jì)量室有效容積的流體排出流量計(jì)。這樣，兩個(gè)腰輪交換驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，隨著腰輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，流體經(jīng)由計(jì)量室不斷排出流量計(jì)。腰輪每轉(zhuǎn)一圈排出的流體體積是一個(gè)固定值，即排出量與腰輪軸轉(zhuǎn)數(shù)成正比，通過腰輪軸及其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)的次數(shù)減速后傳遞到積算顯示部分。正是腰輪流量計(jì)的這種工作原理決定了這種流量計(jì)只要計(jì)量室內(nèi)部配合間隙設(shè)計(jì)、組裝合理，它就會有較高的精度和較低的啟步流量，這一特性在民用小區(qū)燃?xì)庥?jì)量中極為重要，它既滿足了居民正常用氣時(shí)的計(jì)量精度，又克服了其它類型流量汁對居民
用氣低峰時(shí)微小氣量的無能為力。
2．3 JLQ-Z-C系列氣體腰輪流量計(jì)智能積算部分工作原理：
如圖2所示，積算部分通過脈沖傳感器檢測到轉(zhuǎn)子軸的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，這一脈沖信號經(jīng)過電路放大，濾波整形后送往微處理器進(jìn)行計(jì)數(shù)處理。微機(jī)按所輸入的儀表系數(shù)K值與所測得的脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)算，公式如下：
Q=3600×f/K
Q——流體流過流量儀表的體積流量 單位：m3/h
f——脈沖頻率 單位：n/s
n——脈沖數(shù)
k———儀表系數(shù)單位： n/m3
得出流量值后送往LCD驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)LCD顯示流體瞬時(shí)流量。同時(shí)將Q值在流量計(jì)內(nèi)部進(jìn)行累加并儲存，通過功能鍵可隨時(shí)查看流量計(jì)所計(jì)的累積氣量。
積算部分在微處理器的強(qiáng)大功能支持下采用不同的五個(gè)流量點(diǎn)輸入不同的儀表系數(shù)的方法，將容積式流量計(jì)特性曲線的非線性段進(jìn)行修正，以便流量計(jì)得到很寬的量程比，其曲線對比如圖3：
由特性曲線可以看出，JLQ-Z-C系列智能氣體腰輪流量計(jì)特性曲線的小流量部分明顯得到了改善，這也正是我們在民用氣區(qū)域封閉計(jì)量中所希望達(dá)到的。
3． JLQ-Z-C系列智能氣體腰輪流量計(jì)在區(qū)域封閉計(jì)量中的應(yīng)用：
為了配合降差工作對民用氣采用區(qū)域封閉計(jì)量，劃小核算單位不失為一個(gè)可行之舉。它一方面可以通過小區(qū)進(jìn)區(qū)總表和分表的差值來考核小區(qū)收費(fèi)員的工作，分析小區(qū)內(nèi)部管網(wǎng)運(yùn)行狀況；另一方面可以通過數(shù)據(jù)分析掌握整個(gè)管轄區(qū)域的氣量分配情況，有利于合理調(diào)配氣量保證居民用氣。
小區(qū)封閉計(jì)量特點(diǎn)：
1)用氣高峰和低峰相對比較集中，進(jìn)區(qū)干管氣流量變化范圍較大，要求總表有較寬的量程比。
2)用氣低峰氣流量很小，有時(shí)僅為幾個(gè)居民灶頭的用氣量，要求總表具有很低的啟步流量。
3)居民使用的普遍為隔膜式民用煤氣表，其正常運(yùn)行情況下計(jì)量精度較高，不丟氣，要求總表計(jì)量精度高。
4)總表裝于調(diào)壓器后，室內(nèi)安裝，和居民用氣工況基本一致，總表和分表均采用容積式流量計(jì)可消除不同類型流量計(jì)由于燃?xì)饨M份變化給計(jì)量儀表帶來的差值。
5)流量儀表改造工作．受原工藝管道走向和安裝空間的局限性較大。
要求總表無前后直管段要求和靈活的安裝方式。
