2023/2/61天然氣超聲流量計量系統(tǒng)

天然氣超聲流量計量相關概念及系統(tǒng)組成簡介。2023/2/62一、相關概念流量flowrate

流體流過一定截面的量稱為流量。流量是瞬時流量和累積流量的統(tǒng)稱。在一段時間內流體流過一定截面的量稱為累積流量，也稱總量。當時間很短時，流體流過一定截面的量稱為瞬時流量，在不會產生誤解的情況下，瞬時流量也可簡稱流量。流量用體積單位表示時稱為體積流量，用質量單位表示時稱為質量流量，用能量單位表示時稱為能量流量。

最大流量maximumflow-rate(Qmax)

滿足計量性能要求的最大流量。

最小流量minimumflow-rate(Qmin)

滿足計量性能要求的最小流量。2023/2/63一、相關概念流量范圍flow-raterange

由最大流量和最小流量所限定的范圍，在該范圍內滿足計量性能的要求。

工況流量workingconditionflow-rate

流量計在其工作條件下測得的介質的流量為工況流量。

標況流量standardconditionflow-rate

流量計測得的工況流量經計算轉化為標準參比條件下的流量，稱為標況流量。采用體積計量時，標況流量表示絕對壓力為101.325kPa、溫度為20℃時測得的流量，稱為標況體積流量；采用能量計量時，標況流量表示絕對壓力為101.325kPa、溫度為20℃、干基時測得的流量，稱為標況能量流量。2023/2/64一、相關概念工作條件workingconditions

流經裝置并符合一次裝置規(guī)范的被測流體物理性質的特性值。工作溫度workingtemperature

流經一次裝置并符合一次裝置規(guī)范的被測流體的溫度。設計壓力designpressure

在相應的設計溫度下，用以確定管道計算壁厚及其它元件尺寸的壓力，該壓力為管道的內部壓力時稱為設計內壓力，為外部壓力時稱設計外壓力。操作壓力operatingpressure

在穩(wěn)定操作條件下，一個系統(tǒng)內介質的壓力。在正常操作條件下，管道系統(tǒng)中的最大實際操作壓力稱之為最大操作壓力；所能連續(xù)操作的最大壓力稱之為最大允許操作壓力。

2023/2/65一、相關概念計量站

measuringstation

由入口和出口管道、截斷閥及其他設備安裝成可被封隔的、用于天然氣貿易計量的設施。

計量系統(tǒng)

measuringsystem

用于實現專門計量的配套計量儀表和其它設備。

流量計算機

flowcomputer

計算和指示標準參比條件下的流量等參數的裝置。2023/2/66檢定

verification

據有關計量器具的檢定規(guī)程，查明和確認計量器具是否符合法定要求的程序。它包括檢查、加標記和（或）出具檢定證書。校準

calibration

在規(guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，與對應的由標準所復現的量值之間的一組操作。（標定的涵義之一）一、相關概念2023/2/67一、相關概念實流檢定或校準actualflowverificationorcalibration

以天然氣、空氣或水等為介質所進行的流量計檢定或校準。比對comparison

同類基準、標準或器具之間的量值比較。

核查流量計checkflowmeter

只用于核查、比對的已知準確度等級的流量計。2023/2/68一、相關概念計量監(jiān)督系統(tǒng)

metrologicalsupervisesystem

為核查計量器具是否依照計量法律、法規(guī)正確使用和誠實使用，而對計量器具制造、安裝、修理或使用進行控制的系統(tǒng)。量值溯源traceabilityofthevalueofquantity

通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測量結果或測量標準的值能夠與規(guī)定的參考標準，通常是與國家測量標準或國際測量標準聯系起來。2023/2/69一、相關概念流量測量裝置flowmeasuringequipment

用以確定流量量值的裝置。計量橇（針對天然氣輸送計量）是指被整體安裝在鋼結構平臺上的計量儀表（不包括流量計算機和組分分析儀表）和工藝系統(tǒng)部分。在計量橇工藝安裝時，匯氣管、截斷閥、直管段和流量計等需要用管架/管托進行支撐，把前、后匯氣管和幾路并聯的流量計測量管路都支撐固定，集成在一個整體的鋼結構平臺上，這個整體集成部分稱為計量橇。2023/2/610一、相關概念計量橇（實物圖）

