JJF 1993-2022 天然气能量计量技术规范.pdf

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JJF 1993-2022 天然气能量计量技术规范.pdf

计量站配置的温度变送器最大允许误差土0.5℃,平均温度为20℃,即293.151 均匀分布,则其温度测量的相对标准不确定度为:

B.1.1.4工作条件下的压缩因子不确定度

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ur(Ta)= 0. 5 ~0.10% 293.15X3

当使用GB/T17747计算工作条件下的压缩因子,输入的组成、温度和压力数值在 管输气范围内,并且其不确定度在输入参数不确定度限内时GTCC-082-2018 电气化铁路接触网零部件-整体吊弦-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则,压缩因子的相对标准不确 定度为:

u.(Z.)=0.05%

如果天然气组成分析使用二级标准气体,分析的重复性符合GB/T13610要求,使 用GB/T11062计算的计量参比条件下物性参数的相对标准不确定度可取:

.1.5计量参比条件下体积流量不确定度

t.(Z,)=0.03%

u,(q)=/0.58%²+0.20%²+0.10%²+0.05%2+0.03%²=0.63%(B.1 计量参比条件下体积流量相对标准不确定度也可参考GB/T35186中附录B.2进 定

B.1.2质量流量的不确定度评定

质量流量测量的流量计的准确度等级为1.0级,按均匀分布,即:

u,(qa) 1% ~ 0.58% /3

对于标准孔板或标准喷嘴,天然气质量流量测量相对扩展不确定度可按GB 186中附录B.5规定的方法计算

B.2天然气体积或质量发热量的不确定度

天然气体积或质量发热量不确定度可采用GB/T11062提供的方法进行评定,主要 来源包括:基础数据、物性参数计算方法和测量方法,如式(B.12)所示:

式中: ur.db(H,) ur.m(H,)

t.(H)=ur.d(H,)2+ur.m(H,)2+u

基础数据的相对标准不确定度,%,基于GB/T11062取0.025%; 物性参数计算方法的相对标准不确定度,%,基于GB/T11062取 0.0075%;

B.2.1天然气体积发热量的不确定度评定

当燃烧参比条件与计量参比条件相同,天然气混合物的理想体积发热量如式( 示, 可简化为式(B. 13):

将式(B.13)作为不确定度评定的测量模型,分别评定天然气各组分含量的相 准不确定度u(α,)和各组分含量对应的纯气体发热量的相对标准不确定

u.(H),合成得到理想体积发热量的相对标准不确定度u.(H),并最终基于式(5) 计算得到实际体积发热量的相对标准不确定度u,(H。)。 以下分别对在线测定、离线测定及赋值3种测量方法得到的体积发热量的不确定度 进行评定。

B.2.1.1在线测定

B.2.1.1在线测定

1#计量站天然气中各组分含量由色谱分析仪测量得到,其不确定度由色谱分析仪 测量结果的重复性和标准物质各组分含量的不确定度两部分组成。 a)测量结果的重复性 天然气中除甲烷外少量组分含量测量结果的重复性基于在线气相色谱计量检定规程 相关规定,其相对标准偏差不超过2%,考虑其为均匀分布,则:

中: ;一一天然气中除甲烷外第i组分含量,j=2~11,%。 甲烷含量测量结果的重复性优于少量组分含量,其相对标准偏差不超过0.30%, 考虑其为均勾分布,则:

1一一甲烷组分含量,%。 b)标准物质各组分含量的不确定度 根据标物证书,甲烷为平衡气;天然气的乙烷、丙烷和二氧化碳含量的相对标准不 确定度ur.2(;)为0.25%;其他组分含量的ur.2()为0.5%。 气体标准物质中甲烷含量1由气体总含量(100%)扣除全部少量组分含量后得 到,如式(B.16)

以式(B.16)为测量模型,对气体标准物质中甲烷含量的标准不确定度u2(c1)进 行评定。根据不确定度传播定律,u2(a1)可由各少量组分含量的标准不确定度u2(;) 分量合成得到,即式(B.17)

2(α)= Zu2 (r;)2

u2 () 甲烷组分含量的标准不确定度,%; u2(a;) 天然气中除甲烷外第i组分含量的标准不确定度,%。 基于标准物质中甲烷含量的标准不确定度及甲烷含量可计算得到其相对标准不确

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度,即ur.2(1)=0.013%。基于每种组分含量的各相对标准不确定度可计算得到该组 分含量的相对合成标准不确定度u.(;),详见表 B. 1。

