天然氣發(fā)熱量的測(cè)定可見光光譜-超聲波關(guān)聯(lián)法I目 次前言 I引言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1原理 2試劑與材料 2儀器與設(shè)備 3測(cè)量步驟 5檢準(zhǔn)備 5準(zhǔn)性檢查 5樣測(cè)試 5校準(zhǔn) 5測(cè)試結(jié)果的處理 5精密度 5重性 5再性 6檢測(cè)報(bào)告 6III天然氣發(fā)熱量的測(cè)定可見光光譜-超聲波關(guān)聯(lián)法范圍本文件規(guī)定了用可見光光譜-超聲波關(guān)聯(lián)法測(cè)定管輸天然氣發(fā)熱量的試驗(yàn)方法。本文件適用于30MJ/m3～45MJ/m3管輸天然氣高位發(fā)熱量的測(cè)定；本方法也可同時(shí)測(cè)定低位發(fā)熱量。本文件適用于二氧化碳、氮?dú)獾炔缓芰繗怏w摩爾體積占比20%以下的天然氣發(fā)熱量測(cè)定。5%。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單適用于本文件。GB/T5274.1 1部分：稱量法制備一級(jí)混合氣體GB∕T13609天然氣取樣導(dǎo)則術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件?？梢姽夤庾V-超聲波關(guān)聯(lián)法Visiblespectrumultrasoniccorrelationmethod利用儀器發(fā)出的可見光光譜和超聲波分別經(jīng)過(guò)氣體檢測(cè)倉(cāng)時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的光學(xué)折射和聲速變化來(lái)相關(guān)聯(lián)檢測(cè)天然氣發(fā)熱量的一種方法。1原理N2CO2等不含發(fā)熱量干擾氣體的影響，通過(guò)相互關(guān)聯(lián)關(guān)系計(jì)算得到其對(duì)應(yīng)的發(fā)熱量，其計(jì)算方法見式（1）?？梢姽夤庾V-超聲波關(guān)聯(lián)法測(cè)定天然氣發(fā)熱量原理示意圖見圖1。圖1可見光光譜-超聲波關(guān)聯(lián)法測(cè)定天然氣發(fā)熱量原理示意圖可見光光譜與超聲波關(guān)聯(lián)法測(cè)定天然氣發(fā)熱量的計(jì)算公式：O?Q=Q ?QO???QO?1?α

（1）式中：通過(guò)光學(xué)折射率測(cè)定的發(fā)熱量；通過(guò)聲速傳播速度測(cè)定的發(fā)熱量；可見光光譜與超聲波關(guān)聯(lián)系數(shù)。試劑與材料標(biāo)準(zhǔn)氣根據(jù)GB/T5274.1制備或購(gòu)買具有國(guó)家認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，推薦使用純度不小于99.99%（體積分?jǐn)?shù)）2的甲烷氣體。參比氣純度不小于99.99%（體積分?jǐn)?shù)）的氮?dú)狻x器與設(shè)備分析系統(tǒng)構(gòu)成采用可見光光譜-超聲波關(guān)聯(lián)法測(cè)定天然氣發(fā)熱量的分析系統(tǒng)應(yīng)包括以下部分：——取樣系統(tǒng)——樣品處理系統(tǒng)——聲速傳感器——光學(xué)傳感器——信號(hào)處理單元——數(shù)據(jù)記錄顯示及傳輸單元——旁路及尾氣放空系統(tǒng)流程示意圖見圖2。樣品氣樣品氣取樣系統(tǒng)樣品處理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)氣氮?dú)夤鈱W(xué)傳感器及傳輸單元信號(hào)處理單元聲速傳感器旁路及尾氣放空系統(tǒng)圖2 可見光光譜-超聲波關(guān)聯(lián)法測(cè)定天然氣發(fā)熱量流程示意圖取樣系統(tǒng)樣品處理系統(tǒng)樣品處理系統(tǒng)應(yīng)安裝在分析儀之前，能夠去除氣體中的粉塵、液滴等雜質(zhì)，并根據(jù)儀器所需范圍具3聲速傳感器RS485信號(hào)輸出，其與發(fā)熱量vGASvGAS計(jì)算方法見式(2)：yvGtS=Ly

(2)式中：L聲源發(fā)射端到接收端的距離；γ聲波從聲源發(fā)射端到達(dá)接收端的時(shí)間。光學(xué)傳感器LED光源、平面鏡、棱鏡、凸鏡、凹鏡、檢測(cè)池、光屏等部分組成。光學(xué)折射率可RS485nGAS來(lái)檢測(cè)天然氣發(fā)熱量。nGAS關(guān)系見式(3)：Δθ=2πL(nGtS?nREF)λ

(3)式中：L檢測(cè)池的長(zhǎng)度；nGAS光線在樣氣中的折射率；nREF光線在參比氣體中的折射率；λ光源波長(zhǎng)。旁路及尾氣放空系統(tǒng)該系統(tǒng)具有壓力和流量調(diào)節(jié)功能，在保證儀器正常測(cè)量狀態(tài)下，根據(jù)儀器與取樣探頭之間的距離，讓管道中的氣體以較快速度流向儀器，并具有氣體放空的功能。信號(hào)處理單元信號(hào)處理單元將聲速傳感器和光學(xué)傳感器輸送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的響應(yīng)值輸出。數(shù)據(jù)記錄顯示及傳輸單元4將測(cè)試結(jié)果以約定的協(xié)議傳輸?shù)浇K端顯示單元，并可進(jìn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)的保存及拷貝。測(cè)量步驟檢測(cè)準(zhǔn)備安裝好取樣系統(tǒng)、儀器設(shè)備及信號(hào)傳輸系統(tǒng)，取樣系統(tǒng)應(yīng)符合GB/T13609的相關(guān)要求。其樣品氣的流量及壓力根據(jù)儀器要求設(shè)定。儀器開機(jī)、預(yù)熱，給儀器連續(xù)通入氮?dú)?5min以上，等待儀器穩(wěn)定。準(zhǔn)確性檢查5minMJ/m3，則應(yīng)對(duì)儀器狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。樣品測(cè)試s或1min。校準(zhǔn)通過(guò)已知發(fā)熱量的有證標(biāo)準(zhǔn)氣對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。建議使用者每季度對(duì)儀器進(jìn)行一次校準(zhǔn)/核查操作；每年或者儀器有重大維修經(jīng)歷時(shí)由權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)儀器進(jìn)行一次校準(zhǔn)。測(cè)試結(jié)果的處理當(dāng)儀器狀態(tài)穩(wěn)定后，根據(jù)主機(jī)終端記錄的測(cè)試結(jié)果，或者現(xiàn)場(chǎng)每30s就地讀數(shù)，將10min內(nèi)的連續(xù)測(cè)試結(jié)果相加，計(jì)算其算術(shù)平均值作為最后報(bào)出值。報(bào)出值保留兩位小數(shù)。精密度重復(fù)性對(duì)于同一個(gè)樣品，在重復(fù)性條件下連續(xù)兩次測(cè)試結(jié)果的差值絕對(duì)值，在95%的置信區(qū)間里不應(yīng)超過(guò)0.01MJ/m3。5再現(xiàn)性95%的置信區(qū)間里不0.10MJ/m3。檢