SYT 6660-2021 用旋轉容積式氣體流量計測量天然氣流量-PDF解密

中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準Measurementofnatur2021—11-16發(fā)布2022—02—16實施國家能源局發(fā)布I前言 12規(guī)范性引用文件 13術語、定義和符號 13.1術語和定義 1 24測量原理 3 35.1量程比 35.2最大工作壓力 35.3工作溫度范圍 35.4其他 36計量性能要求 36.1概述 36.2流量計準確度等級和重復性 46.3壓力損失 47流量計要求 47.1通用要求 47.2抗腐蝕要求 47.3強度及嚴密性 47.4短期過載 47.5壓力變化率 47.6流量計的輸出裝置 47.7脈沖發(fā)生器 57.8長度和口徑 57.9外觀要求 57.10智能流量計 5 68安裝要求、使用及維護 68.1安裝環(huán)境 68.2安裝要求 78.3使用與維護 7Ⅱ9流量計算及測量不確定度估算 8 89.2體積流量計算 9.3質量流量計算 9.4能量流量計算 9.5流量測量不確定度估算 附錄A(規(guī)范性)實流校準 21本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草本文件代替SY/T6660—2006《用旋轉容積式氣體流量計測量天然氣流量》,與SY/T6660—2006相比，主要技術變化如下：——更改了“范圍”相關內容，改寫了適用的天然氣組成和真實相對密度范圍，并增加了標準適用于口徑不超過DN200,最大流量不超過1600m2/h,參比條件調整至第9章，刪除了壓力說明(見第1章，2006年版的第1章);——更改了規(guī)范性引用文件并對應修改了相應內容(見第2章，2006年版的第2章);——增加了一體化智能流量計和量程比的定義(見3.1.2和3.1.3); 更改了量程比要求(見5.1,2006年版的5.1);——最大工作壓力提升至2.5MPa(見5.2,2006年版的5.2);——更改了其他相應內容(見5.4,2006年版的5.4);——將“誤差”和“重復性”合并為“流量計準確度等級和重復性”,且將重復性修改為不應超過工況體積流量最大允許誤差絕對值的1/3,并刪除了準確度等級中0.2級及表3分界流量(見6.2,2006年版的6.2和6.3);——增加了流量計信號輸出中能量計量的要求，以及遠程通信協(xié)議和標準接口有關內容(見 -增加了智能旋轉容積式流量計支持能量/熱值的顯示功能，具備儀表系數(shù)多點修正功能，參數(shù)設置可靠保存和不可更改的操作事件記錄功能的要求(見7.10.1);——增加了流量計信號輸出的通信方式要求(見7.10.4.2);——增加了流量計的電源要求(見7.10.5);——更改了對取壓口和取溫口的相關要求(見8.2.2和8.2.3,2006年版的8.2.2和8.2.3);——更改了對潤滑油的相關技術要求(見8.3.1,2006年版的8.3.1)——增加了“常規(guī)維護”和“定期維護”,并將“檢定”合并至“定期維護”相關技術要求，增加了定期維護中關于智能流量計溫度和壓力傳感器進行檢定或校準的結構和功能設計要求，并增加了氣質參數(shù)保存時間要求(見8.3.4和8.3.5,2006年版的8.3.4); -增加了關于標準參比條件的內容(見9.1);——更改了不確定度估算中各標準不確定度的表達方式，更改了發(fā)熱量標準不確定度、標準參比條件下壓縮因子和密度標準不確定度取值(見9.5,2006年版的9.4);——更改了實流校準測試內容相關技術要求(見A.3.2,2006年版的A.3.2);——更改了支持多種校準系數(shù)確認方法的功能要求(見A.4,2006年版的A.4);——更改了校準證書的包含信息(見A.6,2006年版的A.6)。