天然氣計量基礎講義

天然氣計量基礎

主要內(nèi)容測量誤差基本概念計量器具量值傳遞與溯源計量系統(tǒng)主要的天然氣計量方法標準分類標準號及標準名稱采標情況計量系統(tǒng)GB/T18603-2001天然氣計量系統(tǒng)技術要求參考EN1776：1998計量方法GB/T18604-2001用氣體超聲流量計測量天然氣流量參考ISO/TR12765和AGA9報告SY/T6143-2004用標準孔板流量計測量天然氣流量參考ISO/6143和AGA3報告SY/T6660-2006用旋轉容積式流量計測量天然氣流量參考EN12480：2002SY/T6143-2004用旋進旋渦流量計測量天然氣流量參考ISO/TR12764SY/T6659-2006用科里奧利質量流量計測量天然氣流量參考ISO/10790和AGA11報告SY/T用渦輪流量計測量天然氣流量待出版相關物性計算方法GB/T11062-1998天然氣發(fā)熱量、密度和相對密度的計算方法參照采用ISO6976：GB/T17747-1999天然氣壓縮因子的計算等同采用ISO12213GB/T13610-2003天然氣的組成分析氣相色譜法等效采用ASTM案D1945第一章測量誤差的基本概念

介紹測量誤差的基本概念，如測量誤差的定義、分類、誤差的來源等。通過這些內(nèi)容的學習，可以對測量誤差有個全面的了解。

第一章測量誤差的基本概念[測量]誤差error[ofmeasurement]：測量結果減去被測量的真值。

(JJF1001-1998《通用計量術語及定義》)

測量誤差測量結果真值＝－

第一章測量誤差的基本概念[量的]真值Truevalue[ofaquantity]：

與給定的特定量的定義一致的值。

(JJF1001-1998《通用計量術語及定義》)

真值（truevalue）是指一個特定的物理量在一定條件下所定義的客觀量值，又稱為理論值或定義值。理論真值一般只存在于純理論之中。

三角形內(nèi)角之和恒為180o一個整圓周角為360o

第一章測量誤差的基本概念[量的]約定真值Conventionaltruevalue[ofaquantity]：對于給定目的具有適當不確定度的、賦予特定量的值，有時該值是約定采用的。

(JJF1001-1998《通用計量術語及定義》)

這個術語在計量學中常用。以前亦稱指定值、最佳估計值、約定值或參考值等等。誤差是針對真值而言的，真值一般都是指約定真值。由國家建立的實物基準－千克原器質量既是約定真值。

第一章測量誤差的基本概念絕對誤差定義

測量結果

被測量的真值，常用約定真值代替

絕對誤差

特點①絕對誤差是一個具有確定的大小、符號及單位的量。②絕對誤差不能說明測量的準確度。

③絕對誤差就是[測量]誤差。

第一章測量誤差的基本概念絕對誤差

在測量儀器中，修正值常以表格、曲線或公式的形式給出。在智能測量儀器中，可修正值存儲在儀器中，儀器輸出的是已修正結果（correctedresult）。這樣可提高測量準確度。

修正值（correction）：用代數(shù)方法與未修正測量結果相加，以補償其系統(tǒng)誤差的值。

(JJF1001-1998《通用計量術語及定義》)

第一章測量誤差的基本概念絕對誤差

例：由某電流表測得的電流示值為0.83mA，查該電流表檢定證書，得知該表在0.8mA及其附近的修正值為－0.02mA，那么被測電流的實際值為：測量結果修正值修正的測量結果

第一章測量誤差的基本概念相對誤差相對誤差（relativeerror）：

測量誤差除以被測量的真值。

(JJF1001-1998《通用計量術語及定義》)

第一章測量誤差的基本概念相對誤差定義

被測量的真值，常用約定真值代替，也可以近似用測量值來代替

相對誤差

特點①相對誤差只有大小和符號，而無量綱，一般用百分數(shù)來表示。

②相對誤差常用來衡量測量的相對準確程度。絕對誤差

第一章測量誤差的基本概念相對誤差例：用兩種方法測量L1=100mm尺寸的工件，其誤差分別為

ΔX1＝10μm,ΔX2＝8μm用第三種方法測量L2=80mm的尺寸，其誤差為

ΔX3＝7μm試評價三種測量方法準確度的高低。第一章測量誤差的基本概念誤差分類誤差分類系統(tǒng)誤差（systematicerror）：在重復性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結果的平均值與被測量的真值之差。

