用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測量天然氣流量 編制說明

1一、工作簡況GB/T21446于2008年正式發(fā)布，其規(guī)范性引用文件自2008年以來大多進(jìn)行了修訂，相關(guān)的技術(shù)內(nèi)容或要求也有一定變化；同時(shí)需結(jié)合最新的JJG640-2016及JJF1059、GB/T35186等標(biāo)準(zhǔn)。GB/T21446-2008主要技術(shù)參考文獻(xiàn)“ISO5167Part2用差壓裝置測量滿管圓形管道中流體流量——孔板”已于2022年已發(fā)布；美國標(biāo)準(zhǔn)AGAReportNo.3Part1“用孔板測量天然氣和其它烴類流體流量——同心方邊孔板流量計(jì)第一部分：通用方程和不確定度指南”和Part3“用孔板測量天然氣和其它烴類流體流量——同心方邊孔板流量計(jì)第三部分：天然氣流量測量應(yīng)用”于2013年進(jìn)行了第四次修訂并發(fā)布，Part2“用孔板測量天然氣和其它烴類流體流量——同心方邊孔板流量計(jì)第二部分：技術(shù)和安裝要求”于2016年進(jìn)行了第五次修訂并發(fā)布，并于2017年和2019年進(jìn)行了兩次勘誤。經(jīng)過對比分析，我國現(xiàn)行有效的21446-2008在孔板流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)實(shí)流校準(zhǔn)、檢驗(yàn)要求、不確定度評定、流量計(jì)算機(jī)技術(shù)要求、物性參數(shù)要求”等方面還需進(jìn)一步完善。因此，迫切需要修訂GB/T21446-2008《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測量天然氣流量》，以增強(qiáng)對天然氣計(jì)量站的技術(shù)指導(dǎo)性、適用性和先進(jìn)性，與國家現(xiàn)行有效的標(biāo)準(zhǔn)體系的一致性，并滿足國家實(shí)現(xiàn)從體積計(jì)量到能量計(jì)量的轉(zhuǎn)變，保障國內(nèi)外天然氣貿(mào)易計(jì)量準(zhǔn)確可靠以及供銷雙方的合法經(jīng)濟(jì)利益，更好的體現(xiàn)天然氣貿(mào)易優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)、公平公正的原則，在國際貿(mào)易中提高話語權(quán)。2、任務(wù)來源根據(jù)油氣計(jì)量及分析方法專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)油氣計(jì)量分委員會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)的國標(biāo)委計(jì)劃[2023]63號(hào)的要求，計(jì)劃號(hào)為20233327-T-469的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測量天然氣流量》(以下簡稱標(biāo)準(zhǔn))修訂由中國石油工程建設(shè)有限公司西南分公司承擔(dān),計(jì)劃2025年完成。3、標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位及參加單位本文件負(fù)責(zé)起草單位為中國石油工程建設(shè)有限公司西南分公司。參加起草單位為中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司、國家石油天然氣管網(wǎng)2集團(tuán)有限公司西氣東輸管道公司、大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司、北京博思達(dá)新世紀(jì)測控技術(shù)有限公司、成都航利（集團(tuán)）實(shí)業(yè)有限公司、北京燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司。4、主要工作過程目前標(biāo)準(zhǔn)草案及編制說明完成，主要工作過程可具體分為以下3個(gè)階段：（1）第一階段：2021年3月至2021年6月工作組于2021年3月根據(jù)油氣計(jì)量及分析方法專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的要求，成立了標(biāo)準(zhǔn)修訂工作組開展前期研究。工作組分析了主要參考文獻(xiàn)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5167Part2和AGAReportNo.3的最新變化，對國內(nèi)外與天然氣孔板流量計(jì)量有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)物性參數(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析研究；對比了國內(nèi)外在天然氣孔板流量計(jì)量方面的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及國內(nèi)的差距，充分考慮目前國內(nèi)天然氣孔板計(jì)量現(xiàn)狀，工作組于2021年5月完成了GB/T21446《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測量天然氣流量》標(biāo)準(zhǔn)前期研究草案初稿。2021年5月召開工作組會(huì)議,討論確定了標(biāo)準(zhǔn)修訂的主要內(nèi)容和分工，開始對標(biāo)準(zhǔn)草案初稿進(jìn)行修改；2021年6月在油氣計(jì)量及分析方法專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)召開的會(huì)議上同意GB/T21446于2022年立項(xiàng)修訂。（2）第二階段：2021年5月至今2022年9月根據(jù)油氣計(jì)量及分析方法專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的要求，編制了國家標(biāo)準(zhǔn)修訂立項(xiàng)建議書等資料。