天然气计量技术—基础知识
中国天然气计量技术标准体系介绍
已重新修订并报批，待发布。 2.GB/T21446-2008 《 用 标 准
孔板流量计测量天然气流量》 GB/T21446-2008 非 等 效 采 用
ISO5167：2003 （E）《用安装在充满 流体的圆形截面管道中的差压装 置 测 量 流 量 》， 同 时 参 考 了 AGA No.3：2000《天然气流体计量 同心 直角边孔板流量计》的部分内容， 标准规定了标准孔板的结构形式、 技术要求； 节流装置的取压方式、 使用方法、安装和操作条件以及天 然气在标准条件下体积流量、质量 流量和能量流量的计算方法，同时 还给出了计算流量及其有关不确 定度等方面的必要资料。此标准只 适用于取压方式为法兰取压和角 接取压的节流装置，不适用于孔板 开孔直径小于12.5mm， 测 量 管 内 径大于1000mm和小于50mm，直径 比 大 于0.75和 小 于0.1以 及 雷 诺 数 小于5000的场合。
6.GB/T17747-1999 《 天 然 气 压缩因子计算》
GB/T17747 -1999 等 效 采 用 ISO12213：1997 《天然气压缩因子 计算》，其规定了天然气、含人工掺 和物的天然气和其他类似混合物 仅以气体状态存在时的压缩因子 计算方法，两种计算方法主要应用 于正常进行输气和配气条件下的 管输干气，包括交接计量或其他用 于结算的计算。通常输气和配气的 操 作 温 度 为 （263 ～338）K， 操 作 压 力不超过12MPa。 在此范围内如果 不计包括相关的压力和温度等输 入数据的不确定度， 则两种计算 方法的预期不确定度 约为0.1%。
3.GB/T21391-2008 《 用 气 体 涡轮流量计测量天然气流量》
GB/T21391-2008 非 等 效 采 用 EN12261：2002 《 气 体 流 量 计 - 气 体 涡 轮 流 量 计 》， 并 参 考 了 AGA No.7：2004 《测量燃料气体用涡轮 流 量 计 》 和ISO9951：1993 《 密 封 管
计量基本知识
计量第一部分计量基本知识：一、计量管理概论：1、计量的一般概念及其发展概况：计量发展的历史是与社会进步联系在一起的，它是人类文明的一个重要组成部分。
人类在认识和改造大自然的过程中，通过思维对自然界的各种现象进行大量的比较，这种用比较方法来确定事物“量”的大小的过程，就是早期“测量”的概念。
测量既然是一个“比较”过程，必然需要一个比较物作为测量的“标准”。
最初作为比较的标准也是任意的，它会因人、因事、因时而改变。
随着人类生产力的发展，人们的劳动成果有了剩余，开始出现了物物交换，出现了商品和商品流通。
商品的流通必须遵循“等价交换”的原则，而经济利益又使人们在交换中“斤斤计较”，这就要求对同一物体在不同的地点，经不同的人的测量结果必须一致，这就是早期的“计量”概念。
计量是以确定量值为目的的一组操作。
计量属于测量的范畴，也可以说是一种特殊形式的为使被测量的单位量值在允许范围内溯源到基本单位的测量。
起初的测量方法是原始的，单位是任意的。
当商品交换、分配形成社会活动的时候，就需要测量的统一，即在一定的准确度内对同一物体在不同地点达到其测量结果的一致。
为此，就要求以法定的形式建立统一的单位制，复现出基准、标准，并以这种基准、标准来检定测量计量器具，保证量值准确可靠，这就出现了“计量”。
因此，计量的含义可以理解为“实现单位统一，量值准确可靠的测量，它涉及整个测量领域”，或者说“是以单位统一，量值准确一致的测量，它对整个测量领域起指导、监督、保证和仲裁作用。
”计量应包括计量学、计量经济、计量法制、计量组织和计量管理等内容。
2、计量学的分类：计量学是计量的基础，它是研究测量、保证测量统一和准确的科学。
计量学包括的专业很多，应用范围十分广泛。
我国目前大体上按专业分为十大类，即几何量计量、温度计量、力学计量、电磁学计量、电子计量、时间频率计量、电离辐射计量、光学计量、声学计量、标准物质计量。
3、计量工作的特点：（1）统一性：统一性是计量工作的本质特征，它主要反映在横向和纵向两个方面。
天然气计量管理
四、天然气计量管理的依据
❖ 8．GB 17820－1999 《天然气》 ❖ 9．GB 18047－2000《车用压缩天然气》 ❖ 10．GB/T 18603-2001 《天然气计量系统技术要求》 ❖ 11. GB/T 18604-2001 《用2003《天然气标准参比条件》 (ISO
❖ 1．GB/T 11062－1998 (neq ISO 6976:1995)《天然气发 热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》
❖ 2．GB/T 13609 天然气取样方法
四、天然气计量管理的依据
❖ 3．GB/T 13610 天然气的组分分析 气相色谱法 ❖ 4．GB/T 17611－1998（idt ISO 4006：1991）《密封管道中流体流量的测
