气体涡轮流量计标准中关于分界流量的规定与选型应用
点击次数：4316 发布时间：2021-01-13 17:44:23
1 概述
自GB/T21391-2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》开始实施以来，气体涡轮流量计在天然气工业中的应用越来越广泛。涡轮流量计是一种速度式流量计，具有精度高(现多为0.5级或1.0级)，结构简单，耐压高,量程比大(一般量程比Qmin:Qmx=1:10，*大可达Qmn:Qmx=1:50)，重复性好，维修方便等优点。它广:泛应用于石油、化工、工业锅炉、燃气调压站、天然气输配气管网、城市燃气等领域，且被广泛使用于贸易计量。在欧洲和美国涡轮流量计是继孔板流量计之后的*二个法定天然气流量计，已经发展为多品种、多规格、批量生产规模的天然气流量计，标准规范也十分完备。
在我国现行有效的气体涡轮流量计标准中，,对涡轮流量计的计量性能技术要求是量程范围内高区和低区的*大允许误差要有所区别，因此标准不可避免地都涉及到分界流量。不同的气体涡轮流量计标准对分界流量的定义和规定有所不同,如何利用分界流量选择合适的流量计是设计者、使用者应该关注的问题。
2 现行气体涡轮流量计标准中关于分界流量的规定.
我国现行有效的的气体涡轮流量计标准有GB21391-2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》、GB/T18940--2003《封闭管道中的气体流量的测量涡轮流量计》、JJG1037--2008《涡轮流量计检定规程》，在以上三个标准中对分界流量的规定分别如下。
2.1 GB21391--2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》
在GB21391--2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》对分界流量q,有明确的定义，即低于该流量要采用扩展误差限的流量值。标准*5.2条从*大允许误差和量程比两方面对分界流量做出了规定，且明确了量程比是在*大允许误差范围内流量计的*小流量和*大流量之比。该标准中对涡轮流量计要求的*大允许误差如表1所示，量程比与分界流量q,的关系如表2所示。
2.2 GB/T18940--2003《封闭管道中的气体流量的测量涡轮流量计》
在GB/T18940--2003《封闭管道中的气体流量的测量涡轮流量计》中没有明确定义分界流量，仅在标准*8.1条规定:所有流量计在其指定的流量范围内，*大允许误差应为土1%。当*小.流量9min小于0.2qmx时，在9min~0.2qmx范围内的*大允许误差为土2%。这表明该标准认为0.2qmx是气体涡轮流量计*大允许误差的分界点，即流量计的分界流量为0.2qmex。
2.3 JJG1037--2008《涡轮流量计检定规程》
JJG1037-2008《涡轮流量计检定规程》适用于液体涡轮流量计和气体的涡轮流量计的检定，该标准对分界流量q.也有明确的定义，即在*大流量和*小流量之间的流量值，它将流量范围分割成*大允许误差的不同的两个区，即“高区”和“低区”。规程*5.1.1条规定:气体涡轮流量计在规定的流量范围内准确度等级、*大允许误差应符合表3的规定，对分界流量q,的规定如表4所示。
从表3、表4可知，准确度等级高于0.5级的涡轮流量计，不设分界流量，在天然气贸易计量中常用的准确度等级等于或低于0.5级的涡轮流量计，均采用分界流量分段处理，可根据分界流量判断*大允许误差的突变点，且分界流量和流量计的量程比也有紧密联系。
从以上三个涡轮流量计标准和规程分界流量的界定可知，流量计的分界流量属于人为的划分，其目的是为了扩大涡轮流量计的量程比，同时又.不让*小流量偏离线性区太远，因此流量计的分界流量对涡轮流量计*大允许误差的判定有着关键性的影响。
3 分界流量在流量计选型中的应用
涡轮流量计的分界流量和量程比、*大允许误差有着紧密的关系，使得在选用涡轮流量计时分界流量起着至关重要的作用。例如，在选用涡轮流量计时，为确保流量计的*大允许误差满足GB/T18603--2014《天然气计量系统技术要求》表B.1不同等级的计量系统中准确度等级的要求，需要考虑流量计在分界流量以下范围运行时流量计的允许误差。通过以下案例，读者更容易理解分界流量的重要性。
3.1 配气站流量计初次选型
某配气站设计能力(标准参比条件)达到A级计量系统的要求，根据GB/T18603-2014《天然气计量系统技术要求》附录B.1,计量系统需要配备准确度等级1.0级的流量计才可满足标准要求。
