【儀表網 儀表產業】在現有的燃氣計量體系中，無論是以體積計量為技術核心、還是以能量計量為技術核心，其本質都是為貿易結算服務的。燃氣貿易結算的核心是正確采集用戶的燃氣使用量，而采集燃氣使用量的主要工具就是燃氣終端計量器具。
 

　　下面，將從燃氣計量終端入手，首先介紹目前主要使用的燃氣計量終端(燃氣表)及其主要的適用對象；然后介紹為保證燃氣終端計量器具計量準確性、可靠性，計量技術機構現行的檢測體系與計量手段；后，針對能量計量是燃氣計量的發展趨勢，結合現行的計量技術機構體系與技術手段，簡要闡述燃氣能量計量所面臨的問題與挑戰。
 

　　天然氣計量終端類型
 

　　目前燃氣的貿易結算方式主要由兩種，一是計量燃氣的使用體積(體積計量)，二是計量燃氣的使用能量(能量計量)。體積計量，顧名思義是直接計量燃氣的使用體積，屬于直接測量；而能量計量，一般需要測量“燃氣體積”與“燃氣單位體積的發熱量”兩個參數，二者相乘后方得終使用熱量，屬于間接測量。由此可見，無論采用哪種貿易結算方式，燃氣體積量都是測量值之一。
 

　　目前，燃氣的終端用戶可分為兩類，一類是工商業用戶，一類是家庭用戶，這兩類終端用戶的燃氣使用場景、使用方式不同，因此采用的燃氣計量終端的類型也不同。
 

　　工商業用戶
 

　　工商業用戶的天然氣使用特點是：燃氣流量大、流量穩定，用戶數量對比家庭用戶較少。因此，對工商業用戶進行燃氣計量時，一般選用標稱流量較大、量程比較寬的燃氣計量終端，例如渦輪流量計、羅茨流量計等。
 

　　由于工商業用戶燃氣使用總量較大且流量較高，對燃氣計量終端的要求也較高，因此以羅茨流量計為代表的、主要應用于大流量燃氣計量場景的燃氣計量終端，雖其工作可靠、計量精度較高，但制造、使用成本也較高。
 

　　家庭用戶
 

　　相對于工商業用戶，家庭燃氣用戶的用戶基數極為龐大。家庭用戶的燃氣計量終端的工作特點是流量總量小、流量波動較大。
 

　　對于基數龐大、燃氣用量相對較小的家庭用戶而言，選擇一種計量準確、成本低、燃氣公司和用戶都能接受的計量方式非常重要。
 

　　目前，在家庭燃氣計量終端領域，占統治地位的仍是已有兩百年歷史的膜式燃氣表。膜式燃氣表是典型的容積式燃氣計量器具(如下圖所示)，其與現行的以“體積”為核心的燃氣計量系統配合的很好。經過多年的發展，其機械結構相對簡單、工作可靠、成本較低，因而成為應用廣泛的燃氣表。
 

　　目前，膜式燃氣表的發展已非常成熟。同時，隨著通訊技術的快速迭代，新型電子技術為傳統的膜式燃氣表插上了互聯網的翅膀，膜式燃氣表的電子化、物聯網化工作不斷推進，膜式燃氣表的準入門檻也越來越低。隨著天然氣的不斷推廣利用，越來越多的廠家進入了膜式燃氣表的產業鏈中。
 

　　新進廠家的特點是，為降低設備投入，只研發燃氣表遠傳模塊，膜式燃氣表本體(稱之為基表)實行外部采購，基表已向膜式燃氣表的一個關鍵零部件靠攏。隨著越來越多的廠家加入燃氣表產業鏈，相信膜式燃氣表的市場競爭將會愈發激烈。同時，隨著電子技術的發展和電子零部件成本的降低，以超聲波燃氣表、熱式燃氣表為代表全電子式、速度式燃氣表飛速發展，其產業鏈的成熟速度不斷加快，且遠超預期。
 

　　不同于膜式燃氣表，超聲波燃氣表、熱式燃氣表基本無可動機械部件、零部件較少、結構簡單、流道壓損較小，設計計量流量范圍較大，輔以不斷降低的制造成本，大有取代傳統的膜式燃氣表的趨勢。
 

   燃氣計量器具計量技術機構檢測體系
 

　　對于渦輪流量計、羅茨流量計、膜式燃氣表等直面用戶、處于計量收費第一線的燃氣計量終端，依據現有的計量檢測體系，對于計量技術機構而言，主要檢測手段主要有兩個：型式評價、檢驗。
 

　　型式評價，即一個新型(或改進型)燃氣表、流量計在投入批量生產前，其原型機需要依據相關型式評價大綱進行試驗，試驗合格后方可進行批量生產。
 

　　檢驗，即通過型式評價的燃氣表、流量計在出廠后， 需要通過計量技術機構的檢測，檢測合格后方可投入掛載使用。
 

　　普通家用膜式燃氣表
 

　　實行的是到期輪換制度，僅有“使用中檢查”要求，沒有周期檢定的要求。對于渦輪流量計、羅茨流量計等用于工商業用戶、大流量燃氣計量的流量計，需要進行使用中檢查與周期檢定工作。依據不同燃氣計量器具類型的計量檢定規程與計量技術規范，和型式評價、檢測、使用中檢查、周期檢定等手段和措施，共同構成了燃氣計量器具的計量校準體系，有效保障了計量器具工作的穩定與可靠。
 