❖ 国家计委、国家经委、财政部、石油部联合发 布的《天然气商品量管理暂行办法》（计燃 [1987]2001号）；
❖ 国家计委、能源部联合发布《原油、天然气和 稳 定 轻 烃 销 售 交 接 计 量 管 理 规 定 》( 能 源 油 [1990]943号)
❖ GB/T19205-2003《天然气标准参比条件》
二、天然气交接量
❖ 《天然气商品量管理暂行办法》中规定： ❖ 1. 天然气按体积进行计量，天然气体积计算的状态标准状
态为20摄氏度(293.15K)，绝对压力为101.325千帕（1标 准大气压）。 ❖ 2. 天然气流量计量方法，按照相关标准执行。 如： GB/T18604-2001 《用气体超声流量计测量天然气流量》 GB/T21446-2008 《用标准孔板流量计测量天然气流量》
一、概述
❖ 3. 天然气的状态量 ❖ 描述天然气状态的量主要包括：压力、温度
等。天然气的压力、温度不仅描述了天然气 自身的状态，也描述了管线、设备的运行状 态，与安全生产及经营密切相关，也是大家 非常关注的量。
天然气基础知识
二、天然气的基本性质
天然气是无色无味无毒无腐蚀性，易燃易爆的气体。在天然气泄 露时，为了易于被人们发现，消除漏气，要求对天然气加臭。加 臭标准是达到爆炸下限浓度的20%能被查觉。我国目前采用的加臭 剂为四氢噻吩（THT)和乙硫醇(EM)。天然气的主要成分是甲烷 （CH4），它本身是一种无毒可燃的气体。同其它所有燃料一样， 天然气的燃烧需要大量氧气（O2）。如果居民用户在使用灶具或 热水器时不注意通风，室内的氧气会大量减少，造成天然气的不 完全燃烧。不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳（CO）， 最终可能导致使用者中毒（反应式见下）。 2CH4+3O2→2CO+4H2O 爆炸极限：可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃 气体浓度范围称为爆炸极限。当空气中含有天然气浓度增加到不 能引起爆炸浓度点称为爆炸上限，因为燃烧产生的热量不足以弥 补散失的热量；当空气中含有天然气浓度减少到不能引起爆炸浓 度点称为爆炸下限；因为无法维持继续燃烧。天然气的爆炸极限 是5~15%，（占空气中体积%）。
燃气计量基础知识(1)
燃气计量基础知识(1)
皮膜表结构和原理
JJG 577-2012
• 原理和结构 • 燃气表属于容积式气体流量计，它采用柔性膜片计量室方
式来测量气体体积流量。在压力差的作用下，燃气经分配 阀交替进入计量室，充满后排向出气口，同时推动计量室 内的柔性膜片作往复式运动，通过转换机构将这一充气、 排气的循环过程转换成相应的气体体积流量，再通过传动 机构传递到计数器，完成燃气累积计量功能。 • 基表主要由外壳、膜片计量室、分配阀、连杆机构、防止 逆转装置、传动机构和计数器等部件组成。 • 防止逆转装置 燃气表应装有防止逆转的装置，当气体流人方向与规定流 向相反时，燃气表应能停止计量或者不能逆向计数。燃气 表应能承受意外反向流而不致造成正向流计量性能发生改 变。
燃气计量基础知识(1)
点击动画
• 位置1：当下转子以反时针方向转到水平位置时，气体进入 计量室和转子的空间
• 位置2：下转子在水平位置，底部室内存有一个固定体积的 气体
• 位置3：当上下转子继续旋转时，底部计量室内气体被排出 • 位置4：与上述过程同时，上转子以顺时针旋转至水平位置，
仪表上部计量室存有与底部相同体积的气体。每对转子旋转 一周，排出等体积气体4次。 • 所以，当被测气体进入流量计入口端，推动转子旋转， 每转动一周就有一定体积流量从出口排出，这就是旋转派量 工作原理。转子转动经磁性联轴系统传递给机械计数器，从 而累积流经计量室的体积量，达到计量的目的。
• 当前、燃气贸易交接计量的方式有按能量计量和按体 积(质量)计量几种，作为能源的燃气，人们关注的是 它的热值，即发热量，我国的燃气体积计量技术及其 标准化已经接近国际水平。为了使我国燃气计量方式 与国际惯例接轨，在国内尽快实行燃气能量计量显得 非常必要。
探讨天然气计量技术应用
探讨天然气计量技术应用1. 引言1.1 天然气计量技术的重要性天然气计量技术是指对天然气的生产、输送、储存和使用过程进行准确、精密、可靠地计量和监测的技术手段。
天然气是一种清洁、高效、广泛应用的能源资源，具有极高的经济价值和战略地位。
准确计量和监测天然气的使用量对于促进能源行业的发展和保障国家经济安全具有重要意义。
1. 经济利益保障：天然气是一种高价值的能源资源，准确计量天然气的使用量可以保障生产者、经销商和消费者的经济利益，避免因计量不准确而导致的经济损失。
2. 资源合理开发利用：通过对天然气的准确计量，可以了解资源的开采和利用情况，有利于合理规划资源开发和利用策略，确保资源的可持续利用。
