北京市燃氣集團目前在用各類計量儀表逾200×104臺，每年還在以約20×104臺的增長量發展，且用氣結構發生了變化，出現了越來越多的大型用戶，需采用區域用戶計量系統，即向各種不同類型用戶供氣或向最大耗氣量在(1～5)×104m3/h范圍內且下游用氣設備不另設貿易計量裝置的大型用戶供氣，并進行貿易結算的計量系統。此系統的管道布置與其他城市民用、商用及鍋爐用戶均存在差異，此類用戶的供氣壓力高，耗氣量也大，其計量的準確程度關系著燃氣集團及用戶雙方的經濟利益。本文就目前實際應用中存在的問題進行研究，并提出合理的建議。
1存在的問題
流量計直徑過大，流量計工作狀況下的最大流量(qg,max)遠遠大于燃氣設備的工況最大耗氣量(qgh,max)，即流量計工作在更接近于其工作狀況下的最小流量(qg,min)的狀況下，計量誤差偏大，且往往為負值。
計量系統往往還有不計量的旁通管道，不僅容易造成糾紛，而且常常使燃氣集團蒙受經濟損失。
2 設計計量系統考慮的若干因素
① 不確定度
對于單臺流量計的不確定度，渦輪流量計依據GB/T 18603—2001《天然氣計量系統技術要求》附錄C4中提供的方法進行估算，超聲波流量計依據GB/T 18604—2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》第10條進行估算，可得單臺流量計所顯示瞬時體積流量qi的相對不確定度ur(gi)。
用同直徑并聯組合流量計的方法不僅可擴大流量，而且并聯流量計組所顯示總瞬時體積流量q的合成相對不確定度ucr(q)與ur(qi)值相比更小，其原因如下：
n條管道的瞬時流量總和q見式(1)[1]：
式中q——并聯管道的總瞬時體積流量
n——并聯管道的條數
qi——并聯管道中第i條上流量計的流量
n條管道的流量總和口的合成相對不確定度為[2]：
式中ucr(q)——總瞬時體積流量q的合成相對不確定度
Cr,i——并聯管道中第i臺流量計的相對靈敏系數
ur(qi)——并聯管道中第i臺流量計的相對不確定度
由于
因此
了便于分析，可簡化為通過各臺流量計的流量基本相同：
q1=q2=…=qi=…=qn
則式(3)變形為：
各臺流量計流量示值的不確定度中的最大值設為ur,max(qi)，則可得：
只要n≥2，則
ucr(q)＜ur,max(qi)
并聯后各臺流量計流量之和的合成相對不確定度小于并聯系統中相對不確定度最大的那臺流量計的相對不確定度。因此，多管道、小直徑并聯的計量方案比單一管道、大直徑的計量方案計量的不確定度更小，即精度更高。在實際工作中，為了保險起見，通常取ur,max(qi) 作為總流量的不確定度。
② 檢定費用
如果流量計的規格不超過DN 300mm，最大流量不超過4 000m3/h，則周期檢定費用通常不超過3000元；若流量計的規格超過DN 300mm，最大流量超過4000m3/h，需用天然氣進行實流標定，周期檢定費用約(4～5)×104元。
從檢定所花費的時間、金錢、人力、物力等因素考慮，設計計量管道時宜選多路小直徑并聯計量方式，不宜選單一大直徑計量方式。
③ 管網壓力級制的提高
目前，北京市的天然氣管網運行壓力偏低，將來如果天然氣管網增壓，則依據現行壓力級制選定的流量計直徑、規格將會偏大，即天然氣工況流量向流量計的最小流量靠近，當工況流量低于流量計分界流量時，計量精度將會降低，通常會造成負偏差。
④ 期間核查
流量計在無重新檢定的情況下，其不確定度會隨時間的推移而加大，因此通過期間核查來監控不確定度。對多條管道并聯方式，可將其中一條管道上的流量計當作核查流量計，在兩次檢定的間隔中對其他流量計進行比對核查，及時發現問題。
3 解決辦法