氣體超聲流量計強制密封球閥+電動執(zhí)行機構上游直管段20D+10D

下游匯氣管橇座鋼架信號箱上游手動球閥動力電源箱

下游匯氣管2023/2/611二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成首先這里界定的天然氣超聲計量系統(tǒng)為用于天然氣貿易交接的計量系統(tǒng)。主要由超聲流量計量儀表、工藝系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。計量系統(tǒng)應滿足GB/T18603的要求。計量系統(tǒng)應同時滿足體積計量和能量計量的功能要求。貿易計量系統(tǒng)的系統(tǒng)最大允許誤差應不低于±1%，其中采用的流量計的最大允許誤差在qt~qmax范圍內應優(yōu)于±0.5%。發(fā)熱量測量系統(tǒng)的不確定度應優(yōu)于±0.5%。它是企業(yè)進行貿易交接、經濟分析、成本核算的主要依據。

1、計量儀表組成主要由氣體超聲流量計和配套流量計算機、溫度變送器、壓力（差壓）變送器、組分分析儀表等組成。2023/2/612二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成1）在天然氣貿易計量系統(tǒng)中，組分分析儀表主要是指在線或離線色譜分析儀。（常見品牌有DANIEL的Danalyzer570

GC2350A,ELSTER的EnCAL3000,ABB8200NGC等）2）在線水露點測量儀和在線硫化氫測量儀是用于監(jiān)測天然氣氣質的一項重要的指標，目前該指標不參與流量計算。(常見品牌德國BARTECHYGROPHILF5673DT和美國Amtek933型H2S分析儀)3）超聲流量計是指時間傳播法的多聲道氣體超聲流量計，其應用標準應符合GB/T18604。滿足（GB/T18603）天然氣貿易計量準確度方面的要求。2023/2/613二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成4）流量計算機由信號轉換、采集、計算、處理和輸出等單元組成。5）溫度變送器用于被測天然氣溫度的準確測量。以用于工況流量向標準參比條件下流量的換算以及天然氣物性參數計算。6）壓力變送器用于被測天然氣壓力的準確測量。以用于工況流量向標準參比條件下流量的換算以及天然氣物性參數計算。

2023/2/614二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成組份分析小屋簡介

氣體在線色譜分析儀系統(tǒng)全套包括：取樣系統(tǒng)，樣氣處理系統(tǒng)，檢測分析，數據處理系統(tǒng)，顯示及信號傳輸系統(tǒng)，載氣，標樣氣及相應的管路附件等，軟件含在全套設備內。分析小屋材料為不銹鋼板橇式預制，包括：保濕隔熱屋體，內配套通風，防爆空調，內部供配電、照明、安全接地；可燃氣體檢測，防爆接線箱，內部設備固定及安裝用支架，支座，防靜電地板等。2023/2/615二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成組份分析小屋簡介2023/2/616二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成計量儀表組成包括測量管段、換能器、信號處理單元溫度、壓力變送器流量計算機色譜分析儀流量計配套上、下游直管段，流動調整器及工藝參數就顯示壓力、溫度儀表；2023/2/617二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成計量儀表配套防爆接線箱接線箱配備了葛蘭和接線端子，安裝在撬座的邊緣。接線箱符合現場防爆要求，通常設計以下三種接線箱：電源接線箱模擬信號接線箱通訊信號接線箱在接線箱中作為備用預留額外的接線端子。另外，用戶單獨給每個閥門的電動執(zhí)行機構分別提供380V交流電源，并分別引至每個電動執(zhí)行機構旁邊。2023/2/618二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成2、工藝系統(tǒng)1）工藝系統(tǒng)主要是由前、后匯氣管和幾條并聯的流量計測量管路組成；每條流量計測量管路上是由前、后截斷閥，流量計前、后直管段，流動調整器等組成。2）除了流量計算機、在線色譜分析儀、在線水露點測量儀和在線硫化氫測量儀外，計量儀表均被安裝在工藝系統(tǒng)上。3）流量計測量管路不允許設旁通支路。4）工藝系統(tǒng)中，還包括入口壓力平衡閥、放空閥管路，在前、后匯氣管上還裝有排污閥等。