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由石油工業(yè)標準化技術委員會油氣計量及分析方法專業(yè)標準化技術委員會提出并歸口。本文件起草單位：國家石油天然氣大流量計量站成都分站、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司、中國石油工程建設有限公司西南分公司、中國石油化工股份有限公司新疆煤制氣天然氣外輸管道有限責任公司湖廣分公司、中國石油天然氣股份有限公司天然氣銷售分公司、國家石油天然氣管網集團有限公司西氣東輸分公司、中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化限公司、浙江蒼南儀表集團股份有限公司、中國石油天然氣集團公司天然氣質量控制和能量計量重點本文件主要起草人：黃敏、何敏、張強、黃和、韋顏、陳曉科、黃忠華、袁志華、張智、謝富——2006年首次發(fā)布；1用旋轉容積式氣體流量計測量天然氣流量本文件規(guī)定了用于測量天然氣流量的旋轉容積式流量計(以下簡稱“流量計”)的測量原理、操作條件、計量性能、技術要求、使用、安裝、維護、實流校準方法，并給出了氣體質量流量和標準參比條件下的體積流量及能量流量的計算方法和不確定度估算方法。本文件適用于使用口徑不超過DN200,操作條件下最大流量不超過1600m/h的容積式流量計，測量組成在GB17820和GB/T17747(所有部分)范圍內，且真實相對密度為0.55～0.80的天然氣流量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB3836.4爆炸性環(huán)境第4部分：由本質安全型“i”保護的設備GB/T4208外殼防護等級(IP代碼)GB/T11062天然氣發(fā)熱量、密度、相對密度和沃泊指數(shù)的計算方法GB/T13610天然氣的組成分析氣相色譜法GB/T17747(所有部分)天然氣壓縮因子的計算GB/T18603天然氣計量系統(tǒng)技術要求GB/T35186天然氣計量系統(tǒng)性能評價JJG633氣體容積式流量計檢定規(guī)程3術語、定義和符號3.1術語和定義下列術語和定義適用于本文件。旋轉容積式氣體流量計rotarydisplacementgasmeter(RDmeter)通過元件旋轉排除固定量的氣體，不斷累加并記錄其容積，并由指示設備顯示流量的流量計。自帶壓力、溫度傳感器和流量積算儀，能夠實時顯示標準參比條件下流量的流量計。2在最大允許誤差范圍內流量計的最大流量qmu和最小流量qm之比。流量范圍flowraterange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要求。氣體流過流量計造成的不可恢復的壓力降。在最大流量和最小流量間的流量值，它將流量范圍分割成最大允許誤差不同的兩個區(qū)，即“高區(qū)流量計完成一個工作循環(huán)所排出的氣體體積，即除指示裝置和中間傳動機構外，所有運動部件運動一次回到初始位置時排出的氣體體積。本文件所用的常用符號見表1。表1符號DmPTKQ9E?pG能量流量ZuU3表1(續(xù))符號單位符號M與f參比條件下的參數(shù)，下標m代表質量，下標v代表體積，下標e旋轉容積式氣體流量計主要由流量計表體、旋轉元件和顯示裝置組成。