(JJF1001-1998《通用計量術語及定義》)

特征

在相同條件下，多次測量同一量值時，該誤差的絕對值和符號保持不變，或者在條件改變時，按某一確定規(guī)律變化的誤差。

第一章測量誤差的基本概念誤差分類隨機誤差(randomerror)：測量結果與在重復性條件下,對同一被測量進行無限多次測量所得結果的平均值之差。

(JJF1001-1998《通用計量術語及定義》)

特征

在相同測量條件下，多次測量同一量值時，絕對值和符號以不可預定方式變化的誤差。

第一章測量誤差的基本概念誤差分類粗大誤差（grosserror）：在一定的測量條件下，測量結果明顯地偏離實際值所形成的誤差。

判別準則1、萊以特準則（3σ）2、羅曼諾夫斯基準則3、格羅布斯準則4、狄克松準則第一章測量誤差的基本概念辨析誤差、隨機誤差和系統(tǒng)誤差之間的關系誤差=測得值-真值

=(測得值-總體均值)+(總體均值-真值)=隨機誤差+系統(tǒng)誤差第一章測量誤差的基本概念誤差來源主要來源

測量裝置誤差

測量方法誤差

測量環(huán)境誤差

測量人員誤差

第一章測量誤差的基本概念測量裝置誤差：由于測量裝置的設計、工藝或調整以及磨損、老化或故障等原因所引起的誤差。

誤差來源測量裝置誤差

標準器誤差

儀器誤差

附件誤差

計量標準等本身體現(xiàn)出來的量值，不可避免含有誤差讀標準裝置相關參數(shù)的儀器，如壓力表、溫度計等本身都具有誤差流量計直管段等對流量測量的影響

第一章測量誤差的基本概念測量環(huán)境誤差：由于各種環(huán)境因素與要求條件不一致而造成的誤差。

誤差來源電子測量中，環(huán)境溫度、電源電壓、電磁干擾影響，產(chǎn)生測量誤差。激光光波比長測量中，空氣的溫度、濕度、塵埃、大氣壓力影響，產(chǎn)生測量誤差。高精度的準直測量中，氣流、振動等影響，產(chǎn)生測量誤差。第一章測量誤差的基本概念測量方法誤差：由于測量方法的不完善，或采用近似的計算公式等原因所引起的誤差，又稱為理論誤差。

誤差來源工作條件壓縮因子（Zf)通常的測量方法是計算。目前計算方法標準有：ISO12213，AGA8號報告，GB/T17747和NX-19。前三種方法在管輸條件下計算的不確定度不大于0.1%，后一種方法為0.3~0.5%.第一章測量誤差的基本概念測量人員誤差：由于測量人員的工作責任心、技術熟練程度、生理感官與心理因素、測量習慣等的不同而引起的誤差。

誤差來源

要求測量人員要認真了解測量儀器的特性和測量原理，熟練掌握測量規(guī)程，精心進行測量操作，并正確處理測量結果。

第二章計量器具

國家計量技術規(guī)范JJF1001-1998的規(guī)定，“計量器具”等同“測量儀器”，都使用對應英文measuringinstrument。

計量器具(measuringinstrument)定義為：單獨地或連同輔助設備一起用以進行測量的器具。

(JJF1001-1998《通用計量術語及定義》)

第二章計量器具

在中華人民共和國境內(nèi)，建立計量基準器具、計量標準器具，進行計量檢定、制造、修理、銷售使用計量器具必須遵守計量法。第一節(jié)計量器具的分類及特征

按計量器具計量用途分類：1計量基準器具;2計量標準器具;3工作計量器具。第一節(jié)計量器具的分類及特征

1計量基準器具

計量基準器具簡稱計量基準，是在特定計量領域內(nèi)復現(xiàn)和保存計量單位（或其倍數(shù)或分數(shù)）并具有最高計量特性的計量器具，是統(tǒng)一量值的最高依據(jù)。按計量用途分類第一節(jié)計量器具的分類及特征

