GB T 22723-2008 天然气能量的测定.pdf
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1、ICS 75060E 24 囝雪中华人民共和国国家标准GBT 22723-2008天然气能量的测定Energy determination for natural gas(ISO 15112:2007,Natural gas-Energy determination,MOD)2008-12-31发布 2009080 1实施丰瞀徽鬻瓣警矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅19目 次前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4符号与单位5一般原理-6气体计量-61概述62体积测量63发热量测量一64体积换算65检定或校准66数据储存和传输-7能量测定71界面-72能量测定方法8策略与程序81概述-82
2、能量测定策略83合理性检验9赋值方法91固定赋值92可变赋值93确定代表性发热量10能量计算101能量的一般计算方程102平均值的计算从平均发热量和累积体积计算103体积换算和体积换算成质量104以公告发热量为基础的能量测定11能量计算的准确度-111准确度112不确定度的计算113偏差-12质量控制和质量保证121概述122测量数据过程中的检查123溯源性一124替代值GBT 22723-2008_1q一_oooooo,ooouHGBT 22723-2008附录A(资料性附录)附录B(资料性附录)附录C(资料性附录)附录D(资料性附录)附录E(资料性附录)附录F(资料性附录)附录G(资料性附
3、录)附录I-I(资料性附录)附录I(资料性附录)参考文献能量测定推荐使用的仪器和方法发热量可能出现的不同变化情况体积换算和体积换算成质量一递增的能量测定体积换算和能量计算实例-根据不同的输送条件计算平均发热量的实例替代值的确定方法-合理性检验图形示例单个气藏的发热量测定船孔拍船船n弘卯砧刖 置GBT 22723-2008本标准修改采用ISO 15112:2007天然气能量测定。本标准根据ISO 15112:2007重新起草。本标准与Is0 15112:2007的主要差异如下:把ISO 15112标准中与计量器具相关的“校准”修改成“检定或校准”;第1章 范围,在保持ISO 15112内容的基础
4、上,增加标准参比条件的规定和提示按GBT 18603-2001(天然气计量系统技术要求标准的要求配置计量系统的注;一第2章规范性引用文件,用GBT 11062标准替代ISO 15112中的ISO 6976标准,并增加了GBT 18603和GBT 20604标准,以及JJF 1001规范;第3章术语与定义,删除引用标准GBT 20604标准和JJFl001规范已经有的定义,只保留IS015112中的23项定义;第4章符号与单位,把ISO 15112中的符号及对应的单位按GBT 11的要求列表;附录A(资料性附录)能量测定推荐使用的仪器和方法,参照GBT 18603-2001重新编写,给出我国不同
5、界面的推荐内容;附录E(资料性附录)体积换算和能量计算实例,在ISO 15112附录E的基础上增加我国可能使用的计算方法的注;删除IsO 15112附录I,后续附录编号顺延;参考文献,使用国内的标准替代国外标准,标准文本中涉及到的引用也做相应的修改。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E、附录F、附录G、附录H和附录I均为资料性附录。本标准由全国天然气标准化技术委员会(SACTC 244)提出。本标准由全国天然气标准化技术委员会(SACTC 244)归口。本标准主要起草单位:中国石油西南油气田分公司天然气研究院。本标准参加起草单位:中国石油大庆油田股份有限公司、中国石油西气东输管道公司
6、南京计量测试中心、中国石油西南油气田分公司天然气计量检测中心和中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司。本标准主要起草人:黄黎明、张福元、郭绪明、徐兆明、常宏岗、罗勤、高军、丘逢春、许文晓、陈赓良、黄和、唐蒙。天然气能量的测定GBT 22723-20081范围本标准提供了采用测量或计算的方式对天然气进行能量测定的方法,并描述了必需采用的相关技术和措施。能量的计算是基于分别测量被输送天然气(以下简称“气体”)的量(质量或体积)及其发热量(由测量或计算获得)。本标准还给出能量测定不确定度估算的通用方法。本标准仅涉及目前正在使用的系统。本标准适用于从民用气到高压气输送的任何气体计量站。本标准不排斥
7、新技术的应用,只要该技术被证实与本标准所涉及的技术等同或更好。气体计量系统不是本标准的主题。注:本标准的使用者应按照GBT 18603的要求选择相应的能量测定方法。本标准采用的标准参比条件为:体积计量:压力为101325 kPa,温度为20;能量计量:压力为101325 kPa,温度为20,干基。也可使用合同规定的其他参比条件。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准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本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可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。
