GB/T 35186-2017 天然气计量系统性能评价
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资料介绍
ICS 75 . 180 . 30 E 98
中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准
GB/T 35186—2017
天然气计量系统性能评价
performanceevaluationofmeasuringsystem fornaturalgas
2017-12-29 发布 2018-07-01 实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会
发
布
GB/T 35186—20 17
GB/T 35186—20 17
前 言
本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。
本标准由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC 355)提出并归口 。
本标准起草单位:国家石油天然气大流量计量站广州分站、国家石油天然气大流量计量站、中国石油西气东输管道分公司、中国石油西南油气田分公司天然气研究院、北京博思达新世纪测控技术有限公司。
本标准主要起草人:张福元、高军、邱惠、肖迪、曾文平、任佳、彭建伟、王京安、黄和、陈静。
GB/T 35186—20 17
天然气计量系统性能评价
1 范围
本标准规定了天然气计量系统性能评价的内容、方法、程序、结果和时间。
本标准适用于符合 GB/T 18603 规定的天然气计量系统。 其他天然气计量系统可参考使用。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 11062 天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法
GB/T 13609 天然气取样导则
GB/T 13610 天然气的组成分析 气相色谱法
GB/T 17281 天然气中丁烷至十六烷烃类的测定 气相色谱法
GB/T 17747(所有部分) 天然气压缩因子的计算
GB/T 18603 天然气计量系统技术要求
GB/T 18604 用气体超声流量计测量天然气流量
GB/T 19205 天然气标准参比条件
GB/T 21391 用气体涡轮流量计测量天然气流量
GB/T 21446 用标准孔板流量计测量天然气流量
GB/T 22723 天然气能量的测定
GB/T 27894(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/T 28766 天然气 在线分析系统性能评价
GB/T 30490 天然气自动取样方法
GB/T 30500 气体超声流量计使用中检验 声速检验法
GB/T 34166 用标准喷嘴流量计测量天然气流量
JJF 1059.1 测量不确定度评定与表示
1183
229
633
640
700
882
1003
1030
1037
1038
1055
1121
温度变送器校准规范工业铂、铜热电阻
气体容积式流量计差压式流量计
气相色谱仪
压力变送器流量积算仪超声流量计涡轮流量计
科里奥利质量流量计在线气相色谱仪
旋进旋涡流量计
GB/T 35186—20 17
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
计量系统性能评价 performanceevaluationofmeasuringsystem
按规定的方法,分别对计量系统中计量器具和设备的配置及性能进行评价,综合给出整个计量系统的性能评价结果。
4 计量系统评价内容
4 . 1 计量器具配置
4 . 1 . 1 依据 GB/T 18603 确认计量系统对应的等级。
4 . 1 . 2 计量系统配置的计量器具和(或)组成数据获取方法及物性参数测定方法,以及其准确度等级或不确定度应符合 GB/T 18603 的要求。 计量器具包括但不限于:
a) 计量用流量计;
b) 核查用流量计(仅适用于 A级计量系统);
c) 压力测量仪表;
d) 差压测量仪表(仅适用于使用差压式流量计的计量系统);
e) 温度测量仪表;
f) 流量计算机或积算仪;
g) 天然气组成分析仪器(气相色谱仪)。
4 . 2 计量管理
4 . 2 . 1 应建立对计量人员、计量器具及其配套仪表、计量数据和资料等进行有效管理的文件。
4 . 2 . 2 计量操作人员应获得相应资质和授权。
4 . 2 . 3 计量器具及其配套仪表应检定合格或通过校准,检定和校准执行的规程、规范或标准列于表 1 。
4 . 3 流量及温度和压力测量
用于流量测量的流量计,其上、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相应标准的要求,即:
a) 超声流量计应符合 GB/T 18604 的要求;
b) 涡轮流量计应符合 GB/T 21391 的要求;
c) 标准孔板流量计应符合 GB/T 21446 的要求;
d) 标准喷嘴流量计应符合 GB/T 34166 的要求;
e) 旋进旋涡流量计应符合 SY/T 6658 的要求;
f) 质量流量计应符合 SY/T 6659 的要求;
g) 容积式流量计应符合 SY/T 6660 的要求。
GB/T 35186—20 17
表 1 计量器具及其配套仪表检定和校准执行的规程、规范或标准
4 . 4 物性参数测定
4 . 4 . 1 取样
取样方式、取 样 口 位 置、取 样 探 头 的 插 入 深 度 和 安 装 方 法,取 样 系 统 和 取 样 容 器 等 应 符 合GB/T 13609 的要求,当进行累积取样时,还应符合 GB/T 30490 的要求。
4 . 4 . 2 组成分析
组成分析方法等应符合相应标准的要求,即:
a) 离线分析方法应符合 GB/T 13610 或 GB/T 27894 的要求。
b) 在线分析方法应符合 GB/T 13610 或 GB/T 27894.4 或 GB/T 27894.5 的要求,在线分析系统还应按照 GB/T 28766 规定的方法进行性能评价。