的殼體內有一個計量室，計量室內有一對或兩對可以相切旋轉的旋轉元件，在流量計殼體外面與兩個旋轉元件同軸安裝了一對驅動齒輪，它們相互嚙合使兩個旋轉元件可以相互聯(lián)動，就不斷有流體被測量元件分隔并從進口到出口。根據(jù)計量室空間的容積(周期體積),記錄旋轉元件的轉動次數(shù)，則可流量計的量程比應不低于10:1。流量計最大工作壓力一般不宜超過2.5MPa。流量計工作溫度范圍至少滿足-10℃~40℃。最大工作壓力和工作溫度范圍應由生產廠家設計并標識在流量計上，每一臺流量計應滿足第7章的技術要求，并應遵守第8章的安裝要求，必要時參見附錄A進行46.2流量計準確度等級和重復性流量計的準確度等級和重復性見表2。1.0級1.5級2.5級最大允許誤差流量計制造商應給出以密度為1.2kg/m3的空氣為介質，流量計在q下的最大壓損值。7流量計要求流量計應具備防水、抗腐蝕和外力沖擊等的能力。與氣體直接接觸的流量計的軸承和機械驅動裝置應采取保護措施以防止氣體中的雜質進入。流量計所有與介質接觸的部件應選用幾何尺寸穩(wěn)定、適用于天然氣的材料制造，用于其他場合的流量計應向廠家咨詢。流量計的所有外部零件應用抗腐蝕的材料制造或者用適合在天然氣工業(yè)典型大氣環(huán)境中使用的抗腐蝕涂層進行保護，涂層需附著力強，不易脫落。7.3強度及嚴密性流量計在出廠前應按相關標準經強度和嚴密性試驗合格。流量計應能在1.25q流量下運行30min而不損壞，并且不影響流量計的性能。制造廠應對安裝、啟動、維護和工作期間流量計的降壓和升壓速率給予明確的說明。流量計的輸出裝置可以是機械顯示裝置或電子顯示裝置，當輸出裝置為機械顯示裝置時，可顯示累計通過流量計的總量；當為電子顯示裝置時，應能顯示通過流量計的瞬時、累積體積流量及能量流量。計量單位應清晰地標志在顯示裝置的適當位置。顯示裝置應可靠封緘，不可隨意調整。5顯示裝置的數(shù)字應有足夠的位數(shù)，其容量應滿足相當于流量計在最大流量下運行至少1年通過的流體總量。顯示裝置應有可靠的結構，當安裝在流量計上時，應能在規(guī)定的溫度范圍內正常工作。電子顯示裝置上的數(shù)字在較強的光照下應清晰可見。流量計可以裝有能夠發(fā)生低頻或高頻脈沖的裝置，這個裝置稱為脈沖發(fā)生器，它可以作為流量計一個完整的部分，或者作為一個附件，或者作為一個結合體。脈沖值在出廠時由廠家設定或由檢定給出，通常以以下的形式表示：“1m3=……脈沖”表示每單位體積發(fā)出的脈沖數(shù)。從流量計示值與脈沖發(fā)生位置之間的傳動比可以計算脈沖值，脈沖值至少要保留6位有效數(shù)字。生產廠家需提供計算脈沖值的檢驗方法，計算出的脈沖值在檢驗時與指定值差值不應超過制造廠應給出各個壓力等級和口徑下的流量計表體的標準長度。流量計的外表應整潔、美觀，表面應有良好的處理，流量計的外表不應有毛刺、刻痕、裂紋、銹蝕、霉斑或涂層剝落現(xiàn)象。所有文字、符號和標志應鮮明、清晰，不易脫落。智能流量計通常宜具備以下功能：——就地顯示被測介質的壓力、溫度、標準參比條件下瞬時流量和累積流量、操作條件下瞬時流量和累積流量、能量/熱值；——數(shù)據(jù)通信功能；——數(shù)據(jù)存儲功能；——參數(shù)設置及管理權限設置功能，參數(shù)設置記錄(時間、設置前參數(shù)、設置后參數(shù)等)應可靠保存，并能便于讀??；——流量計儀表系數(shù)應支持多點修正功能，影響計量結果的可調部位應能可靠鉛封；——不可更改的操作事件記錄功能。壓力傳感器取壓口應符合8.2.2的規(guī)定。溫度傳感器應安裝在流量計流量傳感器的下游端。