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JJF1993-2022天然气能量计量技术规范.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范

天然气能量计量技术规范

有内支撑基坑土方机械开挖施工工艺国家市场监督管理总局发布

天然气能量计量技术规范

MetrologicalSpecification

EnergyMeasurementofNaturalGa

JJF 1993—2022

归口单位：全国能源资源计量技术委员会能源计量分技术委 员会 主要起草单位：中国计量科学研究院 参加起草单位：中国石油西南油气田分公司天然气研究院 中国石油化工股份有限公司天然气分公司 国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公 同南京计量研究中心 国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公 同武汉计量研究中心 中海石油气电集团有限公司 北京市燃气集团计量检定中心

本规范委托全国能源资源计量技术委员会能源计量分技术委员会负 释

主要起草人： 李春辉（中国计量科学研究院） 吴海（中国计量科学研究院） 王海峰（中国计量科学研究院） 参加起草人： 罗勤（中国石油西南油气田分公司天然气研究院） 王雁冰（中国石油化工股份有限公司天然气分公司） 吴岩（国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公 司南京计量研究中心） 徐明（国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公 司武汉计量研究中心) 杨玉霞（中海石油气电集团有限公司） 黄冬虹（北京市燃气集团计量检定中心）

引言·· 范围· （1） ? 引用文件 （1） 术语和计量单位 （2） 3.1术语.... 3.2计量单位 .............. 5 计量条件 （3） 5.1天然气….. （3） 5.2参比条件 ·. （3） 5.3计量器具配备 (3） 6计量方法 （3） 6.1天然气流量·..…..… 6.2天然气发热量 .+++++ （4） 6.3天然气能量 ..... (7） 6.4数据采集处理装置 (8） 6.5替代值的确定 （8） 7计量结果的表达·….…..…. （9） 附录A天然气中常见组分的摩尔质量及物性参数 附录B天然气能量计量系统不确定度评定示例·..… *......（11） 附录C天然气能量计量系统的等级评定示例·… （22） 附录D天然气能量计量系统评价报告参考格式 （23）

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。 JJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》和 JF1059.1《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 本规范参照GB/T18603《天然气计量系统技术要求》GB/T22723《天然气能量的测 定》进行制定。 本规范为首次发布。

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。 JJF1071《国家计量校准规范编写规则》、JJF1001《通用计量术语及定义》和 JJF1059.1《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 本规范参照GB/T18603《天然气计量系统技术要求》GB/T22723《天然气能量的测 定》进行制定。 本规范为首次发布

天然气能量计量技术规范

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GB/T18603中规定的设计通过能力不低于100m²/h（计量参比条 件下），工作压力不低于0.1MPa（表压）的管道输送天然气。其他计量参比条件，或 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

本规范引用了下列文件： JJG700气相色谱仪 JJG1003流量积算仪 JG1055在线气相色谱仪 JJF1059.1测量不确定度评定与表示 GB/T11062天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法 GB/T13609天然气取样导则 GB/T13610天然气的组成分析气相色谱法 GB/T17281天然气中丁烷至十六烷烃类的测定气相色谱法 GB/T17747（所有部分）天然气压缩因子的计算 GB17820天然气 GB/T18603天然气计量系统技术要求 GB/T22723天然气能量的测定 GB/T25476可调谐激光气体分析仪 GB/T27894（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/T28766天然气分析系统性能评价 GB/T30490天然气自动取样方法 GB/T30491.1天然气热力学性质计算第1部分：输配气中的气相性质 GB/T30500气体超声流量计使用中检验声速检验法 GB/T35186天然气计量系统性能评价 GB/T35211天然气发热量的测量连续燃烧法 GB/T37124进人天然气长输管道的气体质量要求 SY/T7433天然气的组成分析激光拉曼光谱法 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

新版本（包括所有的修改单）适用于本规

用于实现专门计量的全套计量仪表和其他设备

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

含水蒸气物质的量分数不大于0.00005的天然气，其发热量计算时，水的 定为零。

3.1.4燃烧参比条件

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净 体，其余产物均为气态。 注：本规范中的发热量，址 均指燃烧生成的水蒸气冷凝为液体的高位发热量