1計量基準器具人工基準與自然基準：人工基準是指以實物來定義并復現(xiàn)測量單位，又稱為實物基準；自然基準是指以自然現(xiàn)象或物理效應來定義測量單位。按計量用途分類國際千克原器高級人工基準第一節(jié)計量器具的分類及特征

1計量基準器具

國際計量基準、國家計量基準、副基準和工作基準：

國際計量基準是具有當代科學技術所能達到的最高計量特性的計量基準，是給定量的所有其它計量器具在國際上定度的最高依據(jù)。按計量用途分類第一節(jié)計量器具的分類及特征

1計量基準器具

國際計量基準、國家計量基準、副基準和工作基準：

國家計量基準就是本國科學技術所能達到的最高計量特性和計量基準，是給定量的所有其它計量器具在國內(nèi)定度的最高依據(jù)。按計量用途分類第一節(jié)計量器具的分類及特征

2.1計量基準器具

國際計量基準、國家計量基準、副基準和工作基準：

副基準是由國家基準直接校準或比對來定值的計量標準，它作為復現(xiàn)測量單位的地位僅次于國家基準。按計量用途分類第一節(jié)計量器具的分類及特征

1計量基準器具

國際計量基準、國家計量基準、副基準和工作基準：

工作基準是指經(jīng)與國家計量基準或副基準比對，并經(jīng)國家鑒定，實際用以檢定計量標準的計量器具。按計量用途分類第一節(jié)計量器具的分類及特征

1計量基準器具國家計量基準的特點：第一，唯一性 第二，科學性 第三，國家性 第四，穩(wěn)定性按計量用途分類第一節(jié)計量器具的分類及特征

2計量標準器具

計量標準器具簡稱計量標準，是指準確度低于計量基準、用于檢定其他計量標準或工作計量器具的計量器具。按計量用途分類第一節(jié)計量器具的分類及特征

3工作計量器具

工作計量器具也稱普通計量器具，用于日常的測量工作而不是用于檢定或校準工作的計量器具。按計量用途分類第一節(jié)計量器具的分類及特征

計量器具的特征

主要有量程、示值范圍和測量范圍、準確度、重復性、靈敏度和穩(wěn)定性等等。第一節(jié)計量器具的分類及特征

示值范圍：指所顯示或指示的最低值到最高值的范圍。測量范圍：指在允許誤差限內(nèi)計量器具的被測量值的范圍。量程：測量范圍的上、下限之差的模。準確度：測量儀器給出接近于真值的相應的能力。計量的特征第一節(jié)計量器具的分類及特征

重復性：在相同測量條件下，重復測量同一個被測量，測量儀器提供相近示值的能力。靈敏度：測量儀器響應的變化除以對應的激勵變化。穩(wěn)定性：測量儀器保持其計量特性隨時間恒定的能力。計量的特征第二節(jié)天然氣管道計量器具目前，國際天然氣貿(mào)易計量分為體積計量、質量計量和能量計量三種，工業(yè)發(fā)達國家采用以能量計量為主，體積計量為輔的方式，我國天然氣貿(mào)易計量是在法定的質量指標下，以體積或能量的方法進行交接計量，目前基本上以體積計量為主，中石油天然氣貿(mào)易計量均采用體積計量方式（從國外進口的天然氣計量目前還不太清楚），只有中海油輸香港中華電力的計量站和從澳大利亞進口的LNG采用能量計量。

天然氣計量器具天然氣均以管道輸送為主，采用流量計動態(tài)計量，所以天然氣工作計量器具基本上就是各類流量計、組分分析儀、流量計算機及補償用的壓力、溫度儀表。

隨著西氣東輸工程等大規(guī)模的天然氣管道建設，管輸天然氣計量設備、儀表的配備水平迅速提高，在新建的A級計量站中，超聲流量計、渦輪流量計幾乎全部取代了孔板，成為最主要的計量儀表。DN100以上大口徑流量測量儀表選用4聲道以上的超聲流量計，中小口徑選用渦輪流量計。