6應具備自動采集流體壓力、溫度的功能，并實時計算標準體積流量和能量。天然氣的壓縮因子應按9.2.3推薦的方法計算。輸出裝置應能顯示壓力、溫度、標準參比條件及操作條件下瞬時體積流量和體積累積量，顯示瞬時能量和能量累積量。流量計具備遠傳通信功能情況下應提供通信協(xié)議和接口形式及相關文件，且應具有下列輸出信號：a)代表操作條件下體積流量的頻率信號；b)串行通信數(shù)據(jù)接口，例如RS232、RS485或等效接口。流量計至少應能存儲三年內每天的累積流量、最近1000條的瞬時流量數(shù)據(jù)，瞬時流量數(shù)據(jù)一般包括時間、壓力、溫度、標準參比條件下瞬時流量和累積量、操作條件下瞬時流量和累積量，瞬時流量和累積量至少應以體積及能量的方式存儲。流量計應配置內置電源，也可接入外電源供電。流量計的內置電池應連續(xù)工作3年以上，并具有欠壓報警功能。無論是否有外電源供電，內置電源應能保證流量計正常運行和數(shù)據(jù)安全。7.11電氣安全要求流量計的所有電氣部件應進行嚴格的測試和老化處理。脈沖發(fā)生器的使用應遵守GB3836.1和GB3836.4的規(guī)定進行安全操作。用戶也可指定流量計應滿足的防爆等級，以適應更加安全的安裝要求。連接件應至少符合GB/T4208中IP65的保護等級，并能裝備用電防護線路，全部插座連接應有保護套，電纜護套、橡膠、塑料和其他裸露部分應耐紫外光、油脂和阻燃。8安裝要求、使用及維護8.1安裝環(huán)境流量計使用的環(huán)境溫度應按5.3的要求，同時應根據(jù)安裝點具體的環(huán)境及操作條件，對流量計采取必要的隔熱、防凍及其他保護措施(如遮雨、防曬等)。流量計在低于-10℃工作環(huán)境下使用，應安裝保溫伴熱裝置。流量計的安裝應遠離振動環(huán)境。在安裝流量計及其相關的連接導線時，應避開可能存在電磁干擾或較強腐蝕性的環(huán)境，否則應咨詢制造廠家并采取必要的防護措施。選擇的安裝位置應便于流量計的維護及檢修。78.2安裝要求流量計的安裝應符合使用說明書的要求，按流量計安裝標記進行安裝，垂直安裝時應保證氣流由上而下流過流量計。安裝流量計前應對管道進行清洗和吹掃，以防止管道中的雜物進入流量計。應保證流量計法蘭與直管段和過濾器法蘭同軸安裝，安裝后不應對流量計產生附加應力。應確保流量計入口的氣流為充分發(fā)展流，安裝位置宜避免脈動干擾、氣體回流等現(xiàn)象。其他安裝要求應符合GB/T18603的相關內容。在流量計本體入口處測量壓力，所測壓力為工作壓力。取壓口直徑不小于3mm。第二個取壓口可在流量計的下游。取壓口應確保連接端不伸入氣流中。流量計上任何壓力測試點或取壓口均應配置適當?shù)拿芊饧毫x表可直接安裝在管道上或通過導壓管安裝，但應確保不伸入氣流中。當通過導壓管安裝時，導壓管內徑不小于7mm,且不大于13mm,導壓管長度宜盡量短。安裝取壓短管時，密封材料不應擠入取壓口內。宜在流量計本體適當位置設置取溫口用于安裝溫度傳感器。若流量計本體無溫度測量單元，宜在流量計下游直管段上測量溫度，其離流量傳感器的距離宜在5D內，且在任何出口閥或限流器的上游。當流量計帶有溫度測量單元時，應將其視為流量計的一部分。流量計上游應安裝適宜的過濾器，其結構和尺寸應能保證可以通過最大流量而且產生的壓力損失盡可能小。安裝過濾器前應對管道進行清洗和吹掃，以防止管道中的固體物堵塞過濾器。當維修流量計和過濾器，不可中斷氣體輸送時，宜考慮備用措施。應設有適宜的防雷裝置，并符合GB/T18603的要求。流量計正確安裝后，使用前應加注符合流量計性能要求的潤滑油。