① 采用多管道、小直徑并聯的計量方案代替單一管道、大直徑的計量方案。渦輪流量計最大、最小工況流量與直徑的關系見表1，超聲波流量計最大、最小工況流量與直徑的關系見表2。設計時首先需了解燃氣設備標準參比條件下的最大耗氣量和其工作壓力，從而換算出燃氣設備工況下的最大耗氣量(qgh，max)，其次再考慮流量計最大工況流量(qg,max)、最小工況流量(qg,min)與燃氣設備工況下的最大耗氣量(qgh,max)之間的相對關系。
② 舍去設置不計量旁通的設計方法，改為在并聯多路管道上安裝備用流量計，且備用流量計的規格應與計量系統中最大的工作流量計一致。當計量系統中的1臺工作流量計停止工作時，啟用備用計量，就可保證燃氣設備的工作不受影響。
③ 多路管道并聯布置使得備用流量計不僅實現備用功能，而且具備核查功能。流量計的不確定度會隨時間的推移而增大，在流量計2次周期檢定的間隔中，安排期間核查，可對工作流量計的計量精度進行監控。備用流量計最好選用精度較高、性能穩定的渦輪流量計。
選用渦輪流量計作為計量儀表時，渦輪流量計規格最大不宜超過DN 300mm。如果燃氣設備用氣量較大，最大工況流量qgh,max超過2500m3/h時，宜采用多臺流量計并聯的方法。表3列出了幾種典型工況下計量系統的管道布置推薦方案。
超聲波流量計宜用于壓力超過0.4MPa、公稱直徑大于300mm、流量較大且流量變化較大的計量系統上。表4列出了幾種典型工況下計量系統的管道布置推薦方案，備用流量計選用渦輪流量計。
④ 對于規模很大的計量站(標況流量超過35000m3/h)，或供需雙方有合同約定時，應預留在線實流檢定接口用于在線檢定。在線檢定標準表宜安裝在被檢表的下游，并留有適宜的空間。
4 結論
① 設計區域用戶計量系統時，宜采用直徑較小且相同的多路并聯計量管道的設計方案，來應對用戶耗氣量變化范圍較大、大直徑流量計檢定費用很高等實際情況。
② 摒棄不計量的旁通，改為在并聯多路管道上設置備用流量計，使其不僅在工作流量計維修、檢定時代替工作流量計，提供貿易結算的依據，而且還兼作期間核查的流量計。
參考文獻：
[1] 王自和，范砧.氣體流量標準裝置[M].北京：中國計量出版社，2005.
[2] 王池.流量測量不確定度分析[M].北京：中國計量出版社，2002.
1存在的問題
流量計直徑過大，流量計工作狀況下的最大流量(qg,max)遠遠大于燃氣設備的工況最大耗氣量(qgh,max)，即流量計工作在更接近于其工作狀況下的最小流量(qg,min)的狀況下，計量誤差偏大，且往往為負值。
計量系統往往還有不計量的旁通管道，不僅容易造成糾紛，而且常常使燃氣集團蒙受經濟損失。
2 設計計量系統考慮的若干因素
① 不確定度
對于單臺流量計的不確定度，渦輪流量計依據GB/T 18603—2001《天然氣計量系統技術要求》附錄C4中提供的方法進行估算，超聲波流量計依據GB/T 18604—2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》第10條進行估算，可得單臺流量計所顯示瞬時體積流量qi的相對不確定度ur(gi)。
用同直徑并聯組合流量計的方法不僅可擴大流量，而且并聯流量計組所顯示總瞬時體積流量q的合成相對不確定度ucr(q)與ur(qi)值相比更小，其原因如下：
n條管道的瞬時流量總和q見式(1)[1]：
式中q——并聯管道的總瞬時體積流量
n——并聯管道的條數
qi——并聯管道中第i條上流量計的流量
n條管道的流量總和口的合成相對不確定度為[2]：
式中ucr(q)——總瞬時體積流量q的合成相對不確定度
Cr,i——并聯管道中第i臺流量計的相對靈敏系數
ur(qi)——并聯管道中第i臺流量計的相對不確定度
由于
因此
了便于分析，可簡化為通過各臺流量計的流量基本相同：
q1=q2=…=qi=…=qn
則式(3)變形為：