c) 当对天然气重组分进行分析时,分析方法还应符合 GB/T 27894 . 3、GB/T 27894 . 6 和/或GB/T 17281 的要求。
d) 分析中使用的气体标准物质的组成及其含量范围应满足 GB/T 13610 和/或 GB/T 27894 的要求。
4 . 4 . 3 组成数据赋值
按照 GB/T 22723 或 GB/T 18603 规定的方法对组成数据进行赋值,并根据组成数据变化情况和准确度要求选择可变赋值或固定赋值方法。
4 . 4 . 4 压缩因子、发热量和密度的计算
4 . 4 . 4 . 1 标准参比条件下物性参数
4 . 4 . 4 . 1 . 1 天然气体积量结算时使用 GB/T 19205 规定的标准参比条件,能量结算时使用 GB/T 22723规定的标准参比条件,也可使用合同约定的其他参比条件。
4 . 4 . 4 . 1 . 2 按照 GB/T 11062 规定的方法计算压缩因子、发热量和密度等物性参数。
4 . 4 . 4 . 2 工作条件下物性参数
工作条件下压缩因子和密度应采用 GB/T 17747 规定的方法计算。
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4 . 4 . 4 . 3 超压缩系数
对于 B级以下计量系统也可使用超压缩系数进行体积换算,超压缩系数应采用 GB/T 21446 规定的方法计算。
4 . 5 不确定度评定
相关测量参 数、相 关 计 算 参 数,以 及 结 算 的 体 积 量 和(或)能 量 的 不 确 定 度 评 定 结 果 应 符 合GB/T 18603 对应等级的要求。
5 计量系统评价方法和程序
5 . 1 计量器具配置
5 . 1 . 1 首先使用计量系统对应用户实际或预期的最大输气量,计算每小时输送的标准参比条件下体积或(和)能量,以确定计量系统的等级;当实际或预期的最大输气量处于 A 级和 B级之间时,除非供需双方达成一致,否则应取靠近的计量系统等级。
5 . 1 . 2 查阅设计、采购和检定或校准证书等技术文件及流量计设置,得到计量系统使用的流量计、温度、压力、差压(如果配备的话)、在线色谱仪(如果配备的话)等计量器具,离线分析或赋值数据方法,物性参数测定方法,以及这些计量器具和方法的不确定度或准确度等级资料数据。
5 . 1 . 3 记录上述资料数据,并判断计量系统的配置是否符合 GB/T 18603 对应等级的要求。
5 . 1 . 4 计量系统配置评价示例参见 A. 1 。
5 . 2 计量管理
5 . 2 . 1 查阅计量站中与操作人员、计量器具、数据和资料管理相关的管理制度或(和)管理体系等文件,及其管理或(和)运行中的记录。
5 . 2 . 2 查阅计量操作人员证书和授权文件,如培训记录和持证上岗。
5 . 2 . 3 查阅计量器具的检定或校准证书或报告。
5 . 2 . 4 记录上述资料数据,并判断计量管理是否符合 4 . 2 的要求。
5 . 2 . 5 计量管理评价示例参见 A. 2 。
5 . 3 流量及温度和压力测量
5 . 3 . 1 查阅设计文件、采购验收资料、检测报告,现场查验,得到流量计上、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、取压位置和(或)流动调整器类型及安装的资料数据,必要时可打开计量回路管道测量确认。
5 . 3 . 2 查阅流量计算机的设置,得到数据采集和处理方法的资料数据。
5 . 3 . 3 记录上述资料数据,并判断流量及温度和压力测量是否符合 4 . 3 的要求。
5 . 3 . 4 流量及温度和压力测量评价示例参见 A. 3 。
5 . 4 物性参数测定
5 . 4 . 1 取样
5 . 4 . 1 . 1 查阅设计文件、采购验收资料,现场查验,得到取样口位置、取样探头的插入深度和安装方法等取样系统的资料数据。
5 . 4 . 1 . 2 记录上述资料数据,并判断取样口位置、取样探头的插入深度和安装方法等取样系统是否符合
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4 . 4 . 1 的要求 。
5 . 4 . 1 . 3 取样评价示例参见 A. 4 . 1 。
5 . 4 . 2 组成分析
5 . 4 . 2 . 1 查阅设计文件、采购验收资料或合同协议,现场查验,得到离线分析的方法及其实验室管理或(和)在线分析的方法、管理(包含评价)资料数据。 对于在线色谱仪的评价,如果有按 GB/T 28766 规定的方法进行评价的有效报告,可作为评价在线色谱仪性能的依据。
5 . 4 . 2 . 2 查阅标准气体采购验收资料、证书、使用记录,计算标准气体各组分一段时间与分析气体各组分之间的差异,得到分析用标准气体和现场天然气组成资料数据。
5 . 4 . 2 . 3 记录上述资料数据,判断:
a) 离线分析的方法、实验室管理等是否符合 4 . 4 . 2a)和 c)(如果配备的话)的要求。
b) 在线分析的方法、管理等是否符合 4 . 4 . 2b) 的要求。
c) 分析用标准气体的采购、保存和使用是否符合 4 . 4 . 2d) 的要求。
5 . 4 . 2 . 4 组成分析评价示例参见 A. 4 . 2 。
5 . 4 . 3 组成数据赋值
5 . 4 . 3 . 1 查阅报告、记录,现场查验,得到赋值方法及其管理等资料数据。
5 . 4 . 3 . 2 记录上述资料数据,并判断赋值方法、管理是否符合 4 . 4 . 3 的要求。
5 . 4 . 4 压缩因子、发热量和密度的计算
5 . 4 . 4 . 1 查阅设计文件、采购验收资料,现场查验流量计算机或流量积算仪设置等,得到压缩因子、发热量和密度等物性参数计算方法,以及标准参比条件的资料数据。
5 . 4 . 4 . 2 记录上述资料数据,并判断压缩因子、发热量和密度等物性参数计算方法,以及采用的标准参比条件是否符合 4 . 4 . 4 的要求。
5 . 4 . 4 . 3 物性参数计算评价示例参见 A. 4 . 3 。
5 . 5 不确定度评定
5 . 5 . 1 测量参数不确定度评定