螺旋轉子流量計質量流量計超聲流量計渦輪流量計容積式流量計管道動態(tài)計量工作器具第三章量值的傳遞與溯源

量值傳遞與溯源是計量工作的最主要任務之一，是保證量值準確一致的重要手段，它為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設、科學實驗、國內(nèi)外貿(mào)易、環(huán)境保護以及人民生活等各個領域提供了計量保證。第三章量值的傳遞與溯源量值傳遞的概念

量值傳遞－－是將國家計量基準所復現(xiàn)的計量單位量值，通過檢定（或其它傳遞）方式傳遞給下一等級的計量標準，并依次逐級傳遞到工作計量器具，以保證被測量的量值準確一致。第三章量值的傳遞與溯源量值溯源的概念

量值溯源－－通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測量結果或計量標準的值，能夠與規(guī)定的參考標準，通常是與國家計量標準或國際計量標準聯(lián)系起來的特性。

第三章量值的傳遞與溯源量值傳遞及溯源的必要性

1、任何計量器具都具有不同程度的誤差，如果沒有國家計量基準、計量標準及進行量值傳遞或溯源，計量工作將無法進行。

2、對于新制的、修理后的和使用中的計量器具，必須用適當?shù)燃壍挠嬃繕藴蕘泶_認其計量特性。第三章量值的傳遞與溯源量值傳遞與溯源體系

我國的量值傳遞或溯源體系分為三個層次，國家計量基準、計量標準和工作計量器具。該體系的形式呈三角形或樹枝形。量值傳遞或溯源體系的形式：（a）三角形（b）樹枝形如何檢定

將被檢定的流量計與體積管串聯(lián)，用已知體積的體積管來認證液體流量計的精度流量計

體積管第四章天然氣計量系統(tǒng)天然氣計量系統(tǒng)，是由前、后匯氣管和幾條并聯(lián)的流量測量管路組成；每條流量測量管路上主要由前、后截斷球閥、天然氣流量計、前、后直管段、整流器、壓力變送器、壓力表、溫度變送器、溫度計和壓力平衡閥以及放空閥等組成；計量系統(tǒng)還包括氣質分析系統(tǒng)、流量計算機、計量控制系統(tǒng)等。不同等級的天然氣計量系統(tǒng)天然氣計量系統(tǒng)設計能力Q(m3/h)(標準參比條件)500≤Q≤50005000≤Q≤50000Q≥50000計量檢定工藝√溫度轉換√√√壓力轉換√√√Z轉換√√√發(fā)熱量和質量測定√每個時間周期流量記錄√√準確度等級C級（3.0%）B級（2.0%）A級（1.0%）天然氣貿(mào)易計量系統(tǒng)配套儀表準確度參數(shù)測量計量系統(tǒng)配套儀表準確度A級（1.0%）B級（2.0%）C級（3.0%）溫度0.5℃0.5℃1.0℃壓力0.2%0.5%1.0%密度0.25%0.75%1.0%壓縮因子0.25%0.5%0.5%發(fā)熱量0.5%1.0%1.0%工況下體積流量0.75%1.0%1.5%天然氣計量系統(tǒng)

天然氣計量系統(tǒng)直管段要求流量計的前、后直管段必須與流量計同心、同徑，直管段必須嚴格按照直管段技術規(guī)格書中規(guī)定的技術要求進行加工制造。一般渦輪流量計、超聲流量計的前直管段總長度為30D，前直管段可分為2段，長度20D和10D的直管段各1段，在靠進流量計上游10D直管段處安裝整流器；后直管段長度為10D?？装辶髁坑嬊昂笾惫芏伟碨Y/T6143-2004中表2的要求設計。

天然氣計量系統(tǒng)整流器要求在天然氣流量計的前直管段10D處裝有整流器，整流器必須與流量計同心、同徑。整流器的種類、安裝固定方式和加工制造必須嚴格按照整流器技術規(guī)格書中規(guī)定的技術要求進行加工制造。

渦輪流量計宜配管束式整流器，超聲流量計宜配板式整流器。

天然氣計量系統(tǒng)閥門要求在每條并聯(lián)安裝的流量計的上、下游必須安裝截斷閥門，在流量計下游應選用密封性能好的強制密