3. 环境保护和安全：准确计量天然气的使用量有助于监控环境污染和能源消耗情况，促进节能减排，保护环境和人类健康。
4. 法律法规遵守：天然气计量技术的准确性和可靠性对于监管部门的监督和管理具有重要意义，有利于维护市场秩序，避免不正当竞争和市场混乱。
天然气计量技术的重要性不仅体现在经济利益和能源资源利用上，还涉及到环境保护、安全生产和法律合规等多个方面，是能源行业发展的重要支撑和保障。
1.2 天然气计量技术的发展历程天然气计量技术的发展历程可以追溯至古代人们开始使用天然气作为燃料的时期。
随着科学技术的不断发展和进步，天然气计量技术也经历了不断的改革和创新。
在过去，天然气计量主要依靠人工计量，存在计量不准确、易受人为干扰等问题。
随着工业化的快速发展，人们迫切需要更加精准、高效的天然气计量技术。
于是，基于物理原理的天然气计量技术开始逐渐发展起来。
通过利用流体力学原理、热力学原理等物理原理，可以更加准确地测量天然气的流量和质量，提高计量的精度和稳定性。
随着电子技术的飞速发展，基于电子技术的天然气计量技术也逐渐崭露头角。
传感器、流量计等电子设备的广泛应用，为天然气计量带来了更多的可能性。
通过数字化、自动化的手段，可以实现对天然气的精准计量，提高计量的效率和准确性。
天然气及LNG基础知识
天然气基础知识1、天然气（NG) Natural gas天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。
还有硫化氢、二氧化碳、氮、水及少量一氧化碳。
它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。
天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较煤炭、石油等能源有使用安全、热值高、洁净等优势。
天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。
伴随原油共生，与原油同时被采出的油田气叫伴生气；非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气两种，在地层中都以气态存在。
甲烷分子式：CH4 分子量：18天然气的主要成分是甲烷，也含有乙烷、丙烷、氮气和二氧化碳等组分。
其组成不同热值也不同。
乙烷、丙烷的热值高于甲烷，若天然气中高热值组分的含量较高则热值也较高。
而氮气、二氧化碳则不会燃烧发热，因此，天然气中此类组分含量较高则热值也较低。
甲烷燃烧方程式（1）、完全燃烧：CH₄+2O₂===CO₂+2H₂O（反应条件为点燃）甲烷+氧气→二氧化碳+水蒸气（2）、不完全燃烧：2CH₄+3O₂=2CO+4H₂O燃烧天然气产生的二氧化碳比燃烧石油要少30％，比煤要少45％。
2、液化天然气（LNG)Liquefied Natural Gas从名称上可以看出液化天然气由天然气液化而来。
组分：主要含甲烷，还有乙烷、丙烷、丁烷、氮气等气相密度：0.71-0.74Kg/m3液相密度：0.42-0.46T/m3热值：8500-9300大卡/Nm3液态气化比：1:600-625饱和压力：0.3Mpa着火点：650度沸点：-162度爆炸极限：5%-15%气源：气井气、石油伴生气、煤层气等低温液化。
3、压缩天然气（CNG)Compressed Natural Gas从名称可以看出压缩天然气由天然气压缩而来。
压缩到压力大于或等于10MPa且不大于25MPa的气态天然气，是以气态储存在高压容器中。
4、液化石油气（LPG)liquefied petroleum gas组分：丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。
家用燃气表的计量检测及其技术
—298—技术改造与人们日常使用的其他计量表如电表、水表一样，天然气表也起到了相同的作用，这与使用者的切身利益息息相关，所以，对测量器材的检查标定工作就显得格外的重要，由于天然气的特殊性，除了检测其检测数据是否精确以外，更多的是对其安全性的检测。
由此，本对其质量检测与精度探究进行了细致的报告，并总结如下1、民用检测器的标准与要求目前，在民用领域运用最广的还要是膜式燃气表，燃气表的使用久久的与老百姓的生活久久的绑定在了一起，由于各地区的规定不同，但是在燃气表在出场之前必须经过各个地市标准的检测，由此才能获得符合其规格的合格证书。
远不止如此，在使用期间，还要经过各种的抽查检测，就比如负责到户主的燃气工作人员要对每家每户进行细致的排查与检修，并将随时间而产生的测量误差细致的记录下来，并且上传到统一的档案，凭此来预测流量计需要更换的时间。
目前，国家对最常用的几种流量计也作出了详细的规格标定，就比如应用最广泛的膜式测量计，按照目前的标准，膜式测量计最大的测量流量是2.5方每小时，但普通人家庭里面安装的一般都是 2.5，1.6和1.0规格的。
