JJF 1993-2022 天然气能量计量技术规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1993—2022

天然气能量计量技术规范

MetrologicalSpecificationfortheEnergyMeasurementofNaturalGas

2022-09-26发布2023-03-26实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1993—2022

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1…………………(1)

引用文件

2……………(1)

术语和计量单位

3……………………(2)

术语

3.1………………(2)

计量单位

3.2…………(2)

计量特性

4……………(2)

计量条件

5……………(3)

天然气

5.1……………(3)

参比条件

5.2…………(3)

计量器具配备

5.3……………………(3)

计量方法

6……………(3)

天然气流量

6.1………………………(3)

天然气发热量

6.2……………………(4)

天然气能量

6.3………………………(7)

数据采集处理装置

6.4………………(8)

替代值的确定

6.5……………………(8)

计量结果的表达

7……………………(9)

附录天然气中常见组分的摩尔质量及物性参数

A………………(10)

附录天然气能量计量系统不确定度评定示例

B……(11)

附录天然气能量计量系统的等级评定示例

C………(22)

附录天然气能量计量系统评价报告参考格式

D……(23)

Ⅰ

JJF1993—2022

引言

本规范根据我国天然气能量计量的需要结合我国能量计量技术水平及行业现状

,

制定

。

国家计量校准规范编写规则通用计量术语及定义和

JJF1071《》、JJF1001《》

测量不确定度评定与表示共同构成支撑本规范制定工作的基础性规范

JJF1059.1《》。

本规范参照天然气计量系统技术要求天然气能量的测

GB/T18603《》GB/T22723《

定进行制定

》。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF1993—2022

天然气能量计量技术规范

1范围

本规范规定了用于贸易计量的天然气能量计量系统的评价天然气能量计量结果的

、

核验及其等级的评定方法

。

本规范适用于中规定的设计通过能力不低于3计量参比条

GB/T18603100m/h(

件下工作压力不低于表压的管道输送天然气其他计量参比条件或

),0.1MPa()。,

其他天然气能量计量系统也可参考执行

。

本规范不涉及与其应用有关的所有安全问题用于天然气能量计量的温度变送器

,、

压力变送器流量计等计量器具均应符合相应的防爆等安全要求

、。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

气相色谱仪

JJG700

流量积算仪

JJG1003

在线气相色谱仪

JJG1055

测量不确定度评定与表示

JJF1059.1

天然气发热量密度相对密度和沃泊指数的计算方法

GB/T11062、、

天然气取样导则

GB/T13609

天然气的组成分析气相色谱法

GB/T13610

天然气中丁烷至十六烷烃类的测定气相色谱法

GB/T17281

所有部分天然气压缩因子的计算

GB/T17747()

天然气

GB17820

天然气计量系统技术要求

GB/T18603

天然气能量的测定

GB/T22723

可调谐激光气体分析仪

GB/T25476

所有部分天然气在一定不确定度下用气相色谱法测定组成

GB/T27894()

天然气分析系统性能评价

GB/T28766

天然气自动取样方法

GB/T30490

天然气热力学性质计算第部分输配气中的气相性质

GB/T30491.11:

气体超声流量计使用中检验声速检验法

GB/T30500

天然气计量系统性能评价

GB/T35186

天然气发热量的测量连续燃烧法

GB/T35211

进入天然气长输管道的气体质量要求

GB/T37124

天然气的组成分析激光拉曼光谱法

SY/T7433

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文

,;

1

JJF1993—2022

件其最新版本包括所有的修改单适用于本规范

,()。

3术语和计量单位

术语

3.1

计量系统

3.1.1measuringsystem

用于实现专门计量的全套计量仪表和其他设备

。

发热量

3.1.2calorificvalue

单位量的气体在空气中完全燃烧时所释放出的热量发热量分为体积发热量摩尔

。、

发热量和质量发热量

。

干基

3.1.3drybasis

含水蒸气物质的量分数不大于的天然气其发热量计算时水的含量设

0.00005,,

定为零

。

燃烧参比条件

3.1.4combustionreferencecondition

燃料燃烧时规定的气体温度压力和含水状态

,、。

注:本规范使用的燃烧参比条件为t、p、干基。

1=20℃1=101.325kPa

计量参比条件

3.1.5meteringreferencecondition

燃料贸易交接计量时规定的气体温度和压力

,。

注:本规范使用的计量参比条件为t、p。

2=20℃2=101.325kPa

高位发热量

3.1.6superiorcalorificvalue

单位量的气体在空气中完全燃烧时所释放出的热量其燃烧生成的水蒸气冷凝为液

,

体其余产物均为气态

,。

注:本规范中的发热量,均指燃烧生成的水蒸气冷凝为液体的高位发热量。

能量

3.1.7energy

气体完全燃烧所释放出的热量等于气体量体积质量或物质的量与其发热量

,(、)