5 . 5 . 1 . 1 按 B. 6 规定的方法计算压力和(或)差压测量的相对标准不确定度。
5 . 5 . 1 . 2 按 B. 7 规定的方法计算温度测量的相对标准不确定度。
5 . 5 . 1 . 3 按 B. 10 规定的方法计算天然气组成分析标准不确定度。
5 . 5 . 1 . 4 测量参数不确定度评定示例参见 C. 1 。
5 . 5 . 2 计算参数不确定度评定
5 . 5 . 2 . 1 使用 5 . 5 . 1 计算的数据,按 B. 8 规定的方法计算工作条件下压缩因子或密度相对标准不确定度。
5 . 5 . 2 . 2 使用 5 . 5 . 1 和 5 . 5 . 2 . 1 计算的数据,按 B. 9 规定的方法计算标准参比条件下发热量、压缩因子或密度相对标准不确定度。
5 . 5 . 2 . 3 计算参数不确定度评定示例参见 C. 2 。
5 . 5 . 3 流量测量不确定度评定
5 . 5 . 3 . 1 使用上述计算数据,按 B. 4 或 B. 5 规定的方法计算工作条件下体积流量或质量流量相对标准
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不确定度。
5 . 5 . 3 . 2 使用上述计算数据,按 B. 2 规定的方法计算标准参比条件下体积流量相对扩展不确定度。
5 . 5 . 3 . 3 使用上述计算数据,按 B. 3 规定的方法计算标准参比条件下能量流量相对扩展不确定度。
5 . 5 . 3 . 4 标准参比条件下的体积流量和能量流量不确定度评定示例参见 C. 3 。
6 评价结果和时间
6 . 1 评价结果
6 . 1 . 1 将用于贸易结算的标准参比条件下体积或能量相对扩展不确定度计算结果是否符合对应计量系统等级的要求,作为计量系统性能评价的结果。
6 . 1 . 2 计量系统性能评价结果宜以报告的形式给出,至少应包括但不限于如下内容:
a) 计量系统组成,建设背景等简介;
b) 评价原由、评价机构和人员;
c) 评价内容及其评价方法、过程和结果;
d) 存在问题和建议。
6 . 1 . 3 计量系统性能评价报告示例参见附录 D。
6 . 2 评价时间
宜在如下条件下进行评价:
a) 计量系统正式投入使用前,应进行首次评价,首次评价应是全面的。
b) 影响计量系统性能的重大变更或变化;
c) 供需一方或双方提出要求。
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附 录 A
(资料性附录)
计量系统评价示例
A.1 计量器具配置
评价人员通过查阅该计量系统对应用户上月用气量,以及设计文件和计量器具采购合同的方式,收集资料数据,并进行评价。 收集的数据和评价结果列于表 A. 1 。
表 A.1 计量器具配置资料数据和评价结果
A.2 计量管理
评价人员通过查阅该计量站的管理体系及其运行记录,人员花名册和所持相关证书,以及计量器具检定或校准证书的方式,收集资料数据,并进行评价。 收集的资料数据和评价结果列于表 A. 2 。
表 A.2 计量管理资料数据和评价结果
GB/T 35186—20 17
表 A.2(续)
A.3 流量计及温度和压力测量
评价人员通过查阅该计量系统流量计及温度和压力变送器的验收资料、现场查验的方式,收集资料数据,并进行评价。 收集的资料数据和评价结果列于表 A. 3 。
表 A.3 流量计及温度和压力变送器资料数据和评价结果
GB/T 35186—20 17
表 A.3(续)
A.4 物性参数
A.4 . 1 取样
评价人员通过查阅该计量站天然气取样系统的验收资料,现场查验的方式,收集资料数据,并进行评价。 收集的资料数据和评价结果列于表 A. 4 。
表 A.4 在线分析取样系统资料数据和评价结果
A.4 . 2 组成分析
A.4 . 2 . 1 评价人员通过查阅由某天然气质量检验监督中心出具的《在线色谱仪性能评价报告》(报告编号为× × × × ×) 的方式,收集资料数据,并进行评价。 收集的资料数据和评价结果列于表 A. 5 。
表 A.5 在线色谱仪性能评价资料数据和评价结果
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表 A.5(续)
A.4 . 2 . 2 评价人员通过查阅该计量站一个月的组成数据和标准气体组成(二级标准气体,甲烷为平衡气体,其他组分的相对扩展不确定度为 2 . 5%,证书编号为 GW×× × × ×) 的方式,收集资料数据,并进行评价。 表 A. 6 列出了一个月内各组分的最大值、最小值和平均值,标准气体组分,按式(B. 27) 计算的在线色谱仪 A类标准不确定度资料数据,以及评价结果。
表 A.6 在线色谱仪分析 A 类标准不确定度、组成数据和标准气体资料数据和评价结果
A.4 . 3 压缩因子、发热量和密度的计算
评价人员通过查阅该超声流量计配套的流量计的方式,收集资料数据,并进行评价。 收集的资料数据和评价结果列于表 A. 7 。
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表 A.7 压缩因子、发热量和密度的计算资料数据和评价结果
A.5 不确定度评定
评价人员使用上述收集的资料数据,评定了温度、压力、工作条件下的压缩因子和流量,以及标准参比条件下的压缩因子、高位发热量、体积和能量流量的不确定度,评定的扩展不确定度列于表 A. 8 。
表 A.8 不确定度评定结果
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附 录 B
(规范性附录)
计量系统不确定度评定
B.1 概述
B.1 . 1 不确定度评定是按照 JJF 1059 . 1 的方法,结合流量、压力、差压、温度、天然气组成分析和物性参数计算相关标准的计算公式,推导出不确定度计算公式。
B.1 . 2 计量系统性能评价结果以标准参比条件下体积流量和能量流量的不确定度给出,用相对扩展不确定度表示、包含概率为 95%、包含因子为 2(k=2) 。
B.1 . 3 天然气组成分析结果使用标准不确定度表示。
B.1 . 4 其他参数和量值都使用相对标准不确定度表示。