面对这种情况，国家还针对膜式进行了细致的标准规定，用来保障大多数的用户的权益，规定中指出，流量计的保障部门需要对每家每户的用户进行细致的检修，只有这样才能保证测量计的正常使用与被测量天然气的精准标定，其中，活塞检测的方法、特定制罩测定法、表头浸水检测法、以及标准表法地等等，在日常使用的过程中，特定的钟罩测定的方法与标准表的测定方法，由于是对用户家庭的测定是否合格，因此需要尽量的减少打扰用户的时间，所以就对快速测量与精准检测提出了重要的要求，来确保流量计的检测的可靠性与精确度。
由于形形色色的制表厂商的存在，因此也存着这不同的检测标准，这就要需要检测人员对不同的厂家的膜式流量计的规格熟记于心，还有，由于家庭户型的多种多样，这也就造成了检测环境的多种多样。
2、燃气表检测的技术要求分析2.1燃气表检测的预备工作在特定的检测机构对民用膜式检测表进行检测的时候，对检测工具的检测是相当重要的，工欲善其事必先利其器，就比如在检测之前先检测管道阀门的开关位置是否会造成流体的不稳定性，在进行水表检测的时候，如检测设备需要用到密封水源，则需要先检测剩余水量还有多少，再比如检测整个燃气表相关的密封设备，如钟罩检测时，先检测钟罩密封性好不好，在前期工作准备之后，方能进检测设备的使用，而进行检测之前，还要进行设备使用的提前工作。
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流量测量的特点
1.2.4 相关参数的准确测量
流量测量是组合量的测量，要准确测量流量，首先 是准确测量各相关参数。
1.2.5 应考虑节约能源
天然气的输送是靠压差进行的，必要时不要进行增 压。在对其计量时，所选流量计的压损也是必须考虑的 因素之一。
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流量测量的特点
MV ZRT
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密度测量
标准参比条件下的密度（n）除可以用上述公式计算外， 也可用ISO 6976，ASTM D3588和GB/T11062标准中规定的方法 计算。 在某些流量计算中，也有用标准参比条件下的相对密度 （即相同状态天然气密度与空气密度a 之比），计算公式如 下：
1.2.6 标准状态条件的规定
无论是体积计量或能量计量，都要求 有一个参比条件。目前各国的参比条件 各不相同，但可进行换算。
– ISO13223规定的标准参比条件： 101.325 kPa, 15 ℃ – 美国的标准参比条件： 14.7 psi ,60 ℉ – 欧洲的标准参比条件： 101.325 kPa, 0 或 15℃ – 我国的标准参比条件： 101.325 kPa, 20℃
n Gr a
密度和相对密度也可用仪器在线或离线测量。
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1.7 发热量测量
天然气发热量测量有直接和间接两种方法。 1.7.1 直接测量法 发热量直接测量法有水流式和气流式两种。气流 式对设备和环境的要求比水流式严格，但准确度和灵 敏度高。美国 70 年代使用的是水流式， 80 年代以气流 式（ ASTM D1826 ）取代了水流式。我国用于煤气发 热量测量的标准GB 12206采用的是水流式。 1.7.2 间接测量法 发热量间接测量法是利用组成分析数据进行计算。 国内外标准有ISO 6976、ASTM D3588和GB/T 11062。
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1.4 温度测量
温度也是流量从工作条件换算成 标准参比条件必需的参数，某些类型 的流量计在计算流量时，要用到温度 数据。
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1.5 压缩因子测量
压缩因子是不同条件体积换算必要的参数，某 些类型流量计计算流量时需用此参数。压缩因子有 工作条件和标准参比条件之分。 工作条件压缩因子（Zf)通常的测量方法是计算。 目前计算方法标准有：ISO12213，AGA8号报告， GB/T17747和NX-19。前三种方法在管输条件下计算 的不确定度不大于0.1%，后一种方法为0.3~0.5%. 标准参比条件下的压缩因子（Zn)的计算方法标 准有ISO 6976，ASTM D3588和GB/T11062。
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压缩因子测量
在孔板等流量计的标准参比条件体积 流量计算公式中，也出现过超压缩因子 （FZ）。计算公式如下：
Zn Zf
Fz