该配气站在标准参比条件下的来气量为450~7.5x10*Nm'/h，流量量程比为1:167，量程比过大，无法选择单--流量计用来计量全量程流量,*终采用计量系统多路并联分段计量的方式。根据来气压力、温度、组分，计算出流量计在工作条件下的计量范围为100~3400m'/h。设计者考虑在小流量范围时选择两套精度等级为1.0级、口径为DN100、规格为G400的涡轮流量计，其计量范围是32~650m'/h,其中一套做备用流量计(此处暂不涉及大流量情况)。
由表1可知，流量计在分界流量至*大流量之间时(q,≤q≤qmx)精度等级可达到1.0级，在*小流量和分界流量之间时(qmin≤q
计算得出该流量计的分界流量值为:
q1=130m3/h
流量计在工作条件下的计量范围为100~3400m'/h,则流量计存在着在用气量*低值和分界流量(100~130m'/h)范围运行的时间段。流量计在分界流量以下范围运行，精度等级只能保证在2.0级，无法达到精度等级1.0级的要求，不满足GB/T18603--2014《天然气计量系统技术要求》对A级计量系统的规定。
此时出现分界流量高于用户用气量*低值而导致流量计选型无法满足标准要求的问题，设计者需要重新考虑流量计的选型。
3.2 流量计二次选型
查看流量计的选型数据发现，DN100涡轮流量计有三类G160、G250、G400,其流量范围分别为:G160(13~250)m3/h、G250(13/20~400)m3/h、G400(20/32~650)m'/h。此三类流量计在分界流量至*大流量之间(q,≤q≤qmx)都可达到精度等级为1.0级的要求。其中规格为G250和G400的涡轮流量计除量程比为1:20的常用规格外，还有量程比为1:30的规格,此时这两类流量计的流量范围分别为13~400m'/h、G400(20~650)m3/h。
根据表2、表4可知，涡轮流量计在量程比为1:30时，分界流量为0.15qmx，因此从此处着手，可以重新选择既符合标准要求，又能满足现场生产需求的涡轮流量计。
在此次小流量范围的流量计选型中如果将量程比为1:20的涡轮流量计G400(32~650)m'/h换为量程比为1:30的涡轮流量计G400(20~650)m3/h，其分界流量q,将由0.20qmax降低至0.15qmax，可大幅度地降低分界流量值，使得重新选型后的流量计可满足标准要求。
根据表2，选用量程比为1:30的涡轮流量计后分界流量为:
qt=0.15qmax
计算得出该流量计的分界流量值为:
q1=97.5m3/h
流量计经过重新选型后的流量计分界流量值由原来的130m'/h降低至97.5m'/h，此时流量计计量范围既可以覆盖用户小流量用气，也可以满足标准对A级计量系统的规定，在用户*小用气量100m3/h以_上时流量计精度等级可达到1.0级。
而且，选择量程比为1:30的涡轮流量计后流量计的起步流量由32m3/h降低至20m'/h，起步流量计更低，更有利于流量计在小流量范围的准确计量。
3.3 价格的差别
通过生产厂家了解到，在相同口径、相同压力等级的条件下，量程比为1:20的涡轮流量计.与量程比为1:30的涡轮流量计价格相差无几。从用户角度而言，选择量程比为1:30的流量计远较选择量程比为1:20的流量计更能解决问题，更值得投资。
4 结束语
针对该配气站流量计初次选型失败，根据流量计的分界流量与量程比、*大允许误差之间的紧密关系，将量程比1:20流量计换为量程比1:30的流量计，成功地在保证计量精度的前提下降低了流量计的分界流量数值，符合了标准要求。
(1)通过案例，可以了解到合理地利用分界流量，不仅可以扩大流量计的测量范围，还可以降低流量计的起步流量。
(2)通过案例，可以充分了解到分界流量的重要性，分界流量和量程比、*大允许误差之间的紧密关系，使得在选用涡轮流量计时分界流量能得到更多关注。
(3)对速度式流量计而言，不论是涡轮流量计还是超声流量计都涉及到分界流量，因此在流量计选型时应充分考虑、利用分界流量，使得流量计的能力在现场实践中能得到充分发挥。
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在我国现行有效的气体涡轮流量计标准中，,对涡轮流量计的计量性能技术要求是量程范围内高区和低区的*大允许误差要有所区别，因此标准不可避免地都涉及到分界流量。不同的气体涡轮流量计标准对分界流量的定义和规定有所不同,如何利用分界流量选择合适的流量计是设计者、使用者应该关注的问题。
2 现行气体涡轮流量计标准中关于分界流量的规定.
