天然氣膜式燃氣表與羅茨流量計效益分析
摘要：大部分小型商業用戶采用無溫度壓力補償的膜式燃氣表, 導致燃氣企業購銷差損率較高。以小量程商服用膜式燃氣表 (不具備溫度壓力補償功能) 和羅茨流量計為例, 探討使天然氣終端銷售企業購銷差損率控制在可控范圍內, 保障企業經濟效益的方法。
1、膜式燃氣表、羅茨流量計的工作原理與特點：
(1) 膜式燃氣表工作原理。當氣體經過燃氣表時, 受到管道摩擦及機構的阻擋, 內部的燃氣會在燃氣表進出口兩端產生壓力差, 通過壓力差推動膜式燃氣表的膜片在計量室內運動, 并且帶動配氣機構進行協調配氣, 使得膜片運動能夠連接往復進行。通過內部的機械機構, 把直線往復運動轉變成圓周運動, 再通過圓周運動帶動機械滾輪計數器轉動。膜片每往復一次, 就排出一定量氣體, 滾輪轉過一個計數單元, 實現滾輪旋轉計量。膜式燃氣表一般不具有溫度壓力補償功能, 從而在非標準狀態下工作產生氣損。
(2) 羅茨流量計工作原理。當氣體經過燃氣表時, 受流量計出入口的壓差作用, 驅動與高精密同步齒輪聯結在一起的腰輪組件進行旋轉, 不斷的對腰輪、殼體和壓蓋之間形成的計量腔進行周期地充氣和排氣, 通過檢測腰輪的轉速來實現計量通過流量計的體積流量。羅茨流量計有流量范圍寬、精度高、壓損和始動流量小、使用壽命長的特點。膜式燃氣表與羅茨流量計均為氣體體積流量計, 其工作原理基本相同。
2、膜式燃氣表與羅茨流量計計量對比分析：
2.1、溫度和壓力對計量的影響：
理想氣體狀態方程式, 設P1, V1和T1均為標準狀態下的大氣壓力、體積和熱力學溫度, P2, V2和T2為用戶實際使用壓力、體積、熱力學溫度。P1=101.325 k Pa, T1=293.15 K;以蘇北地區商業天然氣供氣壓力3.5 k Pa作為參考, 因此P2=104.825 k Pa。氣溫降低1℃, T2=292.15 K, 由此計算得出V2=0.9633V1。從而得出結論, 使用膜式燃氣表時, 氣溫降低1℃, 實際體積比標準狀態時少3.67%。溫度下降越大, 氣損率越高, 尤其是在冬季, 顯得較為突出。
2.2、膜式燃氣表與羅茨流量計計量誤差：
以蘇北地區某酒店2015年使用的天然氣情況為例, 按照當時用戶用氣需求, 初期設計時選用G25型膜式燃氣表 (無溫度、壓力補償功能) 為計量表, 量程范圍為0.25~40 m3/h。該酒店用氣高峰在1月和12月, 用氣量為6071 m3和6093 m3, 其余月份用氣量在4300~5300 m3波動。按照用戶15a用氣量, 以江蘇蘇北地區2010年歷史平均溫度作為參考標準, 將G25型膜式燃氣表與LLQZ-40Z氣體智能羅茨流量計計量情況進行對比 (表1) , 1a計量差為3402.8 m3。羅茨流量計計量數據計算方法=膜式燃氣表計量數據× ( (介質壓力+當地大氣壓) /當地大氣壓× (293.15/273.15+平均溫度) ) 。
2015年, 該酒店使用的膜式燃氣表計量數據為61 169 m3, 如更換同一規格的氣體智能羅茨表, 用氣量則為64 571.8 m3, 差量3402.8 m3。由圖1可以看出, 在壓力不變的情況下, 溫度越低, 無溫度壓力補償功能的膜式燃氣表計量誤差越大。
3、經濟效益分析：
(1) 計量器具價格對比。xxxx-25F型膜式燃氣表 (廠家簡稱用x代替) , 整機平均價格 (含IC卡控制器) 為5100元;LLQZ-40Z型氣體羅茨流量計, 整機平均價格 (含IC卡控制器) 為19420元。
表1 膜式燃氣表與羅茨流量計計量對比
圖1 溫度對計量的影響
(2) 計量差損分析。2015年該酒店共使用天然氣61 169 m3。按照蘇北地區商業用戶天然氣均價3.8元/m3計算, 如果在同等條件下使用羅茨流量計計量, 全年將使用64 571.8 m3天然氣, 差量為3402.8 m3。因此, 使用無溫度壓力補償的膜式燃氣表, 燃氣公司將損失12 930.64元。
4、結論：
如按照該酒店今后同等用氣量計算, 不考慮計量檢定成本 (根據財政部《關于清理規范一批行政事業性收費有關政策的通知》 (財稅〔2017〕20號) , 自2017年4月1日起, 全國各級質檢部門停征涉企計量器具強制檢定收費) , 收回更換計量器具成本時間約為一年半左右。雖然小型商業用戶使用羅茨流量計前期成本高, 但計量更為精準, 長期使用, 將有效控制企業購銷差損率, 為企業減少損失。