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1.6 密度测量
密度是质量与体积和不同条件下体积之间 换算必需的参数；某些流量计计算流量时，也 需要此参数。密度也有工作条件和标准参考比 条件之分。密度（）可用状态方程计算得到， 计算公式如下：
25% 20% 15% 10% 5% 0% 1970 1982 1990 2000 2010 À Ê ç ½ Ð Ö ú ¹
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图1.1 天然气在能源中所占的比例
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1.2 流量测量
天然气流量测量是测定单位时间内流经封 闭管道横截面的天然气量。有体积量、质量 和能量之分。天然气流量计量是组合量测量， 与其它热工参数测量相比，天然气流量测量 有其自身的特点。 1.2.1 对流体流动状态的控制 流量测量的理论是建立在一定的流动状态下， 不同类型的流量计有不同的工作原理，对流 动状态的要求也各不一样。要准确测量流量， 必须按所选择的流量计的要求控制好流态。
CP CV
目前流量测量标准中，天然气等压和等 容热容的计算都是使用甲烷计算值代替。
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1.11 天然气组成分析
天然气组成数据是计算上述物性参数所必 需的数据。不同气质所含重烃组份各不一样， 其分析方法也不一样。 对于管输质量气体，一般只分析至C6+。分 析方法标准为GB/T13610。 对于井口和管输原料气，含有重烃组分， 可用能分析至C16+的GB/T 17281 方法。 天然气分析的仪器为气相色谱仪。 天然气取样方法标准为GB/T13609。
天然气计量技术讲座
1 基础知识
大庆油田工程有限公司计量检定室
1 .1 概述
天然气是一种洁净的燃料和优质的化工原料，在世界 能源结构中所占比例正在不断上升。在我国，天然气价 格从改革开放前的0.03调整至今的1.50元左右（某些地方 的民用气在2元以上），天然气将会成为我国的主要能源 之一。所以说，天然气计量是非常重要的。
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1.12 计量系统的检定
检定分为强制性检定和非强制性检定(校准) 强制性检定的依据是“计量法”及实施细 则, 用于贸易交接,安全环保,医疗卫生……等实行 强制性检定. 强制性检定由国家受权的计量技术机构来 完成. 计量检定执行国家标准和计量检定规程 检定合格发检定合格证
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流量测量的特点
1.2.7 测量过程中的安全性 由于天然气是易燃、易爆的混合 气体，某些天然气还含有有毒的硫 化物，故在确保计量准确的同时， 安全计量是极其重要的。
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1.3 压力测量
压力是流量从工作条件换算成标 准参比条件必需的参数，某些类型流 量计的流量计算还需要压力数据。在 计量中常用的压力测量设备是压力变 送器。
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1.8 动力粘度测量
动力粘度主要用于计算雷诺数。 目前流量测量标准中都使用甲烷的粘 度代替天然气粘度。
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1.9 雷诺数计算
雷诺数是表征流动介质流动特性的无因 次量纲，计算公式如下：
Red
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Dv
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1.10 等熵指数计算
等熵指数（）是气体差压式流量计流 量计算的物性参数。可由等压热容（CP）和 等容热容（CV）计算得到，计算公式如下：
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图1.2 空间双弯头流态
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流量测量的特点
1.2.2 对流体物质属性的控制
不同的流体其物理化学性质不同，对流量计的要求也 不同。流量计的结构设计、安装设计、检定和校准要求 等要求适应被检流体的属性。
1.2.3 对流体清洁程度的控制
气体中含有过多的液体和固体微粒，不但对流量计的 正常工作有影响，同时也影响流量测量的准确度。不同 类型的流量计对流体清洁度的要求不同。