我国现行有效的的气体涡轮流量计标准有GB21391-2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》、GB/T18940--2003《封闭管道中的气体流量的测量涡轮流量计》、JJG1037--2008《涡轮流量计检定规程》，在以上三个标准中对分界流量的规定分别如下。
2.1 GB21391--2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》
在GB21391--2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》对分界流量q,有明确的定义，即低于该流量要采用扩展误差限的流量值。标准*5.2条从*大允许误差和量程比两方面对分界流量做出了规定，且明确了量程比是在*大允许误差范围内流量计的*小流量和*大流量之比。该标准中对涡轮流量计要求的*大允许误差如表1所示，量程比与分界流量q,的关系如表2所示。
2.2 GB/T18940--2003《封闭管道中的气体流量的测量涡轮流量计》
在GB/T18940--2003《封闭管道中的气体流量的测量涡轮流量计》中没有明确定义分界流量，仅在标准*8.1条规定:所有流量计在其指定的流量范围内，*大允许误差应为土1%。当*小.流量9min小于0.2qmx时，在9min~0.2qmx范围内的*大允许误差为土2%。这表明该标准认为0.2qmx是气体涡轮流量计*大允许误差的分界点，即流量计的分界流量为0.2qmex。
2.3 JJG1037--2008《涡轮流量计检定规程》
JJG1037-2008《涡轮流量计检定规程》适用于液体涡轮流量计和气体的涡轮流量计的检定，该标准对分界流量q.也有明确的定义，即在*大流量和*小流量之间的流量值，它将流量范围分割成*大允许误差的不同的两个区，即“高区”和“低区”。规程*5.1.1条规定:气体涡轮流量计在规定的流量范围内准确度等级、*大允许误差应符合表3的规定，对分界流量q,的规定如表4所示。
从表3、表4可知，准确度等级高于0.5级的涡轮流量计，不设分界流量，在天然气贸易计量中常用的准确度等级等于或低于0.5级的涡轮流量计，均采用分界流量分段处理，可根据分界流量判断*大允许误差的突变点，且分界流量和流量计的量程比也有紧密联系。
从以上三个涡轮流量计标准和规程分界流量的界定可知，流量计的分界流量属于人为的划分，其目的是为了扩大涡轮流量计的量程比，同时又.不让*小流量偏离线性区太远，因此流量计的分界流量对涡轮流量计*大允许误差的判定有着关键性的影响。
3 分界流量在流量计选型中的应用
涡轮流量计的分界流量和量程比、*大允许误差有着紧密的关系，使得在选用涡轮流量计时分界流量起着至关重要的作用。例如，在选用涡轮流量计时，为确保流量计的*大允许误差满足GB/T18603--2014《天然气计量系统技术要求》表B.1不同等级的计量系统中准确度等级的要求，需要考虑流量计在分界流量以下范围运行时流量计的允许误差。通过以下案例，读者更容易理解分界流量的重要性。
3.1 配气站流量计初次选型
某配气站设计能力(标准参比条件)达到A级计量系统的要求，根据GB/T18603-2014《天然气计量系统技术要求》附录B.1,计量系统需要配备准确度等级1.0级的流量计才可满足标准要求。
该配气站在标准参比条件下的来气量为450~7.5x10*Nm'/h，流量量程比为1:167，量程比过大，无法选择单--流量计用来计量全量程流量,*终采用计量系统多路并联分段计量的方式。根据来气压力、温度、组分，计算出流量计在工作条件下的计量范围为100~3400m'/h。设计者考虑在小流量范围时选择两套精度等级为1.0级、口径为DN100、规格为G400的涡轮流量计，其计量范围是32~650m'/h,其中一套做备用流量计(此处暂不涉及大流量情况)。
