GB T 21446-2008 用标准孔板流量计测量天然气流量.pdf
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1、gB ICS 75.180.30 E 98 和国国家标准=l:I工-、中华人民GB/T 21446-2008 用标准孔板流量计测量天然气流量Measurement of natural gas f1 0w by means of standard orifice meter 2008-08-01实施2008-02-13发布发布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川忖、1一GBjT 21446-2008 目次前言wI 范围2 规范性引用文件3 量、术语和定义.3.1量3. 2 术语和定义4 测量的一般要求.4 4. 1 节流装置.4 4. 2 气流条件.4 4. 3 标
2、准参比条件5 安装要求5.1 总则5.2 直管段条件.5. 3 直管段长度及布置要求5.4 流动调整器95. 5 孔板夹持器的安装.13 5.6 装配和垫片.13 5. 7 参数测量和信号引线.13 6 孔板的结构形式和技术要求.14 6. 1 孔板146.2 孔板夹持器.7 检验要求.四7. 1 节流装置的几何检验四7.2 系数检定和在线校准.19 8 天然气流量测量原理和计算方法198. 1 测量原理.8.2 测量使用范围8.3 天然气流量计算方法.20 8.4 天然气流量计算和系数参数确定.22 8. 5 取值方法和数据修约.238. 6 孔板流量计计量系统249 天然气流量测量的不确定
3、度估算.249. 1 不确定度定义.24 9.2 不确定度的实际估算.25附录A(规范性附录)天然气主要物理参数确定和流量计算常用表nA.1 主要物理参数确定.28 A.2 天然气流量计算常用表u附录B(资料性附录)流动调整器性能测试68G/T 21446-2008 B.1 说明 68 B.2 标准装置的评定测试要求 68 B.3 流动调整器性能测试和评价. 附录c(资料性附录)参数测量及信号引线71巳1测量仪表选用规定 C.2 温度测量安装规定C.3 压力及差压测量规定 71 C.4 取压孔设置规定 7 C.5 导压管规定. 72 C.6 差压信号管路的安装 72 附录o(资料性附录)节流装
4、置在使用中出现部分偏离标准规定的处理750.1 说明0.2 孔板开孔直角入口边缘尖锐度受磨蚀的处理750.3 测量管内壁粗糙度受磨蚀的处理.750.4 管道内壁粗糙度的流体实验确定 76 附录E(资料性附录)天然气孔板流量计计量系统的在线校准78E.1 在线校准 78 E.2 在线校准用标准流量计装置 78 E.3 在线校准系数MrME.4 在线校准的不确定度估算 79 附录F(资料性附录)天然气流量计算和设计计算实例80F.l 天然气流量计算实例 m F.2 孔板开孔直径设计计算实例 m F.3 差压量程设计计算实例 85 F.4 不确定度估算 87 附录G(资料性附录)天然气流量计算和设计
5、计算程序框图891 说明mG.2 迭代计算格式mG.3 计算机计算程序框图90附录H(资料性附录)天然气流量计算机系统基本技术要求MH.l 流量计算机系统运用的一般原则MH.2 流量计算机系统构成MH.3 流量计算机系统基本技术要求MH.4 流量计算机系统的不确定度96图1节流装置的组成和安装示意图.图2卢=0.6直通径阀门全开安装平面图8图3安装示例9图419管束流动调整器四图5单独弯头下游安装19管束流动调整器实例四图6Zanker整流板四图7标准孔板14图8孔板平直度测量14G/T 21446-2008 图9法兰取压孔板夹持器图10角接取压孔板夹持器图B.1雪夫隆旋流器图C.1取压孔位置
6、图图C.2差压仪表装在节流装置上方(无腐蚀介质)图C.3差压仪表装在节流装置下方(无腐蚀介质)图C.4差压仪表装在节流装置上方(含腐蚀介质)74图C.5差压仪表装在节流装置下方(含腐蚀介质)74图G.1流量计算程序框图91图G.2孔板开孔直径计算程序框图92图G.3差压量程计算程序框图93表1量和单位的名称及符号表2孔板与阻流件之间所允许的直管段长度(无流动调整器,数值以管内径D的倍数表示)8表3孔板与19管束流动调整器之间所允许的直管段长度(阻流件与孔板的距离为Lz数值以管内径D的倍数表示)表4孔径、管内径、直径比和雷诺数限值表.19 表5104Ra/D的最大值20表6104Ra/D的最小值
7、20表7系数参数最少有效数字位数取值表24表A.1流出系数C值表.表A.2. 1 用GB/T17747.2计算的超压缩系数Fz值表(以附录F天然气组分为例) 43 表A.2. 2 用AGANX-19计算的超压缩系数Fz值表(以Gr=O.600;Xc=0% ;Xn=O%为例)53表A.3天然气常用组分的摩尔质量、摩尔发热量、求和因子和压缩因子表64表A.4金属材料(20.C100.C)的线膨胀系数值表 65 表A.5不同压力和温度下甲皖动力黠度值表65表A.6不同压力和温度下甲皖乌及Cv值表65表A.7钢管内壁等效绝对粗糙度K值表66表A.8常用隔离液种类及其性质表.66 表巳1导压管长度和内径