實(shí)踐證明JLQ-Z-C系列智能氣體腰輪流量計(jì)這種容積式流量計(jì)均能滿足上述要求。但特別應(yīng)該注意的是流經(jīng)容積式流量計(jì)的被測介質(zhì)必須保持一定的清潔程度，即流量計(jì)前必須加裝氣體過濾器，否則將會影響容積式流量計(jì)的正常運(yùn)行和可靠的精度保證。
綜合改造投資，居民小區(qū)的平均生活水平，小區(qū)居民生活習(xí)慣和地理位置，小區(qū)規(guī)模等諸多因素，選擇了位于科貿(mào)街的風(fēng)荷園1045戶商品住宅小區(qū)和位于王頂?shù)痰臉s遷西里3736戶平改居民小區(qū)，作為管轄區(qū)城內(nèi)最具代表性的試點(diǎn)。風(fēng)荷園小區(qū)氣質(zhì)為天然氣根據(jù)以往掌握的用氣情況選裝了一臺JLQ-Z-C-300型智能氣體腰輪流量計(jì)，最大工況流量300m3／h，精度±1％量程比1：60(即5—300m3/h)，啟步流量3m3/h，上進(jìn)下出安裝，表前加裝氣體過濾器。榮遷西里小區(qū)，氣質(zhì)為天然氣，根據(jù)以前掌握的用氣情況選裝了一臺JLQ-Z-C-450型智能氣體腰輪流量計(jì)。最大工況流量450m3/h，精度±1％，量程比1：60〔即7.5-450m3/h)，啟步流量4.5m3/h,上進(jìn)下出安裝，表前加裝氣體過濾器。自2000年5月投入試運(yùn)行至今已初見成效?，F(xiàn)以2000年7月20日至2000年8月20日一個(gè)月的報(bào)表數(shù)據(jù)為例，鳳荷園小區(qū)總供氣雖8520m3，銷氣量7991.5m3，進(jìn)銷差率6.2%沁榮遷西里小區(qū)總供氣量39830m3，銷氣量37318.27m3，進(jìn)銷差率6.31％兩小區(qū)與去年同期相比收費(fèi)率均提高了10％左右。另外通過此方法進(jìn)行封閉計(jì)量較為準(zhǔn)確的得到了各封閉小區(qū)的供銷差率，對提高小區(qū)運(yùn)行和收費(fèi)的管理水平打下了良好的基礎(chǔ)，一方面對偷氣、漏氣和收費(fèi)工作中的“人情氣”等可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，使燃?xì)夤芾聿块T減少經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也給安全供氣工作提供了有利的監(jiān)控手段；另一方面對小區(qū)收費(fèi)員的工作也有了硬性的考核指標(biāo)，使其加強(qiáng)了工作責(zé)任心。
當(dāng)遇有小區(qū)規(guī)模較大，入?yún)^(qū)干管峰值流量較高時(shí)，既要兼顧上限流量，又要在小流量時(shí)不丟氣量，無形中提高了對入?yún)^(qū)總表量程比的要求。例如；假設(shè)某居民小區(qū)入?yún)^(qū)干管最大流量為600 m3/h，最小流量為6m3/h這就要求該位置的流量計(jì)量程比為1:100 ，各種流量儀表滿足這個(gè)參數(shù)均比較困難，這時(shí)我們可以采用兩塊流量儀表并聯(lián)安裝的方式解決這一問題。在上述情況下采用兩臺JLQ-Z-C-300型智能氣體腰輪流量計(jì)并聯(lián)安裝(圖4)，單表流量范圍為5—300m3/h精度±1%在用氣高峰時(shí)兩臺表同時(shí)投入運(yùn)行，測量上限為600m3/h，即不超限運(yùn)行，又能滿足計(jì)量精度。在用氣低峰時(shí)關(guān)閉一臺流量計(jì)，單臺運(yùn)行的測量下限為5m3/h，可以滿足最小流量的計(jì)量要求。這一切換過程可以人工完成，也可以通過電動(dòng)閥門及控制電路自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
4．結(jié)論和建議
4．1由上例得到結(jié)論，容積式流量計(jì)的工作原理和構(gòu)造決定了氣體腰輪流量計(jì)在城市居民用氣區(qū)域封閉計(jì)量中比較適用。它和智能積算顯示部分配合使用使該類型流量儀表更加完善。
4．2在條件允許的情況下選用JLQ-Z-A系列溫壓補(bǔ)償型智能氣體腰輪流量計(jì)，將工況流量直接轉(zhuǎn)換成標(biāo)方(20℃，101.325Kpa)流量顯示儲存將會給燃?xì)獠块T的計(jì)量工作帶來更大的方便。