8、GBT 11062 天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法(GBT 11062 1998,neq ISO 6976:1995)GBT 18603 2001天然气计量系统技术要求GBT 20604天然气词汇(GBT 20604-2006,ISO 14532:2001,IDT)JJF 1001通用计量术语及定义3术语和定义GBT 20604和JJF 1001确立的以及下列术语和定义适用于本标准。31赋值方法assignment method在只有体积测量的特定界面上使用的气体发热量获取方法。32有效性availability在任何时候,测量系统或者组成该测量系统的测量仪器,能按照其技术指
9、标要求运行的可能性。33发热量站calorific value station在管线上由测定天然气发热量所需设备构成的装置。34调整发热量adjusted calorific value对在计量站测定的发热量,用气体从此站输送到使用其值的对应体积计量站所需时间进行补偿的发热量。1GBT 22723-200835校正发热量corrected calorific value为了补偿系统误差,对测量值进行校正的发热量。36公告发热量declared calorific value预先通报在各界面使用的、用于能量测定目的的发热量。37有代表性的发热量representative calorific v
10、alue公认的、与某个界面的实际发热量非常接近的发热量。38计费区charging area使用相同方法进行能量测定的一系列界面。39换算conversion将操作条件下的体积转换为参比条件下的体积。310测定determination为了提供某个物体的定性或定量信息,而对其实施的一系列操作。注:本标准中,术语测定仅用于定量。311能量energy气体量(质量或者体积)与其发热量在给定条件下的乘积。注l:能量也可称为能量总量。注2:能量通常以MJ为单位表示。312能量测定energy determination在测量或采用测量值计算的基础上,对一定量气体的能量总数进行定量测定。313能量流量e
11、nergy flow rate单位时间内流经横截面的气体能量。注:能量流量通常以MJs单位表示。314固定赋值fixed assignment对于在某个特定的发热量测量站测定的发热量,或者为通过一个或多个界面的气体预先公告的发热量,在使用期间其值不进行修正。315气体输送商gas transporter将天然气通过管道从一个地方输送至另一个地方的公司。316管网模拟grid simulation根据给出的管道布局数据、人口点和出口点的流量以及各点的压力和温度,通过数学模型计算出一组管道或管网中的压力和流量数据。注:任何管网模拟的目的都是为了获得未来状态下气体的压力和流量信息。模拟结果是气体流动
12、状态下的一种估计。GBT 22723-2008317界面 interface在输送或供气管道上,气体的所有权发生变化或者发生自然交接的地方。注:一般而言,每个界面都有一个相关的计量站。318本地分销商local distribution company将天然气输送给工业、商业和(或)居民用户的公司。319合理性plausibility量值的一个特性,指其处于合理的界限之内。320生产商producer将未加工的天然气从气藏中开采出来,经过加工处理和(贸易)计量后,以干天然气的形式供应至输送系统的公司。321区域分销商regional distributor将天然气交付给本地分销商和(或)工业、
13、商业或居民用户的公司。322可变赋值variable assignment基于发热量站的测量值,以一种赋值程序确定通过一个或多个界面发热量的方法。注:所应用的发热量可能会涉及将气体从发热量测定站输送到相应体积计量站所需要的时间和其他影响因素,以获得管网的平均发热量,及整个管网发热量变化的状态重构等。323零位浮点zero floating point输气管网中的一个分界位置,在此位置的两端有不同气质气体。4符号与单位表1中的符号与单位适用于本标准。表1符号与单位符号 含义 量纲 单位符号E 能量。 ML2Tq MJkWh能量流量 ML2Tq MJh,kWhsH 发热量 L2T。2或ML”T 2
14、 MJm3,kWhm3或MJkg,kWhkgM 摩尔质量 Vim 1 gftool,kgfkmolP 压力(绝对) MLT MPa:kPaQ 天然气的量 p或M m3或kgV 体积(天然气) L3 maT 温度(绝对) 0 KGBT 22723-2008表1(续)符号 含义 量纲1 单位符号时问 T s,h,dZ 压缩因子 1日 温度 0 P 密度 ML 3 kgm3下标:S表示高位(发热量);1表示操作条件;rn表示质量;n表示标准参比条件。a在“量纲”栏中,质量、长度、时间、摩尔和热力学温度的量纲,分别用M、L、T、m和0表示。b此处发热量单位为MJm3,天然气体积单位为m3,或者发热量单