8、表72表且1bK与rK/d的关系表D.2标准孔板凡值表.表F.1天然气的组分80表F.2天然气流量计算顺序和有效数字位数取值表82表G.1流量迭代计算和能量计算格式.89 表G.2孔板开孔直径选代计算格式90表G.3差压量程选代计算格式90mM GB/T 21446-2008 前言本标准参考ISO5167(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(第1、2部分2003年英文版),同时参考ANSI/API 2530/ AGA Report No. 3 (第1、3、4部分为1990 1992年第3版,第2部分为2000年4月第4版)(天然气流体计量同心直角边孔板流量计(英文版)。本标准的
9、适用范围、测量的一般要求、孔板的结构形式与技术要求、安装要求以及流出系数和不确定度估算内容符合ISO5167第1、2部分的规定。本标准与ISO5167的主要差异如下:本标准名称改为用标准孔板流量计测量天然气流量; 一一本标准节流件只采用标准孔板,取压方式只采用法兰取压和角接取压;一一涉及到天然气流量计量特点则参考AGANo. 3报告有关资料,并结合国内的实践经验和有关国家标准进行编写,增加了天然气流量测量原理和方法:一一一根据天然气流量计量特点,增加了流量和能量的计算实用公式及其计算范例、孔板流量计计量系统的在线校准、检验要求、流量计算机系统基本技术要求、参数测量及信号引线、节流装置在使用中出
10、现部分偏离标准规定的处理等内容;一一根据ANSI/API 2530/ AGA Report No. 3第2部分的技术要求在本标准的表2中增加了其他任何阻流件(所有种类)的直管段长度规定,在5.2.2.4、5.4.3.6、5.6.4、6.1. 2. 2、6.1.7.2的规定中分别采纳了第2部分2.5.1.3, 2. 6. 5、2.5.1.4、2.4.1、2.4.3部分较严的技术指标。本标准的附录A是规范性附录,本标准的附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G和附录H都是资料性附录。本标准由中国石油天然气集团公司提出。本标准由石油工业油气计量及分析方法专业标准化技术委员会归口。本标准负责起草
11、单位:中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司(四川石油勘察设计研究院)。本标准参加起草单位:中国石油西南油气田分公司、石油工业天然气流量计量站、北京博思达仪器仪表有限公司、成都金陵阀门有限责任公司。本标准主要起草人:黄和、宋德琦、游明定、张福元、文代龙、张维臣、魏廉敦、段继芹、李万俊、王京安、李正东、罗明强、赖忠浑。V GB/T 21446-2008 用标准孔板流量计测量天然气流量范围本标准规定了标准孔板的结构形式、技安要求;节流装置的取压方式、使用方法、安装和操作条件、检验要求;天然气在标准参比条件下体积流量和能量流量、质量流量以及测量不确定度的计算方法。同时还给出了计算流量及其有关不确
12、定度等方面的必需资料。本标准适用于取压方式为法兰取压和角接取压的节流装置,用标准孔板对气田或油田采出的以甲皖为主要成分的混合气体的流量测量。本标准不适用于孔板开孔直径小于12.5mm,测量管内径小于50mm和大于1000mm,直径比小于o.1和大于0.75,管径雷诺数小于5000的场合。对改建或新建的计量系统应满足本标准要求。本标准不强调更新已建计量系统。如果计量系统不满足本标准要求,由于流动条件和上游直管段不相适应,就可能存在计量系统附加误差。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过在标准中的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于
13、本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB 3836. 1 爆炸性气体环境用电气设备第1部分:通用要求(GB3836. 1-2000 , eqv 1EC 60079-0: 1998) GB/T 8170-1987 数值修约规则GB/T 11062-1998 天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法(neqIS0 6976: 1995) GB/T 15464-1995 仪器仪表包装通用技术条件GB/T 17747(所有部分)天然气压缩因子的计算eqvIS0 12213(所有部分)JGB/T 18603-2