2023/2/619二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成工藝系統(tǒng)（示意圖）2023/2/620二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成計量系統(tǒng)設計原則（示意圖）HartPTTTHartRS485組分數據工況流量和診斷數據RS485分析和報警CL-1氣體超聲流量計ToSCADASystem標況體積流量和能量,分析數據總匯SerialHubRS-232LocalPCGroundStationH20H2SH2S數據分析小屋2023/2/621二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成3、控制系統(tǒng)1）控制系統(tǒng)主要完成計量系統(tǒng)上的電動閥門控制和流程切換以及數據采集、計算處理等功能。2）一般，計量系統(tǒng)不單獨配置控制系統(tǒng)，而是使用計量站內設置的控制系統(tǒng)（站控系統(tǒng)）對計量系統(tǒng)上的電動閥門進行操作控制，完成流程切換；使用流量計配套的流量計算機將流量、溫度、壓力和組分信號進行采集計算，計量數據由流量計算機通信上傳至站控系統(tǒng)。最后，由站控系統(tǒng)將有關計量數據、控制數據和狀態(tài)上傳至調控中心。2023/2/622二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成計量控制柜?標準儀表盤和照明設計、散熱風扇等附件。?機柜為整體型，有前后開門，門有鎖尺寸。2100mm高（含100mm底座），800mm深，800mm寬。?電纜從底部進入機柜，電纜和接線都是標準PVC絕緣電纜，符合DIN或UL1015標準。?內設置接線端子、端子保險絲及匯線槽。?24VDC開關電源，蓄電池、防浪涌保護器、安全柵、以太網Hub。?FCL-1型流量計算機，盤式安裝。通常2~4臺流量計算機一套標準柜。2023/2/623二、天然氣超聲計量系統(tǒng)的組成計量控制柜外形圖2023/2/6241、超聲流量計的選用1）超聲流量計是指時間傳播法的多聲道氣體超聲流量計，其應用標準應符合GB/T18604。2）適用于高壓、大流量計量應使用氣體超聲流量計。3）在設計時，應考慮振動、噪聲對超聲流量計性能的影響，如超聲流量計下游配置調節(jié)閥時，應使用法蘭夾持式19管降噪器或T型頭來降低噪聲對超聲流量計的影響。4）超聲流量計應具備聲速檢驗所需的各項功能。三、超聲計量儀表的配置導則2023/2/625超聲流量計降噪措施的選用三、超聲計量儀表的配置導則降噪管2023/2/626三、超聲計量儀表的配置導則2、流量計算機的選用1）選用的流量計算機應獲得相關機構的認證，例如國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局或OIML、PTB、NEL或API等貿易計量認證，才能用于貿易交接計量。2）流量計算機與流量計應是一對一配置方式。3）流量計算機可直接接收現場的流量、溫度、壓力、組分等信號，并進行流量補償計算。具備采集、計算、累計、顯示、存儲等功能。4）能將有關信息通過數據通信接口傳送到站控系統(tǒng)。2023/2/627三、超聲計量儀表的配置導則3、溫度、壓力變送器的選用1）量程的選擇：測量介質的工作溫度、壓力范圍，應使測量范圍落在滿量程的1/3～3/4；注意防爆的要求，機械接口、電氣接口的選擇；2）溫度傳感器選擇上要考慮測量介質壓力及是否具有腐蝕性雜質，以便確定熱電阻的鎧裝熱套管或保護套管的材質；當管線設計壓力>6.3MPa時，應采用法蘭或焊接連接溫度計套管。用于貿易計量補償運算的變送器要優(yōu)于±0.2﹪，信號分辨率應大于0.025%，變送器準確度要適應流量測量準確度要求；其它場所使用的變送器要優(yōu)于±0.5﹪；3）注意準確度的要求應滿足流量計系統(tǒng)測量不確定度的要求，一般保證其準確度為流量計的1/5。2023/2/628三、超聲計量儀表的配置導則4）計量用壓力變送器的測量原理宜為電容式。計量用壓力變送器應采用絕壓變送器。選用靈敏度高的變送器，信號分辨率應大于0.025%，準確度要不低于±0.075%，用于貿易計量補償運算的變送器精度應提高至±0.04%。變送器準確度要適應流量測量準確度要求。5）壓力變送器可用于壓力的準確測量，壓力表只用于壓力的監(jiān)測。4、在線氣相色譜分析儀的選用的選用天然氣的組分百分含量測量是天然氣壓縮因子、密度、發(fā)熱量等物性參數計算的基礎數據，在天然氣貿易交接計量中組分測量數據非常重要。2023/2/629三、超聲計量儀表的配置導則1）在滿足下述條件之一時，應設置在線氣相色譜分析儀：