表B.1天然气理想体积发热量的不确定度评

B.2.1.1.2理想体积发热量的不确定度

以式(B.13)为测量模型评定理想体积发热量的不确定度u(H°)。假定各输入量 的不确定度间不相关,根据不确定度传播律,合成得到u(H)

cu(H)+(H)+..+c(H)+c() u(H)= +ciiu(t2)+..+cisu(xg)

u(H) 理想体积发热量的标准不确定度,MJ/m3或kW·h/m"; u(Hi) ~u(Hg) 甲烷~已烷体积发热量的标准不确定度,MJ/m3或kW: h/m; u(ri)~u(ag) 甲烷~已烷组分含量的标准不确定度,%。 式(B. 18)中录敏度系数为:

a(H) a(H)

将上述灵敏度系数代入式(B.18),得到发热量不确定度的计算式如下:

表B.1列出了各组分对应的纯气体发热量的标准不确定度贡献u²(H)和各 分含量的标准不确定度贡献(H)²u²(α,),代人式(B.19)。天然气的理想体积 量为37.35MJ/m²,标准不确定度为0.0637MJ/m,因此:

.1.1.3实际体积发热量的相对标准不确

0.0632 u(H) =0.171% 37.35

已知天然气的理想体积发热量和压缩因子,可以根据式(5)计算实际体积发热量 H。实际体积发热量的相对标准不确定度可以由理想体积高位发热量的相对标准不确 定度和压缩因子的相对标准不确定度合成得到。根据文献,压缩因子的相对标准不确定 度u.(Zmix)约为0.026%。因此:

ur(H,)=ur.db(H)2+ur.m(H,)2+u(Hg)2+ur(Zmix) =/0.025%±0.0075%+0.171%+0.026%=0.175%

u.(H) 理想体积发热量的相对标准不确定度,%; u(H°)一一实际体积发热量的相对标准不确定度,%; u(Zmix)一压缩因子的相对标准不确定度,%。 天然气体积发热量的不确定度也可使用GB/T35186中附录B.2方法进行评定

B. 2. 1. 2 离线测定

在气源发热量波动范围小于0.5%的情况下,可采用取得有代表性的样品,离线测 定的方式获取发热量数值。 当天然气组分含量使用离线测定时,基于式(B.12),发热量不确定度u(H。)可 合并为两部分: 1)离线测定装置测得的体积或质量发热量的不确定度,ur3(H):包含基础数据

物性参数计算方法,和装置测量结果的不确定度; 2)离线测定方法的不确定度,u.c(H。):以取样周期内发热量的稳定性(可使用 距离离线测定计量站最近的在线测定计量站在取样周期内的发热量稳定性作为离线测定 取样周期的稳定性)作为估计。 因此:

u(H.)=Nu. s(H)+u.(H.)

u(H)一离线测定实际体积发热量的相对标准不确定度,%; ur.3(H,)一一离线测定装置测得的体积或质量发热量的相对标准不确定度,计算 同B.2.1. 1,%; ur.(H,)一一离线测定方法的相对标准不确定度,%。 天然气离线取样可使用点样或累积样两种取样方式。示例中2#计量站使用体积流 量计量,每周取点样进行天然气组成离线测定,距离其最近的在线测定计量站半年内每 周发热量统计结果见表B.2。

ur.c(H。)一一离线测定方法的相对标准不确定度,%。 天然气离线取样可使用点样或累积样两种取样方式。示例中2#计量站使用体积 计量,每周取点样进行天然气组成离线测定,距离其最近的在线测定计量站半年内 发热量统计结果见表B.2。

表B.2离线测定取样周期内发热量统计表

表 B. 2 (续)

根据表B.2,第6周的发热量标准偏差最天,为0.61%,在每周取点样离线测定的 情况下,该值为离线测定方法的不确定度。 本例中离线测定装置与在线测定装置能力相当,实际体积发热量的相对标准不确定 度采用B.2.1.1.3中计算得到的0.175%。因此,由式(B.22)可得,离线测定计量站 实际体积发热量不确定度为:

,(H)=/0.175%2+0.61%2=0.63%

如果天然气采用累积取样,则以其累积取样设置的自动取样周期作为取样周期计 稳定性作为取样引人的标准不确定度

B. 2. 1. 3 赋值

赋值结果与实际情况可能存在偏差,该偏差受气源与被赋值站点之间的管道长度、 管网结构、气源数量等因素影响。通常,赋值距离越远、管网结构越复杂、气源数量越 多,则赋值结果的偏差可能越大。 天然气组分含量使用赋值方法获取时,与B.2.1.2离线测定类似,其不确定度分 为两部分:赋值源测定装置测得的体积或质量发热量的不确定度ur.3(H。),和赋值方 去不确定度ur.c(H,)。 3#计量站每月使用上游1#计量站实时气质组分进行一次赋值,对其赋值计量站 半年每月发热量进行统计,结果见表B.3