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

立方米每时，符号m"/h；千克每时，符号kg/h。 3.2.2发热量 兆焦每立方米，符号MJ/m3；兆焦每千克，符号MJ/kg。

本规范使用天然气能量的最大允许误差（MPE）表征天然气能量计量系统的计

特性，并按最大充许误差的绝对值（MPEV）分为如下4个等级： A级：MPEV为1%； B级：MPEV为2%； C级：MPEV为3%； D级：MPEV为5%。

天然气气体质量应符合GB17820的要求；进人天然气长输管道的气体质量，还应 符合GB/T37124的要求

本规范采用的计量参比条件为：20℃，101.325kPa，干基，也可以采用合同规定 的其他温度和压力作为计量参比条件。

天然气能量计量系统的相应计量器具应符合GB/T18603的规定，并符合相应计量 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MPEV等级的温 度、压力和流量计等计量器具的准确度应满足表1的要求。

表1 天然气能量计量系统的配备要求

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）：

2 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， 或kg； 计量参比条件下天然气的体积流量或质量流量，m/h或kg/h。

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GB/T18603要求。流量计的上、下游 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。

温度测量使用温度变送器，其测量不确定度或准确度等级应符合GB/T18603 安装应符合流量计相应规范或标准要求

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 B/T18603要求，安装应符合流量计相应规范或标准要求，

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 得

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GB/T35211规定的方法测定

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 日 前，天然气组分含量的获取方式主要分为3种： （1）天然气组分含量在线测定； （2）天然气组分含量离线测定（点样、累积取样）； （3）天然气组分含量赋值（单一及多气源）

6.2.2.1天然气组分含量在线测定和离线

a）分析仪器，在线色谱仪计量性能应符合JG1055要求，离线色谱仪计量性 能应符合JJG700要求。光谱分析仪计量性能应符合GB/T25476和SY/T7433要求。 b）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 标准物质应在其证书规定的有效期内。 c）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 和离线分析系统性能评价可参照GB/T28766规定的方法开展。 2）测量方法 a）取样 天然气取样有直接取样和间接取样（点样和累积取样）2类共3种方法。天然 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

符合GB/T13609的要求；累积取样时，取样控制等还应符合GB/T30490的要求。 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）：

式中： n一一特定周期内的取样数量； t一一t因子，从GB/T13609表A.1中查得； s：一一特定周期内发热量（使用组成分析数据计算）的相对标准偏差； d一一计量系统发热量要求的误差限。 b）组成分析 天然气中摩尔分数高于0.005%的组分均应被测量分析。所有组分含量原 始测量结果的总和应在（99.0%～101.0%）范围内。对每个组分含量的原始 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GB/T13610或GB/T27894的要求；当对天然 气重组分进行分析时，分析方法还应符合GB/T27894.3、GB/T27894.6和/ 或GB/T17281的要求

1）可变赋值 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 流人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 算得到人工回填土施工工艺，式（3）供参考。

d.xv“ dp=p +pgds +p d D2 2

式中： p一一压力，Pa； β一气体密度，kg/m²； 入 一一水力摩阻系数； 管道轴向位置，m； D一一管道内径，m； U一管内气体流速，m/s; g一 重力加速度，m/s； s一高程，m。 2）固定赋值 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 市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

级要求，具体可参考GB/T22723的10.

1）体积发热量 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。 a）理想气体体积发热量 已知天然气的各组分含量，根据式（4）计算计量参比条件下天然气理想气体 体积发热量：

H[ti，V(t2，P2）］一计量参比条件下天然气混合物的理想气体体积发热量 MJ/m或kW·h/m； j一一天然气混合物中组分j的摩尔分数； H[ti，V（t2，p2）]一一计量参比条件下混合物中组分j纯气体的理想气体体积 发热量，MJ/m或kW·h/m”。 b）真实气体体积发热量 根据理想气体体积发热量，按照式（5）计算真实气体体积发热量，

b）真实气体体积发热量 根据理想气体体积发热量，按照式（5）计算真实气体体积发热量

H[t1，V(t2，p2)]= H[t1，V(t20470 某塔式高层工程施工组织设计，P2)] Zmix(t2，p2)

H。[t1，V（t2，p2）]一一真实气体体积发热量，MJ/m"或kW·h/m" Zmix（t2，p2）一—计量参比条件下的压缩因子。 其中，压缩因子Zmx按照式（6）计算：