由表1可知，流量计在分界流量至*大流量之间时(q,≤q≤qmx)精度等级可达到1.0级，在*小流量和分界流量之间时(qmin≤q
计算得出该流量计的分界流量值为:
q1=130m3/h
流量计在工作条件下的计量范围为100~3400m'/h,则流量计存在着在用气量*低值和分界流量(100~130m'/h)范围运行的时间段。流量计在分界流量以下范围运行，精度等级只能保证在2.0级，无法达到精度等级1.0级的要求，不满足GB/T18603--2014《天然气计量系统技术要求》对A级计量系统的规定。
此时出现分界流量高于用户用气量*低值而导致流量计选型无法满足标准要求的问题，设计者需要重新考虑流量计的选型。
3.2 流量计二次选型
查看流量计的选型数据发现，DN100涡轮流量计有三类G160、G250、G400,其流量范围分别为:G160(13~250)m3/h、G250(13/20~400)m3/h、G400(20/32~650)m'/h。此三类流量计在分界流量至*大流量之间(q,≤q≤qmx)都可达到精度等级为1.0级的要求。其中规格为G250和G400的涡轮流量计除量程比为1:20的常用规格外，还有量程比为1:30的规格,此时这两类流量计的流量范围分别为13~400m'/h、G400(20~650)m3/h。
根据表2、表4可知，涡轮流量计在量程比为1:30时，分界流量为0.15qmx，因此从此处着手，可以重新选择既符合标准要求，又能满足现场生产需求的涡轮流量计。
在此次小流量范围的流量计选型中如果将量程比为1:20的涡轮流量计G400(32~650)m'/h换为量程比为1:30的涡轮流量计G400(20~650)m3/h，其分界流量q,将由0.20qmax降低至0.15qmax，可大幅度地降低分界流量值，使得重新选型后的流量计可满足标准要求。
根据表2，选用量程比为1:30的涡轮流量计后分界流量为:
qt=0.15qmax
计算得出该流量计的分界流量值为:
q1=97.5m3/h
流量计经过重新选型后的流量计分界流量值由原来的130m'/h降低至97.5m'/h，此时流量计计量范围既可以覆盖用户小流量用气，也可以满足标准对A级计量系统的规定，在用户*小用气量100m3/h以_上时流量计精度等级可达到1.0级。
而且，选择量程比为1:30的涡轮流量计后流量计的起步流量由32m3/h降低至20m'/h，起步流量计更低，更有利于流量计在小流量范围的准确计量。
3.3 价格的差别
通过生产厂家了解到，在相同口径、相同压力等级的条件下，量程比为1:20的涡轮流量计.与量程比为1:30的涡轮流量计价格相差无几。从用户角度而言，选择量程比为1:30的流量计远较选择量程比为1:20的流量计更能解决问题，更值得投资。
4 结束语
针对该配气站流量计初次选型失败，根据流量计的分界流量与量程比、*大允许误差之间的紧密关系，将量程比1:20流量计换为量程比1:30的流量计，成功地在保证计量精度的前提下降低了流量计的分界流量数值，符合了标准要求。
(1)通过案例，可以了解到合理地利用分界流量，不仅可以扩大流量计的测量范围，还可以降低流量计的起步流量。
(2)通过案例，可以充分了解到分界流量的重要性，分界流量和量程比、*大允许误差之间的紧密关系，使得在选用涡轮流量计时分界流量能得到更多关注。
(3)对速度式流量计而言，不论是涡轮流量计还是超声流量计都涉及到分界流量，因此在流量计选型时应充分考虑、利用分界流量，使得流量计的能力在现场实践中能得到充分发挥。