在规定的条件下的乘积

。

数据采集处理装置

3.1.8dataacquisitionandprocessingdevice

接收计量器具采集的数据计算和指示参比条件下能量参数的装置

、。

计量单位

3.2

流量

3.2.1

立方米每时符号3千克每时符号

,m/h;,kg/h。

发热量

3.2.2

兆焦每立方米符号3兆焦每千克符号

,MJ/m;,MJ/kg。

能量

3.2.3

焦耳及其倍数如千焦兆焦和吉焦符号千瓦时符号

,、,J、kJ、MJ、GJ;,kW·h。

在大宗和中上游贸易交接采用吉焦下游发电商业和民用贸易交接采用千

(GJ),、

瓦时焦耳与千瓦时换算关系为-7

(kW·h)。:1J≈2.778×10kW·h。

4计量特性

本规范使用天然气能量的最大允许误差表征天然气能量计量系统的计量

(MPE)

2

JJF1993—2022

特性并按最大允许误差的绝对值分为如下个等级

,(MPEV)4:

级为

A:MPEV1%;

级为

B:MPEV2%;

级为

C:MPEV3%;

级为

D:MPEV5%。

5计量条件

天然气

5.1

天然气气体质量应符合的要求进入天然气长输管道的气体质量还应

GB17820;,

符合的要求

GB/T37124。

参比条件

5.2

本规范采用的计量参比条件为干基也可以采用合同规定

:20℃,101.325kPa,,

的其他温度和压力作为计量参比条件

。

计量器具配备

5.3

天然气能量计量系统的相应计量器具应符合的规定并符合相应计量

GB/T18603,

检定规程或校准规范的技术要求具有有效的检定或校准证书不同等级的温

,。MPEV

度压力和流量计等计量器具的准确度应满足表的要求

、1。

表1天然气能量计量系统的配备要求

计量参数MPEV

级级级级

ABCD

温度

0.5℃0.5℃1.0℃1.0℃

压力

0.2%0.5%1.0%1.0%

工作条件下体积流量

0.7%1.2%1.5%—

在线测定

发热量0.5%1.0%1.0%—

离线测定或赋值

0.6%1.25%2.0%—

能量

1%2%3%5%

6计量方法

天然气流量

6.1

天然气流量可以采用体积流量或质量流量一段时间内通过贸易计量界面的天然气

。

的体积或质量可由流量积分计算得到见式

,(1):

Q=qt

d(1)

式中

:∫

Q一段时间内通过贸易计量界面的计量参比条件下天然气的体积或质量3

———,m

或

kg;

q计量参比条件下天然气的体积流量或质量流量3或

———,m/hkg/h。

3

JJF1993—2022

流量测量

6.1.1

可使用速度式差压式容积式质量式等不同原理的流量计测量得到体积流量或

、、、

质量流量其测量不确定度或准确度等级应符合要求流量计的上下游

,GB/T18603。、

直管段长度内径和内壁粗糙度温度套管插入长度和位置取压位置流动调整器类

、,,,

型和位置以及数据采集和处理方法等应符合流量计相应规范或标准要求

,。

温度测量

6.1.2

温度测量使用温度变送器其测量不确定度或准确度等级应符合要

,GB/T18603

求安装应符合流量计相应规范或标准要求

,。

压力测量

6.1.3

压力测量使用压力变送器或差压变送器其测量不确定度或准确度等级应符合

,

要求安装应符合流量计相应规范或标准要求

GB/T18603,。

天然气发热量

6.2

天然气体积发热量或质量发热量可以采用直接测定间接测定或关联技术方法

、

获得

。

直接测定

6.2.1

发热量直接测定法是以恒定流速流动的天然气在足够的空气中燃烧所释放的能量

,

被传递到热交换介质并使其温度升高气体的发热量与热交换介质的升高温度直接相

,,

关可使用规定的方法测定

,GB/T35211。

间接测定

6.2.2

发热量间接测量方法通过测量天然气各组分含量乘以所对应纯气体的发热量将

,,

各项加和同时考虑天然气的可压缩性计算得到天然气体积发热量或质量发热量目

,,。

前天然气组分含量的获取方式主要分为种

,3:

天然气组分含量在线测定

(1);

天然气组分含量离线测定点样累积取样

(2)(、);