潤滑油顏色和油位異常時應及時更換或加注，加注量和加注方法按流量計說明書要求進行。89標準參比條件下的瞬時體積流量按公式(3)或公式(4)進行計算：方程。編程用數(shù)學模型參見GB/T17747(所有部分)。標準參比條件下的氣體壓縮因子Z也可按GB/T11062確定，其值按公式(7)計算：當天然氣計量系統(tǒng)為非貿易計量系統(tǒng)或屬于符合GB/T18603規(guī)定的準確度為C級要求時，可按AGANX-19計算F值。計算方法和公式可參見GB/T21446。質量流量按公式(8)計算：式中：9m——瞬時質量流量；式中：q——瞬時能量流量；H——標準參比條件下的體積高位發(fā)熱量(可采用直接測量或按GB/T11062計算);A——標準參比條件下的質量高位發(fā)熱量(可采用直接測量或按GB/T11062計算)。根據(jù)公式(3),因為各不確定度分量靈敏系數(shù)均為1,因此可用公式(11)估算標準參比條件下量儀表性能按公式(15)估算；測量儀表性能按公式(15)估算；u(Z)——操作條件下壓縮因子的標準不確定度，由于u(Z)計算時0.05%,采用AGANX-19則取0.25%;擴展不確定度按公式(12)計算。根據(jù)公式(9)可用公式(14)估算標準參比條件下能量流量測量合成標準不確定度。擴展不確定度按公式(12)計算。絕對靜壓或熱力學溫度測量不確定度按公式(15)估算：式中：K——靜壓測量儀表或溫度測量儀表的量程；A.1通則用于天然氣貿易計量的流量計在使用前、修理后和使用中達到檢定周期時應按JJG633進行檢定。在流量計檢定合格的基礎上，為減少其測量誤差，推薦按本附錄進行實流校準。在有條件的情況校準前，應將被校流量計安裝在校準裝置上一起進行嚴密性試驗。試驗介質為空氣、天然氣等氣體，試驗壓力至少應為最高校準壓力且小于被校流量計的最大工作壓力。在試驗壓力下至少穩(wěn)壓A.2.3安裝條件流量計的安裝應符合使用說明書的要求，流量計的取壓口和溫度計插孔應符合8.2.2和8.2.3的根據(jù)實際情況，實流校準流體可采用天然氣或其他氣體，流體能自由流動如使用天然氣進行實流校準，則其氣質應至少符合GB17820二類氣的要求，其物性或物理參數(shù)實流校準時的環(huán)境溫度一般為-10℃~40℃,相對濕度一般為5%～95%,大氣壓力一般為A.3實流校準項目和方法實流校準時，應根據(jù)流量計的實際工作流量范圍確定測試流量點。對于大口徑流量計的實流校準可能達不到上限流量值，用戶與制造廠協(xié)商可指定低于q的實流校準流量范圍，一般宜達到0.8q。在測試過程中，每個校準流量點的實際流量與布點流量相比，除qm、q和q應分別控制在(1～1.1)qmm、(1～1.1)q和(0.9～1)q外，其他校準流量點均應在設定流量點的±5%內。A.3.2.2校準壓力及校準流量點選擇A.3.3測試次數(shù)及時間在校準時，每個流量點應至少測試3次，在條件允許的情況下應測試6次，并取各次測試值的算術平均值作為該測試點的測量結果。每次數(shù)據(jù)采集時間A.3.4預運行實流校準前，整個校準系統(tǒng)應在最大流量下預運行至少5min,待壓力、溫度和流量穩(wěn)定并達到根據(jù)實際情況的不同，確定校準系數(shù)有多種方法：a)算術平均誤差法；b)流量加權平均誤差法；a)在流量計的規(guī)定流量范圍內使用流量加權平均誤差；F=1/(1+Ewu)×100%對僅需一次校準的流量計，修正后宜盡可能使Ewa接近零，通常宜不大于最大允許誤差的(E),再按公式(A.1)計算一個新的EwM值(E),=(100+E?)×F-100