B.1 . 5 当计量器具校准时,可使用证书中的扩展不确定度和包含因子数据计算标准不确定度;检定时,根据参数的分布类型,从 JJF 1059 . 1 中取对应的包含因子 k,当不能确定分布类型时,压力(差压)和温度包含因子可取槡3 ,即:k=槡3 ,其他参数包含因子可取 2,即:k= 2 。
B.2 标准参比条件下体积流量计算不确定度
天然气标准参比条件下体积流量测量相对扩展不确定度计算与测量流量相关,当测量流量为工作条件下的体积流量时,按式(B. 1)计算,当测量流量为质量流量时,按式(B. 2)计算。
ur(q℃n ) = 2 槡u(q℃) + u(p1) + u(T1) + u(z1) + u(zn ) ……………( B.1 )
ur(q℃n) = 2 槡u(qm)+u (ρn) …………………………( B.2 )
式中:
ur(q℃n) —标准参比条件下体积流量相对扩展不确定度;
ur(q℃) —工作条件下体积流量测量相对标准不确定度,按 B. 4 计算;
ur(p1) —操作压力测量相对标准不确定度,按 B. 6 计算;
ur(T1) —操作温度测量相对标准不确定度,按 B. 7 计算;
ur(z1) —工作条件下压缩因子计算相对标准不确定度,按 B. 8 . 2 计算;
ur(zn ) —标准参比条件下压缩因子计算相对标准不确定度,按 B. 9 计算;
ur(qm)—质量流量测量相对标准不确定度,按 B. 5 计算;
ur(ρn) —标准参比条件下密度计算相对标准不确定度,按 B. 9 计算。
B.3 标准参比条件下能量流量计算不确定度
当天然气能量流量用标准参比条件下的体积流量计量时,用式(B. 3)计算能量流量相对扩展不确定度,用质量流量计量时,则用式(B. 4)计算能量流量相对扩展不确定度。
ur =槡 ur
GB/T 35186—20 17
式中:
ur(qE)—标准参比条件下能量流量相对扩展不确定度;
ur( s )—标准参比条件下体积基发热量测定相对标准不确定度,按 B. 9 计算;
ur( s )—标准参比条件下质量基发热量测定相对标准不确定度,按 B. 9 计算。
B.4 工作条件下体积流量测量不确定度
当流量计检定或校准时,工作条件下体积流量测量相对标准不确定度按式(B. 5)或式(B. 6)计算。
ur = 槡 ur(qv)=ur(qv)/k …………………………( B.6 )
式中:
ur(qs) —检定时所使用的标准装置相对扩展不确定度,取自证书;
Er — 流量计检定重复性,取自检定证书分界流量以上重复性的最大值;
ur(qv)—检定或校准条件下体积流量相对扩展不确定度,取自证书。
B.5 质量流量测量不确定度
B.5 . 1 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按式(B. 7)计算。
ur(qm)=槡u(C)+u (ε) + [2β4 /(1 -β4 )]2 u(D)+ [2/(1 -β4 )]2 u(d)+u (ρ) (△p)
式中:
ur(C) —流出系数相对标准不确定度,几何检定时,按 GB/T 21446 或 GB/T 34166 规定方法
计算,系数检定或校准时,按证书给出的相对扩展不确定度和包含因子参照式(B. 6)计算;
ur(ε) —天然气可膨胀系数相对标准不确定度,按 GB/T 21446 或 GB/T 34166 规定方法
计算;
β —直径比,即管内径与孔板开孔或喷嘴喉部直径之比;
ur(D) —管内径测量相对标准不确定度,取值 0 . 2% ;
ur(d) —标准标准孔板开孔或喷嘴喉部直径测量相对标准不确定度,取值 0 . 035% ;
ur(ρ1) —工作条件下密度测定相对标准不确定度,按 B. 8 . 1 确定;
ur(△p)—差压测量相对标准不确定度,按 B. 6 确定。
B.5 . 2 对于通过检定或校准的其他质量式流量计,天然气质量流量测量相对扩展不确定度按可参照B. 4 中的方法计算。
B.6 压力(差压)测量不确定度
B.6 . 1 压力(差压)测量经常使用智能变送器,当使用最大允许误差表示测量准确度时,用式(B. 8) 计算相对标准不确定度。
ur MpE …………………………( B.8 )
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式中:
MPE(P)—压力变送器检定证书给出准确度等级对应的最大允许误差,以百分数(%)表示。
B.6 . 2 当使用引用误差表示测量准确度时,用式(B. 9)计算相对标准不确定度。
Ur PPK/P1 …………………………( B.9 )
式中:
ξP —压力测量准确度等级;
PK —压力仪表上限值,单位为帕斯卡(Pa) ;
P1 —压力测量值,单位为帕斯卡(Pa) 。
B.7 温度测量不确定度
B.7 . 1 当温度测量使用一体化智能变送器时,从校准证书获取不确定度和包含因子数据,参照式(B. 6)计算合成标准不确定度,再用式(B. 10)计算相对标准不确定度。
Ur
式中:
UC(t1) —温度测量合成标准不确定度,单位为摄氏度(℃) 。
B.7 . 2 当温度测量使用分体式智能变送器,铂电阻检定合格,变送器经校准时,用式(B. 13) 计算电阻扩展不确定度,用式(B. 12) 计 算 变 送 器 扩 展 不 确 定 度,用 式(B. 11) 计 算 合 成 标 准 不 确 定 度 后,再 用式(B. 10) 计算相对标准不确定度。
UC U(ta) =E(ta)Δt …………………………( B.12 ) U(tb) =E(tb) + λt1 …………………………( B.13 )
式中:
U(ta) —温度变送器测量扩展不确定度,单位为摄氏度(℃) ;
U(tb) —铂电阻允差等级对应的扩展不确定度,单位为摄氏度(℃) ;
E(ta) —温度变送器相对允差,取自校准证书;
Δt —温度测量量程,单位为摄氏度(℃) ;
E(tb) —铂电阻允差等级对应的基本允差,列于表 B. 1,单位为摄氏度(℃) ;
λ —铂电阻允差等级对应的允差系数,列于表 B. 1 ;
t1 —测量温度,单位为摄氏度(℃) 。
表 B.1 铂电阻基本允差和允差系数
B.7 . 3 当使用引用误差表示测量准确度时,用式(B. 14)计算相对标准不确定度。