14、001 天然气计量系统技术要求JJG 640-1994 差压式流量计JJF 1059一1999测量不确定度评定与表示3 量、术语和定义3. 1量本标准所用量和单位的名称及符号见表1。表1量和单位的名称及符号量的符号量的名称量纲C 流出系数1 d 操作条件孔板开孔直径L D 操作条件上游测量管内径L E 渐近速度系数1 Fc 相对密度系数1 F7 流动温度系数1 单位符号m 口1GB/T 21446一2008表1(续)量的符号量的名称量纲单位符号Fz 超压缩系数1 Ra 粗糙度算术平均偏差L m P 静压ML-1T-2 Pa qm 质量流量MT-1 kg/s qv 体积流量LT-1 m /s q
15、g 能量流量MUT- /s A 标准参比条件质量发热量UT-2 /kg H , 标准参比条件体积发热量ML-1T-2 /m H , ReD(童出管径(或孔径)雷诺数1 T 气流热力学温度 K t 气流摄氏温度 Z 压缩因子1 . 差压ML-1T-2 Pa . , 流动调整器的压力损失ML-1T Pa P 直径比.=d/DE 可膨胀性系数1 气体动力教度ML-T-1 Pa. s K 等精指数1 气体密度ML kg/m 注1:在量纲栏中,长度、质量、时间和热力学温度的量纲,分别用L、M、T和表示。注2:下标f代表在操作条件下的参数,下标n代表在标准参比条件下的参数,下标1代表有关上游取压孔平面上的
16、参数,下标2代表有关下游取压孔平面上的参数。3.2 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.2. 1 标准孔极standard orifice plate 标准孔板(简称孔板)是由机械加工获得的一块圆形穿孔的薄板。它的节流孔圆筒形柱面与孔板上游端面垂直,其边缘是尖锐的,孔板厚与孔板直径相比是比较小的。它应在本标准规定范围所提供的数据和要求进行设计、制造、安装和使用。3.2.2 孔板夹持器orifice plate holder 孔板夹持器是用来输出孔板产生的静压力差并安置和定位孔板的带压管路组件。3.2.3 测量管meter tube 测量管是指孔板上下游所规定直管段长度的一部分,各横截面面
17、积相等、形状相同、轴线重合且临近孔板,按技术指标进行特殊加工的一段直管。GB/T 21446-2008 3.2.4 节流装置throttIing device 使管道中流动的流体产生静压力差的一套装置。整套节流装置由标准孔板、取压装置和上下游直管段所组成。3.2.5 标准孔极流量计standard orifice plate meter 标准孔板流量计由节流装置、信号引线和二次仪表系统所组成。3.2.6 直径比diameter ratio p 孔板开孔直径与上游测量管内径之比。3.2.7 取压孔pr臼suretap 取压孔是指在孔板夹持器上沿径向加工出的一个圆孔,其内边缘是光滑的并且无毛刺。3
18、.2.8 差压differential pressure . p 差压这个术语仅适用于本标准中所规定的在上下游取压孔位置上所取得的静压力之差。3.2.9 静压static pressure p 静压是指在上、下游其中一个取压孔上所测量的流动气体的绝对压力。绝对压力可以通过直接测量,也可以由测量的表压加上当地的大气压得到。3.2.10 流出系数discharge coefficient c 流出系数为通过节流装置的实际流量值与理论流量值之比并将它应用到理论流量方程中以获得实际的流量。对不可压缩流体由式(1)确定:C = 4qm Jl7 一d2 j2豆百7在一定的安装条件下,对于给定的节流装置,该
19、值仅与雷诺数有关。只要节流装置几何相似,并且在相同雷诺数的条件下,则C的数值是相同的。本标准以实验所确定的数值为依据,给出了求流出系数C的方程式。3.2. 11 渐近速度系鼓approch velocity coefficient E . ( 1 ) 渐近速度系数E是一个数学表达式,它描述了在节流装置渐近段(上游测量管)的流速到孔板开孔处的流速之间的关系,并由式(2)确定。J二叶 ( 2 ) 在流量方程推导中定义:C =一一一一一=CE!l=百3 GB/T 21446-2008 称为流量系数,它是直径比卢和管径雷诺数Re/)的函数。流出系数与流量系数的关系见式(3):-E 一C ( 3 ) 3
20、.2.12 可膨胀性系数expensibility factor 可膨胀性系数是一个经验表达式,用以修正天然气通过孔板时因密度的变化而引起的流量变化。对给定的节流装置利用可压缩流体(气体)进行标定时由式(4)求得EC值,该值取决于雷诺数、差压和气体等脑指数。式中流出系数C为相同雷诺数在液体中直接标定而确定的数值。E C = 4qm Jl=7Y E一d2乒五百7因此,可膨胀性系数是由式(5)所确定的一个系数:. ( 4 ) E-4qm .f1=7F Cd2 j2iS百7当流体是不可压缩流体时,E等于1;当流体是可压缩流体时,E小于1。实验表明,与雷诺数无关,对于给定的节流装置在己知直径比时,E只
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