a）輸氣量接近或超過10×104Nm3/h的計量站場；

b）在多路進氣管線的每個入口處和匯合管線的出口處；

c）計量站間隔800km左右；

d）供需雙方在合同中要求的計量站。2）在線氣相色譜分析儀通常安裝在站場內計量系統(tǒng)的入口管線或進站管線處或出站管線處。2023/2/630三、超聲計量儀表的配置導則3）對于沒有安裝在線色譜分析儀的站場，可使用相鄰分輸站的天然氣組分值。

4）輸氣量超過5×104Nm3/h的計量站可預留在線色譜分析儀的安裝位置和取樣接口。

5、在線水露點測量儀的選用

天然氣中水含量或水露點是天然氣管輸系統(tǒng)和商品天然氣中一個非常重要的指標。目前，主要采用在線水露點測量儀測量天然氣中的水含量或水露點。2023/2/631三、超聲計量儀表的配置導則1）在滿足下述條件之一時，應設置在線水露點測量儀：a）輸氣管道的首站和末站及支干線入口處。b）多路進氣管線的每個入口處。c）沿途壓氣站的入口處宜設置。d）供需雙方在合同中要求的計量站。

2）在線水露點測量儀應安裝在站場內計量系統(tǒng)的入口管線處或進站管線處。2023/2/632三、超聲計量儀表的配置導則6、在線硫化氫測量儀的選用

天然氣中硫化氫含量也是天然氣管輸系統(tǒng)和商品天然氣中一個非常重要的指標。目前，主要采用在線硫化氫測量儀測量天然氣中的硫化氫含量。1）在滿足下述條件之一時，應設置在線硫化氫測量儀：a）輸氣管道的首站和末站。b）供需雙方在合同中要求的計量站。2）在線硫化氫測量儀應安裝在站場內計量系統(tǒng)的入口管線處或進站管線處。

2023/2/633三、超聲計量儀表的配置導則計量儀表的檢定

計量系統(tǒng)在投運前應按《中華人民共和國計量法》的規(guī)定，對用于貿易結算的工作計量器具應進行強制首次檢定并取得檢定合格證書。檢定方法和要求遵照國家的有關檢定規(guī)程執(zhí)行。計量器具在使用中應進行定期強制檢定并取得檢定合格證書。常用計量器具的強制檢定周期參見下頁表1所示：流量計宜采用天然氣作為介質對其進行實流首次檢定和周期檢定。實流檢定的操作壓力應與實際運行操作壓力相近。2023/2/634計量儀表的檢定周期器具名稱檢定周期檢定規(guī)程備注渦輪流量計一年JJG1037-2008

超聲流量計二年JJG1030-2007進行現場使用中檢驗合格者可延長至6年科里奧利質量流量計一年JJG1038-2008

渦街流量計二年JJG1029-2007

壓力變送器一年JJG882-2004

溫度變送器一年JJG1183-2007

鉑熱電阻一年JJG229-1998

氣相色譜儀二年參照JJG700-1999流量計算機一年JJG1003-2005

三、超聲計量儀表的配置導則表12023/2/635四、超聲計量儀表的安裝

流量計機械安裝推薦配置形式：通常標配按上游10D直管段+流動調整器+上游10D直管段+流量計+下游5D直管段。如果測量現場無彎頭，過濾器等擾流件的影響標配直管段的長度可省去流動調整器前的10D。氣體超聲流量計前端應避開調壓器或調節(jié)開關閥等干擾方面的影響，以使其工作在最佳的狀態(tài)。PT10DN5DN3-5DN2023/2/636四、超聲計量儀表的安裝

流量計電氣安裝SCNWSTP10D~3D電源EE×[ib]24VDC2×2.5mm2電源線ModbusRS485forservicePCorhostsystems4-20mA4-20mA4-20mA3-4D流向E×E×脈沖信號