Ur TTK/T1 …………………………( B.14 )
GB/T 35186—20 17
式中:
ξT —温度测量准确度等级;
TK — 温度仪表上限值,单位为开(K) ;
T1 — 温度测量值,单位为开(K) 。
B.8 工作条件下物性参数计算不确定度
B.8 . 1 工作条件下密度计算不确定度
工作条件下的密度计算不确定度按式(B. 15)计算。
ur (ρ1) = 槡u(M)+u(z1) + u(p1) + u(T1) ………………( B.15 )
式中:
ur(M)—摩尔质量测定相对标准不确定度,按 B. 9 计算。
B.8 . 2 工作条件下压缩因子计算不确定度
B.8 . 2 . 1 当使用 GB/T 17747 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,压缩因子的相对标准不确定度为:
ur(z1) = 0.05%
B.8 . 2 . 2 当使用超压缩系数方法计算天然气工作条件下的压缩因子时,压缩因子的相对标准不确定度按式(B. 16)计算。
ur = 槡
式中:
ur(FZ) —超压缩系数相对标准不确定度,取值 0 . 15% 。
B.9 标准参比条件物性参数不确定度
B.9 . 1 不确定度计算
天然气标准参比条件下物性参数计算不确定度可以用 GB/T 11062 提供的计算方法进行评定。 计算不确定度有标准中给出的基础数据的不确定度、计算方法的不确定度和作为方法输入值的分析数据不确定度三个独立来源,计算公式如下:
ur(ppn ) = 槡u(ppn, B) + u(ppn, m ) +[u(ppn, C)/ppn × 100%] 2 ……( B.17 )
式中:
ur(ppn ) —标准参比条件下天然气物性参数计算相对标准不确定度;
ur(ppn, B) —GB/T 11062 标准中给出的基础数据的相对标准不确定度,取 0 . 025% ;
ur(ppn, m ) —GB/T 11062 标准中对应物性参数计算方法的相对标准不确定度,取 0 . 007 5% ; ur(ppn, C) —作为方法输入值的分析数据引入的标准不确定度。
B.9 . 1 . 1 分析数据引入的标准不确定度计算
B.9 . 1 . 1 . 1 标准参比条件下天然气压缩因子计算组成数据引入的标准不确定度计算公式如下:
u=槡
GB/T 35186—20 17
式中:
u(Zn, C) —标准参比条件下天然气压缩因子计算组成数据引入的标准不确定度;
槡 —天然气第 i组分的加和因子,从 GB/T 11062 中获取;
u(yi) —天然气第 i组分的标准不确定度,单位为摩尔分数(mol/mol) ,按 B. 10 计算。
B.9 . 1 . 1 . 2 标准参比条件下天然气发热量计算组成数据引入的标准不确定度计算公式如下:
u=槡
式中:
u(HC) —标准参比条件下天然气质量或体积基发热量计算组成数据引入的标准不确定度,单位为兆焦每千克(MJ/kg)或兆焦每立方米(MJ/m3 ) ;
u(H0 ) —标准参比条件下天然气理想气体质量或体积基发热量计算标准不确定度,单位为兆焦每千克(MJ/kg)或兆焦每立方米(MJ/m3 ) ;
Zn — 标准参比条件下天然气压缩因子,按 GB/T 11062 规定的方法计算;
H0 —标准参比条件下天然气理想气体质量或体积基发热量,单位为兆焦每千克(MJ/kg)或兆焦每立方米(MJ/m3 ) ,按 GB/T 11062 规定的方法计算。
B.9 . 1 . 1 . 3 标准参比条件下天然气理想气体发热量计算标准不确定度计算公式如下:
u=槡
式中:
H —标准参比条件下天然气第 i组分理想气体质量或体积基发热量,单位为兆焦每千克(MJ/ kg)或兆焦每立方米(MJ/m3 ) , 从 GB/T 11062 中获取。
B.9 . 1 . 1 . 4 天然气摩尔质量计算标准不确定度计算公式如下:
u=槡
式中:
u(MC) —天然气摩尔质量计算成数据引入的标准不确定度,单位为千克每千摩尔(kg/kmol) ;
Mi — 天然气第i组分的摩尔质量,单位为千克每千摩尔(kg/kmol) ,从 GB/T 11062 中获取。
B.9 . 1 . 1 . 5 标准参比条件下天然气密度计算组成数据引入的标准不确定度计算公式如下:
u=槡
式中:
u(ρn, C) —标准参比条件下天然气密度计算组成数据引入的标准不确定度,单位为千克每立方米
(kg/m3 ) ;
u(ρ, C) —标准参比条件下天然气理想气体密度计算组成数据引入的标准不确定度,单位为千克
每立方米(kg/m3 ) ;
ρ —标准参比条件下天然气理想气体密度,单位为千克每立方米(kg/m3 ) ,按 GB/T 11062
规定的方法计算。
B.9 . 1 . 1 . 6 标准参比条件下天然气理想气体密度计算组成数据引入的标准不确定度计算公式如下:
u …………………………( B.23 )
GB/T 35186—20 17
式中:
pn —标准参比压力,取 0.101 325 MPa;
Tn — 标准参比温度,取 293 . 15 K ;
R —摩尔气体常数,取 0.008 314 5 MJ/(kmol · K)。
B.9 . 1 . 2 相对标准不确定度计算
天然气标准参比条件下物性参数相对标准不确定度计算步骤如下:
a) 按 B. 9 . 1 . 1 计算相应参数组成数据引入的标准不确定度;
b ) 按 GB/T 11062 规定的方法计算相应参数;
c) 使用式(B. 17)计算相应参数相对标准不确定度。
B.9 . 2 不确定度估算
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/T 13610 要求,使用 GB/T 11062标准计算的标准参比条件下物性参数的不确定度可取:
ur(zn ) =0 . 030% ;
ur (ρn ) =0.15% ;
ur ( s ) =0.15% ;
ur ( s ) =0.15% ;
ur(M)=0 . 10% 。
B.10 组成分析不确定度
B.10 . 1 A 类标准不确定度评定
B.10. 1 . 1 当分析重复次数少于 6 次时,使用式(B. 24)计算单个分析值 yi 的实验标准差,s(yi),否则使用式(B. 25)计算。
