天然气计量基础讲义

主要内容天然气计量基础用气体超声波流量计测量天然气流量用标准孔板流量计测量天然气流量用气体涡轮流量计测量天然气流量用质量式流量计测量天然气流量天然气组分分析及质量要求重要公式Z=Vm(真实)/Vm(理想)Vn×ρn=Vf×ρfPnVn/(Tn×Zn)=PfVf/(Tf×Zf)M=Vf×ρfEn=Vn×HsnvEn=M×Hsnm表主要的天然气计量方法标准分类标准号及标准名称采标情况计量系统GB/T18603-2001天然气计量系统技术要求参考EN1776：1998计量方法GB/T18604-2001用气体超声流量计测量天然气流量参考ISO/TR12765和AGA9报告SY/T6143-2004用标准孔板流量计测量天然气流量参考ISO/6143和AGA3报告SY/T6660-2006用旋转容积式流量计测量天然气流量参考EN12480：2002SY/T6143-2004用旋进旋涡流量计测量天然气流量参考ISO/TR12764SY/T6659-2006用科里奥利质量流量计测量天然气流量参考ISO/10790和AGA11报告SY/T用涡轮流量计测量天然气流量待出版相关物性计算方法GB/T11062-1998天然气发热量、密度和相对密度的计算方法参照采用ISO6976：GB/T17747-1999天然气压缩因子的计算等同采用ISO12213GB/T13610-2003天然气的组成分析气相色谱法等效采用ASTM案D1945天然气计量系统主要内容测量误差基本概念计量器具量值传递与溯源计量系统第一章测量误差的基本概念介绍测量误差的基本概念，如测量误差的定义、分类、误差的来源等。通过这些内容的学习，可以对测量误差有个全面的了解。第一章测量误差的基本概念[测量]误差error[ofmeasurement]：测量结果减去被测量的真值。(JJF1001-1998《通用计量术语及定义》)测量误差测量结果真值＝－第一章测量误差的基本概念[量的]真值Truevalue[ofaquantity]：与给定的特定量的定义一致的值。(JJF1001-1998《通用计量术语及定义》)真值（truevalue）是指一个特定的物理量在一定条件下所定义的客观量值，又称为理论值或定义值。理论真值一般只存在于纯理论之中。三角形内角之和恒为180º一个整圆周角为360º第一章测量误差的基本概念[量的]约定真值Conventionaltruevalue[ofaquantity]：对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。(JJF1001-1998《通用计量术语及定义》)这个术语在计量学中常用。以前亦称指定值、最佳估计值、约定值或参考值等等。误差是针对真值而言的，真值一般都是指约定真值。由国家建立的实物基准－千克原器质量既是约定真值。第一章测量误差的基本概念绝对误差定义0xxx测量结果被测量的真值，常用约定真值代替绝对误差特点①绝对误差是一个具有确定的大小、符号及单位的量。②绝对误差不能说明测量的准确度。③绝对误差就是[测量]误差。第一章测量误差的基本概念绝对误差0cxxx在测量仪器中，修正值常以表格、曲线或公式的形式给出。在智能测量仪器中，可修正值存储在仪器中，仪器输出的是已修正结果（correctedresult）。这样可提高测量准确度。修正值（correction）：用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。(JJF1001-1998《通用计量术语及定义》)第一章测量误差的基本概念绝对误差例：由某电流表测得的电流示值为0.83mA，查该电流表检定证书，得知该表在0.8mA及其附近的修正值为－0.02mA，那么被测电流的实际值为：AI81.0)02.0(83.0测量结果修正值修正的测量结果第一章测量误差的基本概念相对误差相对误差（relativeerror）：测量误差除以被测量的真值。(JJF1001-1998《通用计量术语及定义》)第一章测量误差的基本概念相对误差定义被测量的真值，常用约定真值代替，也可以近似用测量值来代替相对误差特点①相对误差只有大小和符号，而无量纲，一般用百分数来表示。②相对误差常用来衡量测量的相对准确程度。绝对误差x0x000xxxxxx第一章测量误差的基本概念相对误差例：用两种方法测量L1=100mm尺寸的工件，其误差分别为ΔX1＝10μm,ΔX2＝8μm用第三种方法测量L2=80mm的尺寸，其误差为ΔX3＝7μm试评价三种测量方法准确度的高低。%01.010010131%008.010010832%009.08010733第一章测量误差的基本概念误差分类误差分类系统误差（systematicerror）：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。(JJF1001-1998《通用计量术语及定义》)特征在相同条件下，多次测量同一量值时，该误差的绝对值和符号保持不变，或者在条件改变时，按某一确定规律变化的误差。第一章测量误差的基本概念误差分类随机误差(randomerror)：测量结果与在重复性条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。(JJF1001-1998《通用计量术语及定义》)特征在相同测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。第一章测量误差的基本概念误差分类粗大误差（grosserror）：在一定的测量条件下，测量结果明显地偏离实际值所形成的误差。判别准则1、莱以特准则（3σ）2、罗曼诺夫斯基准则3、格罗布斯准则4、狄克松准则第一章测量误差的基本概念辨析误差、随机误差和系统误差之间的关系总体均值μtyiμ+kσμ-kσ系统误差真值测得值的概率密度曲线随机误差测得值误差测得值y误差=测得值-真值=(测得值-总体均值)+(总体均值-真值)=随机误差+系统误差第一章测量误差的基本概念误差来源主要来源测量装置误差测量方法误差测量环境误差测量人员误差第一章测量误差的基本概念测量装置误差：由于测量装置的设计、工艺或调整以及磨损、老化或故障等原因所引起的误差。