【论文精选】济南市无温度补偿家用燃气表计量误差分析

原创 尹潇，等 煤气与热力杂志

煤气与热力杂志

微信号 GAS-HEAT1978

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作 者： 尹潇，田贯三，方妍，张文豪

第一作者单位：山东建筑大学热能工程学院

摘自《煤气与热力》2021年12月刊

1    概述

根据 GB/T 18603 — 2014 《天然气计量系统技术要求》第 4.1 节，燃气在销售过程中以标准状态（ 101.325 kPa ， 20 ℃）条件下的燃气体积作为计量结果。但由于燃气体积受温度、压力的影响，当实际状态与标准状态存在差异且燃气表不带温压补偿时，就会造成计量误差。目前居民用户燃气计量多使用不带温压补偿的 膜式燃气表 。多家燃气公司已关注到居民用户燃气表计量误差的存在并进行了研究。杭州市燃气有限公司在楼前入户引入管的丝堵处安装温度采集器，测量了每月的燃气温度，计算得到 2006 年由于没有温压补偿造成燃气表计量损失为 152.36 × 10 ⁴   m ³ ，折合供销差率达 1.29% ^{［ 1 ］} 。北京市燃气集团对全年天然气温度进行采集和分析，提出燃气有效日平均温度的概念，计算得到由于无温压补偿带来的年计量相对误差为 -3.4 % ^{［ 2 ］} 。本文以济南市为例进行分析，济南市大气压力为 99.85 kPa ^{［ 3 ］} ，居民用户供气压力相对平稳，济南港华燃气有限公司规定居民用户燃气表进气压力变化范围为 1.8 ～ 2.2 kPa ，则燃气实际状态的绝对压力为 101.65 ～ 102.05 kPa ，本文认为可近似等于标准状态的压力，故在下文讨论中忽略燃气压力的影响，仅考虑燃气温度对燃气体积的影响，分析计算全年由于燃气表无温度补偿造成的计量误差。本文以下提到的计量相对误差及计量误差均指由燃气温度偏离标准状态而造成的。

 

2    燃气温度  

2.1   燃气表进气温度

 

进气温度是影响 燃气表 计量误差的主要因素。燃气经由室外庭院管道和室内用户管道进入燃气表，室内用户管道长度短，与室内空气传热量小，故将庭院管道内燃气温度视为燃气表进气温度。

 

室外庭院管道长度较长且不设置保温层，燃气与周围环境进行充分传热，管道内的燃气温度与管道所处环境温度基本相等。庭院管道主要分为埋地与架空两种敷设方式，架空敷设时的燃气温度可视作与当地气温相等，埋地敷设时的燃气温度近似等于周围土壤温度 ^{［ 4 ］} 。

 

2.2   室外庭院管道架空时燃气温度

 

济南作为北方典型气候城市，冬冷夏热，年温差较大。从气象部门取得济南市全年 8 760 h 的气象温度，将每月的逐时温度相加后取平均值得到月平均温度，将其作为室外庭院管道架空时月平均燃气温度，见表 1 。

 

表 1    室外庭院管道架空时月平均燃气温度

 

由表 1 可得出，室外庭院管道架空时的燃气温度随季节变化较大，月平均温度最低为 -3.32  ℃，月平均温度最高可达 30.34  ℃，年平均为 14.48 ℃。

 

2.3   室外庭院管道埋地时燃气温度

 

GB 50028 — 2006 《城镇燃气设计规范》（ 2020 年版）第 6.3.4 条规定地下燃气管道埋设的最小覆土厚度为：机动车道不得小于 0.9 m ，非机动车道不得小于 0.6 m ，机动车不可能到达的地方不得小于 0.3 m 。查阅资料，济南市最大冻土深度为 44 cm ^{［ 5 ］} ，故取 0.6 m 作为济南市庭院管道埋深。查阅文献得到 0.3 m 及 0.9 m 处土壤温度 ^{［ 6 ］} ，将插值计算后的 0.6 m 处土壤月平均温度作为室外庭院管道埋地时月平均燃气温度，见表 2 。

 

表 2    室外庭院管道埋地时月平均燃气温度

 

0.6 m 处土壤位于冻土层以下，温度始终高于 0 ℃，且温度波动范围相对较小，埋地敷设时燃气年平均温度为 12.49 ℃。

 

3    燃气表误差分析  

3.1   相对误差的计算

 

当天然气压力小于 0.1 MPa 时，在燃气计量过程中可以不考虑气体压缩因子的补偿修正 ^{［ 7 ］} ，济南市居民用户采用低压管道供应燃气，燃气表进气压力为 1.8 ～ 2.2 kPa ，此时可将燃气近似视为理想气体。根据理想气体状态方程，将实际状态的燃气压力近似等于标准状态压力，得到公式（ 1 ）。

 

表 3    室外庭院管道架空、埋地时每月的燃气表计量相对误差

 

3.2   年计量误差的计算

 

查阅济南市统计年鉴 ^{［ 8 ］} ， 2019 年居民用户实际状态燃气表计量总年用气量为 4.69 × 10 ⁸   m ³ 。根据济南市居民用气月不均匀系数 ^{［ 9 ］} ，计算得到居民用户月用气量，见表 4 。

 

表 4    居民用户月用气量

3.3   计量误差修正

4    结论

 

①基于逐月室外庭院管道燃气温度，得到逐月燃气表计量相对误差，结合逐月居民生活用气量，得到全年燃气表计量误差，该误差为负值。

 

②将燃气表计量总年用气量乘以温度修正系数后，得到标准状态的总年用气量。对于济南市，温度修正系数为 1.024 。

参考文献：

［ 1 ］王杏芳，李恒敬，严益剑 .   天然气灶前压力和温度对供销差率的影响［ J ］ .   煤气与热力， 2007  （ 10 ）： 46-49.

 

［ 2 ］吴媛媛，文明，魏勇 .   温压补偿对天然气居民用户计量误差的影响［ J ］ .   煤气与热力， 2016  （ 7 ）： B17-B21.

 

［ 3 ］邵泽华 .   温度压力体积修正技术在家用燃气表的应用［ J ］ .   煤气与热力， 2018  （ 8 ）： B26-B30 ， B33.

 

［ 4 ］王林 .  餐饮类商业用户燃气用量准确计量方法的研究（硕士学位论文）［ D ］ .    哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2017 ： 11-15.

 

［ 5 ］电子工业部第十设计研究院 .   空气调节设计手册［ M ］ .  2 版 .  北京：中国建筑工业出版社， 1995 ： 10-11.

 

［ 6 ］海春兴 . 陈健飞 .   土壤地理学［ M ］ . 2 版 .  北京：科学出版社， 2016 ： 49.

 

［ 7 ］李朝辉，戴景民，李成伟，等．   燃气流量计量中压缩因子的修正问题探讨［ J ］．   天然气工业， 2004  （ 10 ）： 124-127.

 

［ 8 ］济南市统计局，国家统计局济南调查队 .   济南统计年鉴 -2020 ［ M ］ .  北京：中国统计出版社， 2020 ： 160.

 

［ 9 ］孙寿超 .   济南市天然气发展规划关键问题的研究（硕士学位论文）［ D ］ .   济南：山东建筑大学， 2014 ： 7-11.

 

（本文责任编辑：鲁德宏）

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