s …………………………( B.24 )
s=槡
式中:
s(yi)—天然气第 i组分单个分析值yi 的实验标准差;
yi,max —天然气第 i组分n 次分析中最大摩尔分数;
yi,min —天然气第 i组分n 次分析中最小摩尔分数;
C — 极差系数,从表 B. 2 查得;
yi,j —天然气标准气体第 i组分第j 次分析摩尔分数;
yi —天然气标准气体第 i组分n 次分析平均摩尔分数。
表 B.2 极差系数
GB/T 35186—20 17
B.10 . 1 . 2 对于离线分析,由于分析结果是n 次平均值,并且分析重复次数少于 6 次,故使用式(B. 24)计算单个分析值 yi 的实验标准差S(yi),再使用式(B. 26)计算第 i组分分析 A类标准不确定度。
UA
式中:
UA(yi)—天然气第 i组分分析 A类标准不确定度。
B.10 . 1 . 3 对于在线分析,由于分析结果取每次的值,即:m=1,使用标准气体重复至少 6 次进行重复性实验,用式(B. 25)计算单个分析值 yi 的实验标准差S(yi),再用式(B. 27)计算第i组分分析 A类标准不确定度。
UA
B.10 . 2 B 类标准不确定度评定
B.10 . 2 . 1 天然气组成分析 B类标准不确定度计算公式如下:
UB ur ………………………………
式中:
UB(yi)—样品中第 i组分分析 B类标准不确定度;
yi —天然气第 i组分分析摩尔分数;
ur(yS,i)—标准气体第 i组分的相对扩展不确定度(证书)。
B.10 . 2 . 2 当离线分析并采用外标定量时,碳六加分析 B类标准不确定度计算公式如下:
UB
式中:
UB(yC6+ ) —样品中碳六加分析 B类标准不确定度;
yiC5 —样品中异戊烷摩尔分数;
ynC5 —样品中正戊烷摩尔分数;
UB(yiC5 ) —样品中异戊烷分析 B类标准不确定度,由式(B. 28)计算;
UB(ynC5 ) —样品中正戊烷分析 B类标准不确定度,由式(B. 28)计算。
B.10 . 2 . 3 标准气体中,如果甲烷为平衡气体,则其不确定度计算公式如下:
ur
式中:
ur(yS, C1 ) —标准气体中甲烷的相对扩展不确定度;
yS,i —标准气体中除甲烷外第 i组分摩尔分数;
ur(yS,i)—标准气体中除甲烷外第 i组分的相对扩展不确定度(证书)。
B.10 . 3 合成标准不确定度
B.10 . 3 . 1 按 B. 10 . 1 和 B. 10 . 2 分别计算天然气第 i组分 A类和 B类标准不确定度,用式(B. 31) 计算其标准不确定度:
U
B.10 . 3 . 2 当甲烷使用差减法计算时,则用式(B. 32)计算甲烷的标准不确定度:
GB/T 35186—20 17
u=槡
式中:
u(yC1 ) —样品中甲烷分析标准不确定度。
B.10 . 4 扩展不确定度
天然气第 i组分析扩展不确定度用式(B. 33)计算:
U(yi)=ku(yi) …………………………( B.33 )
式中:
U(yi)—天然气第 i组分分析扩展不确定度。
B.10 . 5 赋值不确定度
B.10 . 5 . 1 当天然气组成数据使用赋值方法获取时,计算赋值期间组成稳定性作为赋值 A 类标准不确定度,赋值源组成分析标准不确定度为赋值 B类标准不确定度,用式(B. 31)计算赋值标准不确定度。
B.10 . 5 . 2 计算的赋值不确定度还应该通过离线或在线分析进行验证。
GB/T 35186—20 17
附 录 C
(资料性附录)
不确定度评定示例
C.1 测量参数不确定度
C.1 . 1 压力测量不确定度
从表 A. 1 得知,输气压力范围 4 . 0 MPa~5 . 0 MPa,取平均值,则 :
狆1 =4.5 MPa
智能压力变送器压力范围 0 MPa~10 MPa,则 :
狆K = 10.0 MPa
从表 A. 2 得知,智能压力变送器为 0 . 05 级,检定合格,由式(B. 9) 计算压力测量相对标准不确定度为:
狌
C.1 .2 温度测量不确定度
C.1 .2. 1 从表 A. 2 得知,一体化智能温度变送器校准扩展不确定度为 0 . 10 ℃(犽=2),取表 A. 1 最低输气温度:
狋1 = 15 . 21 ℃
C.1 .2.2 由式(B. 10)计算温度测量的相对标准不确定度为:
狌r(犜1) =狌C犜(1) × 100% = × 100% = 0.017%
C.1 .3 组成分析不确定度
C.1 .3. 1 组成分析 A类标准不确定度用式(B. 27)计算,即表 A. 6 中的 A类标准不确定度,列于表 C. 1 。 C.1 .3.2 从表 A. 6 得知,甲烷为平衡气体,其余组分的相对扩展不确定度为 2 . 5%,使用表 A. 6 中的标准气体组成数据,用式(B. 30)计算标准气体中甲烷相对扩展不确定度,结果列于表 C. 1 。
C.1 .3.3 使用表 A. 6 中的各组分平均数据和表 C. 1 中对应组分标准气体相对扩展不确定度,用式(B. 28) 计算各组分标准 B类不确定度,结果列于表 C. 1 。
C.1 .3.4 使用表 C. 1 中各组分 A类和 B类标准不确定度,用式(B. 31) 计算各组分合成标准不确定度,结果列于表 C. 1 。
C.1 .3.5 使用表 C. 1 中各组分合成标准不确定度,用式(B. 32) 计算各组分扩展不确定度,结果列于表 C. 1 。
GB/T 35186—20 17
表 C.1 线色谱仪分析不确定度评定结果
C.2 计算参数不确定度
C.2. 1 工作条件下压缩因子不确定度
C.2. 1 . 1 表 A. 1 输气压力为 4. 0 MPa~ 5. 0 MPa, 在 GB/T 17747. 2—2011 中 4. 4. 1 管输气范围内;
表 A. 2 中压力变送器准确度等级为 0 . 05 级,检定合格,计算压力测量扩展不确定度为 0 . 005 MPa, 在GB/T 17747 . 2—2011 中表 2 输入参数(压力)不确定度限内。
C.2. 1 .2 表 A. 1 输气温度为 15. 21 ℃ ~ 19. 88 ℃ ,在 GB/T 17747. 2—2011 中 4. 4. 1 管输气范围内;