误差来源测量装置误差标准器误差仪器误差附件误差计量标准等本身体现出来的量值，不可避免含有误差读标准装置相关参数的仪器，如压力表、温度计等本身都具有误差流量计直管段等对流量测量的影响第一章测量误差的基本概念测量环境误差：由于各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。误差来源电子测量中，环境温度、电源电压、电磁干扰影响，产生测量误差。激光光波比长测量中，空气的温度、湿度、尘埃、大气压力影响，产生测量误差。高精度的准直测量中，气流、振动等影响，产生测量误差。第一章测量误差的基本概念测量方法误差：由于测量方法的不完善，或采用近似的计算公式等原因所引起的误差，又称为理论误差。误差来源工作条件压缩因子（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%.第一章测量误差的基本概念测量人员误差：由于测量人员的工作责任心、技术熟练程度、生理感官与心理因素、测量习惯等的不同而引起的误差。误差来源要求测量人员要认真了解测量仪器的特性和测量原理，熟练掌握测量规程，精心进行测量操作，并正确处理测量结果。第二章计量器具国家计量技术规范JJF1001-1998的规定，“计量器具”等同“测量仪器”，都使用对应英文measuringinstrument。计量器具(measuringinstrument)定义为：单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。(JJF1001-1998《通用计量术语及定义》)第二章计量器具在中华人民共和国境内，建立计量基准器具、计量标准器具，进行计量检定、制造、修理、销售使用计量器具必须遵守计量法。第一节计量器具的分类及特征按计量器具计量用途分类：1计量基准器具;2计量标准器具;3工作计量器具。第一节计量器具的分类及特征1计量基准器具计量基准器具简称计量基准，是在特定计量领域内复现和保存计量单位（或其倍数或分数）并具有最高计量特性的计量器具，是统一量值的最高依据。按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征1计量基准器具人工基准与自然基准：人工基准是指以实物来定义并复现测量单位，又称为实物基准；自然基准是指以自然现象或物理效应来定义测量单位。按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征1计量基准器具国际计量基准、国家计量基准、副基准和工作基准：国际计量基准是具有当代科学技术所能达到的最高计量特性的计量基准，是给定量的所有其它计量器具在国际上定度的最高依据。按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征1计量基准器具国际计量基准、国家计量基准、副基准和工作基准：国家计量基准就是本国科学技术所能达到的最高计量特性和计量基准，是给定量的所有其它计量器具在国内定度的最高依据。按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征2.1计量基准器具国际计量基准、国家计量基准、副基准和工作基准：副基准是由国家基准直接校准或比对来定值的计量标准，它作为复现测量单位的地位仅次于国家基准。按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征1计量基准器具国际计量基准、国家计量基准、副基准和工作基准：工作基准是指经与国家计量基准或副基准比对，并经国家鉴定，实际用以检定计量标准的计量器具。按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征1计量基准器具国家计量基准的特点：第一，唯一性第二，科学性第三，国家性第四，稳定性按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征2计量标准器具计量标准器具简称计量标准，是指准确度低于计量基准、用于检定其他计量标准或工作计量器具的计量器具。按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征3工作计量器具工作计量器具也称普通计量器具，用于日常的测量工作而不是用于检定或校准工作的计量器具。按计量用途分类第一节计量器具的分类及特征计量器具的特征主要有量程、示值范围和测量范围、准确度、重复性、灵敏度和稳定性等等。第一节计量器具的分类及特征示值范围：指所显示或指示的最低值到最高值的范围。测量范围：指在允许误差限内计量器具的被测量值的范围。量程：测量范围的上、下限之差的模。准确度：测量仪器给出接近于真值的相应的能力。计量的特征第一节计量器具的分类及特征重复性：在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力。灵敏度：测量仪器响应的变化除以对应的激励变化。稳定性：测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。计量的特征第二节天然气管道计量器具目前，国际天然气贸易计量分为体积计量、质量计量和能量计量三种，工业发达国家采用以能量计量为主，体积计量为辅的方式，我国天然气贸易计量是在法定的质量指标下，以体积或能量的方法进行交接计量，目前基本上以体积计量为主，中石油天然气贸易计量均采用体积计量方式（从国外进口的天然气计量目前还不太清楚），只有中海油输香港中华电力的计量站和从澳大利亚进口的LNG采用能量计量。天然气计量器具天然气均以管道输送为主，采用流量计动态计量，所以天然气工作计量器具基本上就是各类流量计、组分分析仪、流量计算机及补偿用的压力、温度仪表。随着西气东输工程等大规模的天然气管道建设，管输天然气计量设备、仪表的配备水平迅速提高，在新建的A级计量站中，超声流量计、涡轮流量计几乎全部取代了孔板，成为最主要的计量仪表。DN100以上大口径流量测量仪表选用4声道以上的超声流量计，中小口径选用涡轮流量计。螺旋转子流量计质量流量计超声流量计涡轮流量计容积式流量计管道动态计量工作器具RS485fromUltrasonicRS232fromchromatographPressure&TempStandardVolumeFlowRateEnergyFlowRateTotalVolume&EnergyDigitalConnectiontoSCADAincludingalarmsanddiagnosticsKeyPro