15、位为MJkg,天然气质量单位为kg,则计算的能量值的单位为MJ;此处发热量的单位为kWhm3,而天然气体积单位为m3,或者发热量单位为kWhkg,而天然气质量单位为kg,则计算的能量值的单位为kWh;将MJ换算为kwh时,除以36。c当天然气的量以m3表示时,则应限定温度和压力值。5一般原理一定量气体所含能量(E)为气体量(Q)与对应发热量(H)的乘积。可直接测定能量(见图1),也可通过气体量及其发热量计算能量(见图2)。4图1能量计量示意图图2能量测定示意图GBT 22723-2008通常,气体的量以体积表示,其发热量则以体积为计算基准。为了能够准确地进行能量测定,应使气体体积和发热量处于同
16、一参比条件下。能量测定既可以是连续的几组发热量和相同时间内流量乘积的累加计算,也可以是这段时间内气体的总体积与其有代表性的(赋值)发热量的乘积。在发热量不断变化及测量流量和(有代表性的)发热量测定在不同地点进行的情况下,应考虑流量和发热量_翻定的时间差异而引起的对准确度的影响(见第11章)。气体体积可以在标准参比条件下测量和呈报;也可以在其他参比条件下测量,并以合适的体积换算方法将其换算为标准参比条件下的等量体积。在特定气体体积计量站使用的体积换算方法可能需要在其他位置上测量的气质数据。发热量可以在气体计量站测定;也可以在其他一些有代表性的地点测定,并将结果赋值给气体计量站。气体的量及其发热量
17、也可以质量为基准表示。第10章将进一步论述当气体的量分别以体积和质量为基准时能量测定的一般原理。为了计算一段时间内通过某气体计量站的气体的能量,可采用第7章至第10章中的能量测定方法。这些方法涉及整个时间段的积分,包括对能量流量的积分或对气体流量在该时间段的积分以获得气体量数据,再将该气体量乘以有代表性的发热量。第7章至第10章中能量测定的一般原理与所使用的积分方法无关。积分方法影响测定能量的不确定度,在第11章中考虑了这些影响。6气体计量61概述计量站实际使用的计量设备和方法取决于流量、气体的商业价值、气质变化、冗余要求以及仪器的技术规格。只宜使用已在各个界面通过验证、并符合GBT 1860
18、3不同等级计量系统要求的方法和计量设备或产品测量天然气的量。附录A给出不同界面推荐使用的技术、方法和设备。应根据标准和(或)国家法规使用合适的流量和发热量测量方法。宜采取措施以识别和解决系统影响。例如,使用不同的国家标准、法规和(或)操作程序,会引入系统差值;合同各方宜确定适当的方法克服这些差值。一般而言,测量结果的质量取决于操作条件、维护频率和质量、检定或校准标准、取样和清洗、气体组成的改变以及计量设备老化等因素。如果能够满足厂家及相关标准的要求,并严格遵循操作、检定或校准及维护的所有操作程序,则能获得高的准确度。62体积测量天然气计量站内的体积流量计量系统由一个或多个计量回路组成。通常这些
19、流量计是测量实际操作条件下的气体体积。为某个特定的应用选择流量计系统时,至少要考虑流动条件、流量测量范围、操作条件(尤其是操作压力)、可接受的压力损失以及要求的准确度等因素。附录A中列出了在第1至6个输送界面中最常使用的测量天然气体积流量的仪器设备。63发热量测量631测量技术和取样发热量测量系统由取样系统和直接测量(例如燃烧式热量计)、间接测量(例如气相色谱仪)、关联技术等三种测量设备中的一种组合构成。发热量测量过程中,要取得较高的准确度需要使用有代表性的样品。它取决于测量系统、操作程序、气体组成的波动和(或)输送气体的量。可使用连续直接取样、周期定点取样和递增(累积)取样等技术之一进行取样
20、,所取样品既可用于在线分析,也可用于离线分析。SGBT 22723-2008632直接测量热量计法直接测量是以恒定流速流动的天然气在过量的空气中燃烧,所释放的能量被传递到热交换介质,并使其温度升高。气体的发热量与升高的温度直接相关。热量计法用于界面1至3和界面5。6,33间接测量间接测量是依据GBT 11062由气体组成计算发热量。应用最广泛的分析技术是气相色谱。气相色谱法测量用于界面1至3和界面5。634关联技术关联技术是利用气体的一个或多个物理性质及其发热量之间的关系进行测定。也可使用化学计量燃烧原理。64体积换算641概述将在操作条件下测量的天然气体积换算为参比条件下的体积是基于气体压力
21、、温度和压缩因子(pTZ换算)或操作和参比条件下的气体密度(密度换算)方法。详细参见附录C、E1和E2。642密度体积数据的换算可能需要用到参比条件下的密度。质量流量测定或体积换算都需要测定操作条件下的密度。643压力和温度将操作条件下的气体体积换算为参比条件下的体积时应测量压力和温度。644压缩因子对于气体体积换算,压缩因子可以用摩尔组成分析对气体组成进行计算而得(参见E2),或用物理性质及某些(非烃)组分含量进行计算而得(参见E,1),也可以由Z值仪测定而得。可以根据GBT 11062计算标准参比条件下的压缩因子。根据某个特定计量点输送的气体量以及压力、温度和组成的变化情况,压缩因子可被设
22、为一个常量或应随时计算。本标准的用户在高压下选择压缩因子计算方法时应考虑气体组成(尤其是较重烃类之间的摩尔关系)对计量准确度的影响。65检定或校准检定或校准的质量对测量结果的真实度有显著影响。由测量设备的稳定性决定检定或校准频率。检定或校准应能溯源到合适的标准装置和标准物质。有代表性的检定或校准宜在接近计量仪表的操作条件下进行。对于发热量测量设备而言,所使用的标准气的发热量或组成宜接近被测气体预期的发热量或组成。在对用于能量测定的任何测量仪器进行检定时,如果仪器读数和由标准给出的相应值之间的偏差超出了规定的范围,则应对可能建立测量值和标准给出值之间最小差值的仪器进行调整,或者对后续周期的测量值
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