天然气组分含量赋值单一及多气源

(3)()。

天然气组分含量在线测定和离线测定

6.2.2.1

计量器具

1)

分析仪器在线色谱仪计量性能应符合要求离线色谱仪计量性

a),JJG1055,

能应符合要求光谱分析仪计量性能应符合和要求

JJG700。GB/T25476SY/T7433。

标准物质色谱仪周期检定校准以及日常校准时应使用有证标准物质且

b),/,

标准物质应在其证书规定的有效期内

。

计量系统投运后检定校准期间和设备故障维修后的天然气组分含量在线

c)、/

和离线分析系统性能评价可参照规定的方法开展

GB/T28766。

测量方法

2)

取样

a)

天然气取样有直接取样和间接取样点样和累积取样类共种方法天然

()23。

气直接取样后用于在线分析组成间接取样后用于离线分析组成取样位置取样

;。、

探头取样管线取样容器间接取样样品处理直接取样和取样数量等应

、、()、()

4

JJF1993—2022

符合的要求累积取样时取样控制等还应符合的要求

GB/T13609;,GB/T30490。

为保证测量结果的准确度取样位置应尽量靠近流量计并按照

,,GB/T13609

的方法计算特定周期内如小时日周和月的取样数量见式

(、、),(2):

s

n=tr

d(2)

式中

:

n特定周期内的取样数量

———;

tt因子从表中查得

———,GB/T13609A.1;

s特定周期内发热量使用组成分析数据计算的相对标准偏差

r———();

d计量系统发热量要求的误差限

———。

组成分析

b)

天然气中摩尔分数高于的组分均应被测量分析所有组分含量原

0.005%。

始测量结果的总和应在范围内对每个组分含量的原始

(99.0%~101.0%)。

测量结果进行归一化获得每个组分的归一化摩尔分数

,。

组分含量分析方法应符合或的要求当对天然

GB/T13610GB/T27894;

气重组分进行分析时分析方法还应符合和

,GB/T27894.3、GB/T27894.6/

或的要求

GB/T17281。

天然气组分含量赋值

6.2.2.2

可变赋值

1)

安装在线色谱仪的计量站根据计算出的赋值延迟时间对没有安装在线色谱仪的下游

计量站进行赋值延迟时间可根据赋值源到被赋值计量站距离在线色谱仪分析周期内

。、

流入管道的天然气量和管道中天然气组分含量变化量计算管道内天然气平均流速等计

、

算得到式供参考

,(3)。

xv2v2

p=ρλd+ρgs+ρd

-dDd(3)

22

式中

:

p压力

———,Pa;

ρ气体密度3

———,kg/m;

λ水力摩阻系数

———;

x管道轴向位置

———,m;

D管道内径

———,m;

v管内气体流速

———,m/s;

g重力加速度

———,m/s;

s高程

———,m。

固定赋值

2)

固定赋值是在固定的时间内把固定的组分含量或发热量赋值给下游计量站计

,,。

量站可通过对赋值期间上游在线色谱仪分析组成数据平均值作为固定赋值组分含量可

;

使用流量算数平均值或加权平均值进行固定赋值组分含量的计算以使能量值满足相应

,

5

JJF1993—2022

计量等级要求具体可参考的

,GB/T2272310.2。

发热量计算

6.2.2.3

体积发热量

1)

根据天然气组分含量的测定结果可计算得到计量参比条件下天然气的体积发

,

热量

。

理想气体体积发热量

a)

已知天然气的各组分含量根据式计算计量参比条件下天然气理想气体

,(4)

体积发热量

:

N

~~

H0tVtxjHj0tVt

s12p2=12p2

[,(,)]j=·[,(,)](4)

1

式中∑

:

~

H0tVtp计量参比条件下天然气混合物的理想气体体积发热量

s[1,(2,2)]———,

3或3

MJ/mkW·h/m;

xj天然气混合物中组分的摩尔分数

———j;

~

Hj0tVtp计量参比条件下混合物中组分j纯气体的理想气体体积

[1,(2,2)]———

发热量3或3

,MJ/mkW·h/m。

真实气体体积发热量

b)

根据理想气体体积发热量按照式计算真实气体体积发热量

,(5)。

~

~H0tVtp

HtVtp=s[1,(2,2)]

s[1,(2,2)]Ztp(5)

mix(2,2)

式中

:

~

HtVtp真实气体体积发热量3或3

s[1,(2,2)]———,MJ/mkW·h/m;

Ztp计量参比条件下的压缩因子

mix(2,2)———。

其中压缩因子Z按照式计算

,mix(6):

n

2

Ztxjbj