表 A. 2 中一体化智能温度变送器校准扩展不确定度为 0 . 10 ℃(K=2) ,在 GB/T 17747 . 2—2011 中表 2
输入参数(温度)不确定度限内。
C.2. 1 .3 表 A.6 中的各组分平均数据在 GB/T 17747.2—2011 中 4.4.1 管输气范围内;表 C.1 中各组分
分析扩展不确定度在 GB/T 17747 . 2—2011 中表 2 输入参数(组分)不确定度限内。
C.2. 1 .4 温度、压力和组成数据及其不确定度符合 B.8.2.1(GB/T 17747.2—2011 中 4.4.1 和表 2) 的要
求,工作条件下压缩因子的相对标准不确定度为:
ur(z1) =0 . 05%
C.2.2 标准参比条件物性参数不确定度
C.2.2. 1 压缩因子不确定度
C.2.2. 1 . 1 使用表 A.6 中的各组分平均数据和 GB/T11062—2014表 2 中对应组分槡b(20 ℃ , 101.325 kPa)
n
数据,计算各组分的槡yi 及其加和,yi,结果列于表 C.2。
GB/T 35186—20 17
表 C.2 标准参比条件压缩因子和高位发热量不确定度中间数据
C.2.2. 1 .2 使用 GB/T 11062—2014 中式(1),计算标准参比条件下压缩因子,为:
C.2.2. 1 .3 使用表 C.1 中的各组分合成标准不确定度和 GB/T 11062—2014 表 2 中对应组分(20 ℃ ,
n
101.325 kPa)数据,计算各组分的 及其加和 结果列于表 C.2。
C.2.2. 1 .4 用式(B. 18)计算压缩因子组成数据引入的标准不确定度为:
C.2 . 2 . 1 . 5 用式(B. 17)计算压缩因子相对标准不确定度为:
C.2.2.2 高位发热量不确定度
C.2.2.2. 1 使用表 A.6 中的各组分平均数据和 GB/T 11062—2014 表 5 中对应组分 (20 ℃ /20 ℃ )
数据,计算各组分的 ,iyi,用 GB/T 11062—2014 式(7) 计算理想气体高位发热量, ,结果列于
表 C. 2 。
C.2.2.2.2 使用 GB/T 11062—2014 中式(8),计算标准参比条件下高位发热量,为:
S = /Zn = 37.821 9/0.997 8 = 37.905 (MJ/m3 )
C.2.2.2.3 使用表 C. 1 中的各组分合成标准不确定度和 GB/T 11062—2014 表 2 中对应组分
(20 ℃ /20 ℃ ) 数据,计算各组分的[,iu(yi)]2 及其加和,,结果列于表 C.2。
GB/T 35186—20 17
C.2.2.2.4 用式(B. 20)计算理想气体高位发热量标准不确定度为:
u
C.2 . 2 . 2 . 5 用式(B. 19)计算高位发热量组成数据引入的标准不确定度为:
(~ s, C) =槡[u( )/Zn ] 2 + [ u(Zn, C)/Z ] 2
C.2.2.2.6 用式(B. 17)计算高位发热量相对标准不确定度为:
C.3 流量测量不确定度
C.3. 1 工作条件下体积流量不确定度
从表 A. 2 得知,流量计准确度等级为 1 . 0 级,检定合格,检定用标准装置相对扩展不确定度为0 . 28%(k=2),分界流量以上流量点最大重复为 0 . 10%,用式(B. 5)工作条件下体积流量相对标准不确定度为:
ur(qv)=槡[ur(qs )/k]2 + Er 2 = 槡(0.29%/2)2 + 0.10%2 = 0.18%
C.3.2 标准参比条件体积流量不确定度
使用上述计算的工作条件下的体积流量和压缩因子、压力和温度,以及标准参比条件压缩因子相对标准不确定度数据,用式(B. 1)标准参比条件下体积流量相对扩展标准不确定度为:
ur(qvn ) = 2 槡u(qv)+u(p1) + u(T1) + u(Z1) + u(Zn )
= 2 槡0.18%2 + 0.064%2 + 0.017%2 + 0.05%2 + 0.027%2 = 0.39%
使用上述计算数据,用式(B. 3)标准参比条件下能量流量相对扩展标准不确定度为:
GB/T 35186—20 17
附 录 D
(资料性附录)
计量系统性能评价报告示例
D.1 计量系统性能评价报告
× ×天然气计量技术咨询服务中心
天然气计量系统性能评价报告
编号:× × × × × × × × ×
顾客名称:× ×管道有限公司
计 量 站:× ×市末站
用户名称:× ×市燃气集团有限公司
系统等级:A级计量系统
评价结果:符合 GB/T 18603—2014 中级计量系统的要求
评价人:
审核人:
批准人:
评价日期:× × × ×年× ×月× × 日
GB/T 35186—20 17
D.2 概述
× ×管道有限公司× ×市末站是东来西却管道中的一个计量站,该计量站按照 GB/T 16803 要求设计,除了安全、消防和气体过滤处理等保证站内计量系统正常运行、准确计量和设施外,还有 5 个计量系统分别为 5 个客户供气,× ×市燃气集团有限公司是最大的客户。
该计量站的计量器具有在线色谱仪(公用),以及 5 个分别为 5 个客户供气的独立计量橇,计量橇中由流量计、上下游直管段、流量调节器、温度和压力变送器,以及上下游阀门和汇气管组成。
× ×市末站是由× ×管道有限公司下属的西东管理处管理,其中的× ×市燃气集团有限公司计量系统已经投用 10 来年。 由 × ×市燃气集团有限公司和× ×管道有限公司双方协商,决定委托× × × × × ×按照 GB/T 35186—2017《天然气计量系统性能评价》的要求对× ×市末站× ×市燃气集团有限公司计量系统进行性能评价。 × × × × × ×组织 GB/T 35186—2017《天然气计量系统性能评价》编写组成员组成评价小组,于× × × ×年× ×月× × 日对该计量系统进行了现场评价。
D.3 评价依据
评价小组开展评价时,除依据 GB/T 35186—2017《天然气计量系统性能评价》的要求外,还使用了如下规程、规范和标准:
a) JJG 882—2004 压力变送器
b) JJG 1003—2005 流量积算仪
c) JJG 1030—2007 超声流量计