　　熱式燃氣表、超聲波燃氣表等
 

　　對于熱式燃氣表、超聲波燃氣表等用于家庭燃氣計量、有潛力代替膜式燃氣表的計量器具，目前尚正式出臺專門針對其的國家檢定規程與型式評價大綱，僅有部分地方檢定規程與型式評價大綱。對超聲波燃氣表，其國家檢定規程、型式評價大綱將要進入審閱階段；對熱式燃氣表，國家檢定規程、型式評價大綱已進入立項階段。
 

　　在以熱式燃氣表、超聲波燃氣表為代表的新型燃氣計量器具邁向產業化的過程中，計量技術機構是面臨著相關挑戰的。
 

　　僅以一個例子來說明計量技術機構所面臨的挑戰。在 2017 年 5 月 28 號發布實施的《熱式氣體質量流量計》檢定規程中，對于檢定氣體的要求闡述如下：
 

　　檢定氣體應無游離水或油等雜質存在，且組分或形狀與實 際測量介質相近；
 

　　氣體為天然氣時，天然氣氣質至少符合GB 17820 的要求，天然氣相對密度應0.55~ 0.80在檢定過程中，天然氣的組分應相對穩定，天然氣取樣應按GB/T13609執行，天然氣組成分析應按 GB/T13610執行。
 

　　從嚴格的科學檢測角度出發，對熱式氣體質量流量計檢測好使用天然氣進行實流標定，方是可靠的計量檢測方法。但是，目前能夠進行天然氣實流標定的計量技術機構占比不大。計量技術機構在新型燃氣計量器具的檢測校準工作中，類似的挑戰不止一個，這需要燃氣計量器具生產商、城市燃氣公司與計量技術機構共同克服，促進燃氣計量產業健康發展。
 

　　計量技術機構與天然氣能量計量
 

　　隨著電子技術與相關配套產業的不斷發展，天然氣能量計量技術手段不斷成熟、所需的硬件設備成本也在不斷降低，使天然氣能量計量的普及成為可能。
 

　　2019 年 5 月，國家發改委等四 部委發布《油氣管網設施公平開放監管辦法》中明確提出，我國將推行天然氣能量計量計價，并要求當前不具備條件的相關單位要在兩年內建立天然氣能量計量計價體系。因此，天然氣能量計量是近兩年的發展趨勢，也是需要落地的計量手段。
 

　　從理論上說，能量計量是公平的燃氣計量方式，追求計量公平，不僅是國家的要求，更是計量技術機構追求的目標。但是，天然氣能量計量在推進過程中，不可避免的會出現一些問題，主要如下：天然氣能量計量在推進、并融入計量檢測體系的過程中，現有新型燃氣表推廣中出現的問題，也一定會出現在天然氣能量計量中。例如，現有的天然氣能量計量的方法，一是需要測量天然氣的熱值，二是需要計量天然氣的體積。因此現行的燃氣體積計量中出現的一些問題，例如新式燃氣表的認證、推廣，計量檢定規程與型式評價大綱編撰，在天然氣能量計量中體系中仍然存在。
 

　　天然氣能量計量在燃氣產業鏈的上游段與下游段的應用場景是不同的。天然氣能量計量主要應用場景有兩個，一是上游大宗貨物貿易結算端，二是下游燃氣終端。在大宗貿易結算端，由于燃氣量較大，實行天然氣能量計量所付出的檢測成本占據貨物值的比例很小，且帶來的收益較大，天然氣能量計量推廣阻力較小，成本基本不受控制；在下游燃氣終端，由于直面付費用戶，特別是家庭用戶，且用戶基數大，天然氣能量計量檢測成本較高，推廣阻力較大。
 

　　在天然氣能量計量推進過程中，需要考慮用戶的接受程度。下游燃氣終端用戶對燃氣價格相對敏感，因此在天然氣能量計量的效能評估中，不僅要考慮技術上的公平公正，也要考慮用戶、燃氣計量一線工作人員等方面接受程度，這是比天然氣能量計量技術研發更加漫長的過程。
 

　　希望天然氣能量計量早日落地，實現應用，同時希望計量技術機構在天然氣能量計量的推進過程中，扮演更加重要的角色。
 

　　作者簡介：王衛，博士研究生，2016年7月進入重慶市計量質量檢測研究院流量計量檢測研究中心工作，目前主要負責各型燃氣表的型式評價及檢定等工作。
 

　　單位簡介：重慶市計量質量檢測研究院是重慶市政府設置的國家法定計量檢定、質量檢驗、校準測試研究機構，為副局級社會公益型非盈利性事業單位，具有獨立的法律地位和第三方公正性，是經國家計量考核和認證的國家法定檢測機構。其中，流量計量檢測研究中心擁有門類齊全的流量檢測裝置檢測手段，擁有燃氣表國家型式評價實驗室、水表國家型式評價實驗室等一系列資質，是西南地區重要的流量計量器具檢測部門。