JF1993—2022

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表B.3赋值计量站每月发热量统计表

根据表B.3,4月份的发热量标准偏差最大,为0.78%,在月赋值情况下,该量值 为赋值方法的不确定度。 本例中赋值源1#计量站实际体积发热量不确定度为B.2.1.1.3中计算得到的 .175%,由式(B.22)可得,被赋值计量站实际体积发热量不确定度为,

u(H)=u.3(H,)+u.(H,)=/0.175%2+0.78%²=0.80%(B.24) 当赋值源组分波动较大,按原有的赋值周期无法满足发热量不确定度要求时,可以 缩短赋值时间间隔

B.2.2天然气质量发热量的相对标准不确定度评定

天然气混合物的理想质量发热量的计算公式作为相对标准不确定度评定的测量模 型,见式(7)、式(8),气体质量发热量相对标准不确定度评定为:

式中: ur(H。)——气体质量发热量的相对标准不确定度,%; ur(H°)——理想摩尔发热量的相对标准不确定度,%; u.(M) 混合物摩尔质量的相对标准不确定度,%; 其中

u(H°)一一理想摩尔发热量的标准不确定度,MJ/kmol。 u.(M)=u(M)/M

u.(H)=u(H/H

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表B.4天然气质量发热量的不确定度分量

基于表B.5,Hg=898.3537,u(Hg)=2.2073,u,(H)=0.25%;M=17.494 M)=0.0558,u,(M)=0.32%。因此1#计量站,质量发热量的相对标准不确 为:

u.(H,)=ur. d (H,)?+ur.m(H,)?+u.(H)?+u. (M)?

B.3天然气能量的不确定度评定

基于发热量的不确定度和体积或质量流量的不确定度,根据式(B.2),计算得至 天然气能量的相对标准不确定度u(E)。 3.3.1基于体积流量和体积发热量的能量不确定度

B.3. 1.1 在线测定

对B.1.1和B.2.1.1在线测定算例进行合成,测量体积流量的计量站使用天然 分含量在线测定方式计算发热量,其能量不确定度为

u.(E)=u.(g)2+u(H)2=/0.63%²+0.175%2=0.66%

B.3.1.2离线测定

(B.29) (B. 30)

U.(E)=1.4%(k=2

对B.1.1和B.2.1.2离线测定算例进行合成,测量体积流量的计量站使用天然 分含量离线测定方式计算发热量,其能量不确定度为:

u.(E)=u,(g)2+ur(H)2=/0.63%²+0.63%²=0.89%

B. 3. 1. 3 赋值

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U. (E) =1. 8%(k = 2

U. (E)=1. 8%(k =2)

对B.1.1和B.1.3算例进行合成,测量体积流量的计量站使用天然气组分含量 方式测定发热量,其能量不确定度为:

u(E)=ur(q)2+u?(H)2=/0.63%2+0.80%²=1.02%

.2基于质量流量和质量发热量的能量不

u,(q)2+u(H)2=/0.63%²+0.80%

(B.33) (B. 34)

U.(E) =2. 1%(k =2)

对B.1.2和B.2.2算例进行合成,测量质量流量的计量站使用天然气组分含量在 线测定方式计算发热量,其能量不确定度为

GB/T 41642-2022 财政预算管理一体化系统技术要求u.(E)=ur(q)2+ur(H)2=/0.58%²+0.41%²=0.71% U.(E) =1.5%(k=2)

(B.35) (B.36)

U.(E) =1. 5%(k =2

天然气能量计量系统的等级评定示

基于附录B天然气能量的不确定度分析结果,按照U.

由表1和式(B.30),1#计量站第一路能量计量系统等级评定为B级。 C.1.2离线测定 由表1和式(B.32),2#计量站能量计量系统等级评定为B级。 C.1.3赋值 由表1和式(B.34),3#计量站能量计量系统等级评定为C级。 C.2基于质量流量和质量发热量的能量计量系统等级评定 由表1和式(B.36),1#计量站第二路能量计量系统等级评定为B级

由表1和式(B.30),1#计量站第一路能量计量系统等级评定为B级

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