d) JJG 1055—2009 在线气相色谱仪
e) JJF 1183—2007 温度变送器 校准规范
f) GB/T 11062—2014 天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法
g) GB/T 13609—2012 天然气取样导则
h) GB/T 13610—2014 天然气的组成分析 气相色谱法
i ) GB/T 17747 . 2—2011 天然气压缩因子的计算 第 2 部分:用摩尔组成进行计算
j) GB/T 18603—2014 天然气计量系统技术要求
k) GB/T 18604—2014 用气体超声流量计测量天然气流量
l) GB/T 19205—2008 天然气标准参比条件
m) GB/T 22723—2008 天然气能量的测定
n) GB/T 28766—2012 天然气 在线分析系统性能评价
o) ISO 6976 : 2016 Natural gas—Calculation of calorific values, density, relative density and wobbe index from composition
p) AGA Report No. 8 : 1992 Compressibility Factor of Natural Gas and Related Hydrocarbon AGA Report No. 10 : 2003 Speed of Sound in Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Gases
D.4 评价内容
D.4 . 1 计量器具配置
评价人员通过查阅该计量系统对应用户上月用气量,以及设计文件和计量器具采购合同的方式,收集资料数据,列于表 D. 1 。
GB/T 35186—20 17
表 D.1 计量器具配置资料数据
D.4 . 2 计量管理
评价人员通过查阅该计量站的管理体系及其运行记录,人员花名册和所持相关证书,以及计量器具检定或校准证书的方式,收集资料数据,列于表 D. 2 。
表 D.2 计量管理资料数据
GB/T 35186—20 17
D.4 . 3 流量计及温度和压力测量
评价人员通过查阅该计量系统流量计及温度和压力变送器的验收资料、现场查验的方式,收集资料数据,列于表 D. 3 。
表 D.3 流量计及温度和压力变送器安装资料数据
D.4 . 4 物性参数
D.4 . 4 . 1 取样
评价人员通过查阅该计量站天然气取样系统的验收资料,现场查验的方式,收集资料数据列于表 D. 4 。
表 D.4 在线分析取样系统资料数据
D.4 . 4 . 2 组成分析
评价人员通过查阅由某天然气质量检验监督中心出具的《在线色谱仪性能评价报告》(报告编号:× × × × ×) 的方式收集资料数据,列于表 D. 5 。
GB/T 35186—20 17
表 D.5 在线色谱仪性能评价资料数据
评价人员通过查阅该计量站一个月的组成数据和标准气体组成(二级标准气体,甲烷为平衡气体,其他组分的相对扩展不确定度为 2 . 5%,证书编号为 GW×× × × ×) 的方式,收集资料数据,一个月内各组分最大、最小和平均值,以及标准气体组分,并使用标准气体进行分析了,按式(B. 27)计算在线色谱仪 A类标准不确定度。 收集的资料数据列于表 D. 6 。
表 D.6 在线色谱仪分析重复性、组成数据和标准气体资料数据
D.4 . 4 . 3 压缩因子、发热量和密度的计算
评价人员通过查阅该超声流量计配套的流量计的方式收集资料数据,列于表 D. 7 。
GB/T 35186—20 17
表 D.7 压缩因子、发热量和密度的计算资料数据
D.4 . 5 不确定度评定
评价人员使用上述收集的资料数据,按 GB/T 34166—2017 规定的方法评定了温度、压力、工作条件下的压缩因子和流量,以及标准参比条件下的压缩因子、高位发热量、体积和能量流量的不确定度,结果列于表 D. 8 。
表 D.8 不确定度评定结果
D.5 结果及建议
D.5 . 1 结果
通过查阅该计量系统的设计、采购和验收、管理体系、检定或校准证书,以及运行资料数据,评价该有计量系统的性能,结果为:
a) 计量系统为 A 级计量系统,计量器具的配置符合 GB/T 18603—2014 中 A 级计量系统的要求;
b ) 计量站管理体系运行有效,人员持证上岗,计量器具经检定校或准证书合格有效,该计量系统计量管理符合 GB/T 18603—2014 的要求;
c) 计量站管理体系使用超声流量计,其上、下游直管段安装、内径和内壁表面粗糙度、温度套管安装、取 压 位 置,以 及 流 量 计 算 机 中 数 据 采 集 和 处 理 方 法、在 线 诊 断 和 报 警 等 功 能 符 合GB/T 18604—2014 的要求;
GB/T 35186—20 17
d) 在线色谱仪取样系统符合 GB/T 13609—2012 的要求;
e) 在线色谱仪进行了性能评价,符合 GB/T 28766—2012 的要求,分析方法和使用的标准气体符合 GB/T 27894 . 5—2012 的要求;
f) 工作条件下的压缩因子使用 AGA Report No. 10 计算,标准参比条件压缩因子和高位发热量使用 ISO 6976 : 2016 规定的方法计算,符合 GB/T 18603—2014 的要求;
g) 贸易结算的标准参比条件符合 GB/T 19205—2008 和 GB/T 22723—2008 的要求;
h) 温度、压力和流量测量,压缩因子和高位发热量计算,以及用于结算的标准参比条件下体积和能量的不确定度,符合 GB/T 18603—2014 中 A级计量系统的要求。
D.5 . 2 建议
建议如下:
a) 甲烷分析的扩展不确定度为 0 . 001 1%,虽然在 GB/T 17747 . 2—2011 中表 2 输入参数(组成)不确定度 0 . 001%限内,但也处于边界值,在订购天然气分析用标准气体时,应该提出不确定度为 2 . 0%或更小的标准气体。
b ) 计量系统中虽然配置了使用一回路超声流量计核查另一回路超声流量计的功能,但没有具体使用。 为了保证计量的准确性,建议定期开展核查。