各臺流量計流量示值的不確定度中的最大值設為ur,max(qi)，則可得：
只要n≥2，則
ucr(q)＜ur,max(qi)
并聯后各臺流量計流量之和的合成相對不確定度小于并聯系統中相對不確定度最大的那臺流量計的相對不確定度。因此，多管道、小直徑并聯的計量方案比單一管道、大直徑的計量方案計量的不確定度更小，即精度更高。在實際工作中，為了保險起見，通常取ur,max(qi) 作為總流量的不確定度。
② 檢定費用
如果流量計的規格不超過DN 300mm，最大流量不超過4 000m3/h，則周期檢定費用通常不超過3000元；若流量計的規格超過DN 300mm，最大流量超過4000m3/h，需用天然氣進行實流標定，周期檢定費用約(4～5)×104元。
從檢定所花費的時間、金錢、人力、物力等因素考慮，設計計量管道時宜選多路小直徑并聯計量方式，不宜選單一大直徑計量方式。
③ 管網壓力級制的提高
目前，北京市的天然氣管網運行壓力偏低，將來如果天然氣管網增壓，則依據現行壓力級制選定的流量計直徑、規格將會偏大，即天然氣工況流量向流量計的最小流量靠近，當工況流量低于流量計分界流量時，計量精度將會降低，通常會造成負偏差。
④ 期間核查
流量計在無重新檢定的情況下，其不確定度會隨時間的推移而加大，因此通過期間核查來監控不確定度。對多條管道并聯方式，可將其中一條管道上的流量計當作核查流量計，在兩次檢定的間隔中對其他流量計進行比對核查，及時發現問題。
3 解決辦法
① 采用多管道、小直徑并聯的計量方案代替單一管道、大直徑的計量方案。渦輪流量計最大、最小工況流量與直徑的關系見表1，超聲波流量計最大、最小工況流量與直徑的關系見表2。設計時首先需了解燃氣設備標準參比條件下的最大耗氣量和其工作壓力，從而換算出燃氣設備工況下的最大耗氣量(qgh，max)，其次再考慮流量計最大工況流量(qg,max)、最小工況流量(qg,min)與燃氣設備工況下的最大耗氣量(qgh,max)之間的相對關系。
② 舍去設置不計量旁通的設計方法，改為在并聯多路管道上安裝備用流量計，且備用流量計的規格應與計量系統中最大的工作流量計一致。當計量系統中的1臺工作流量計停止工作時，啟用備用計量，就可保證燃氣設備的工作不受影響。
③ 多路管道并聯布置使得備用流量計不僅實現備用功能，而且具備核查功能。流量計的不確定度會隨時間的推移而增大，在流量計2次周期檢定的間隔中，安排期間核查，可對工作流量計的計量精度進行監控。備用流量計最好選用精度較高、性能穩定的渦輪流量計。
選用渦輪流量計作為計量儀表時，渦輪流量計規格最大不宜超過DN 300mm。如果燃氣設備用氣量較大，最大工況流量qgh,max超過2500m3/h時，宜采用多臺流量計并聯的方法。表3列出了幾種典型工況下計量系統的管道布置推薦方案。
超聲波流量計宜用于壓力超過0.4MPa、公稱直徑大于300mm、流量較大且流量變化較大的計量系統上。表4列出了幾種典型工況下計量系統的管道布置推薦方案，備用流量計選用渦輪流量計。
④ 對于規模很大的計量站(標況流量超過35000m3/h)，或供需雙方有合同約定時，應預留在線實流檢定接口用于在線檢定。在線檢定標準表宜安裝在被檢表的下游，并留有適宜的空間。
4 結論
① 設計區域用戶計量系統時，宜采用直徑較小且相同的多路并聯計量管道的設計方案，來應對用戶耗氣量變化范圍較大、大直徑流量計檢定費用很高等實際情況。
② 摒棄不計量的旁通，改為在并聯多路管道上設置備用流量計，使其不僅在工作流量計維修、檢定時代替工作流量計，提供貿易結算的依據，而且還兼作期間核查的流量計。
參考文獻：
[1] 王自和，范砧.氣體流量標準裝置[M].北京：中國計量出版社，2005.
[2] 王池.流量測量不確定度分析[M].北京：中國計量出版社，2002.