根據(jù)GB/T1.1-2020，完成了GB/T18603-2014的初步修改，并于2024年6月根據(jù)計(jì)量專標(biāo)委2021年5月成都本文件工作組會(huì)議紀(jì)要召開了標(biāo)準(zhǔn)工作組會(huì)議,對形成的標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了討論,近一步明確了修改意見和分工；2024年7月根據(jù)GB/T1.1-2020，進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)草案及其編制說明的編寫，從而形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿初稿和編制說明；2024年8月27日-28日根據(jù)油氣計(jì)量及分析方法專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)油標(biāo)計(jì)專字[2024]6號(hào)文要求，在貴州遵義召開了工作組會(huì)對標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿初稿和編制說明內(nèi)容中存在的分歧和問題進(jìn)行討論，根據(jù)討論結(jié)果進(jìn)行修改完善，形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。2024年8月完成工作組草案，5、國家標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及其所做的工作本文件主要起草人為組成。各主要起草人所做工作如下：二、編寫原則和主要內(nèi)容1、標(biāo)準(zhǔn)編制原則3本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》給出的規(guī)則起草。根據(jù)工作組對國際國內(nèi)有關(guān)天然氣孔板計(jì)量系統(tǒng)的最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展研究，從標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性和適用性出發(fā)修訂本文件。修訂時(shí)充分考慮天然氣介質(zhì)的特殊性及我國天然氣計(jì)量長期實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)和做法，考慮國家標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)性，做到執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的循序漸進(jìn)性。同時(shí)，考慮到標(biāo)準(zhǔn)修訂既要吸收國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，又要考慮國情及標(biāo)準(zhǔn)的連續(xù)性，增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性、適用性與可操作性。2、標(biāo)準(zhǔn)制訂的意義本文件的制定是為了保證天然氣生產(chǎn)及利用企業(yè)的計(jì)量公平合理，提高依法計(jì)量水平，實(shí)現(xiàn)天然氣計(jì)量的科學(xué)管理，確保天然氣孔板計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。本文件加快了天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量技術(shù)與國際接軌，統(tǒng)一了我國天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)量計(jì)算方法，提高了天然氣孔板計(jì)量準(zhǔn)確度，減少供需雙方的計(jì)量糾紛，滿足天然氣開發(fā)、輸送、利用等方面的需要。3、標(biāo)準(zhǔn)修訂主要內(nèi)容的確定在本文件2008版的基礎(chǔ)上，結(jié)合對我國多年來實(shí)施本文件的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查研究情況；通過對大量資料的收集和分析，在充分掌握第一手資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂工作；結(jié)合規(guī)范性引用文件的最新發(fā)布實(shí)施情況、國內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的最新技術(shù)要求，對標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容修訂如下：3.1第一章“范圍”本章主要內(nèi)容與GB/T21446-2008基本一致，但將“本文件不適用于孔板開孔直徑小于12.5mm，測量管內(nèi)徑小于50mm和大于1000mm，直徑比小于0.1和大于0.75，管徑雷諾數(shù)小于5000的場合。”改為“本文件適用于適用于孔板開孔直徑大于等于12.5mm，測量管內(nèi)徑大于等于50mm且小于等于1000mm，直徑比大于等于0.1且小于等于0.75的場合”。3.2第二章“規(guī)范性引用文件”根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正文中的引用情況，增加了近十年來新制定的國家和行業(yè)天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)量技術(shù)規(guī)范等，更改了規(guī)范性引用文件，主要增加了GB/T35186天然氣計(jì)量系統(tǒng)性能評價(jià)和GB/T30491天然氣熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算等。3.3第三章“術(shù)語和符號(hào)”依據(jù)GB/T1.1和新發(fā)布的GB/T8423.4石油天然氣工業(yè)術(shù)語第4部分：油氣計(jì)量與分析，對本章術(shù)語和符號(hào)進(jìn)行了更改；同時(shí)結(jié)合天然氣流量積算儀的測量對象，增加了天然氣流量積算儀的定義。3.4第四章“結(jié)構(gòu)和原理”4本章為增加的章節(jié)，但主要內(nèi)容與GB/T21446-2008的5.1、8.1基本一致。3.5第五章“測量的一般要求”本章為GB/T21446-2008的第4章內(nèi)容，刪除了“測量的一般要求”中的標(biāo)準(zhǔn)參比條件，列入第9章并進(jìn)行了修改（見第5章和9.1，2008年版的4.3）；同時(shí)將“氣流通過節(jié)流裝置的流動(dòng)應(yīng)是保持亞音速的，穩(wěn)定的或僅隨時(shí)間緩慢變化的，本文件不適用于脈動(dòng)流的流量測量。”修改為“氣流通過節(jié)流裝置的流動(dòng)應(yīng)是保持亞音速的，穩(wěn)定的或僅隨時(shí)間緩慢變化的，流動(dòng)產(chǎn)生的變化應(yīng)符合公式（1）的要求。本文件不適用于脈動(dòng)流的流量測量?！?，即增加了流動(dòng)產(chǎn)生變化的計(jì)算公式。3.6第六章“安裝要求”結(jié)合我國多年來實(shí)施GB/T21446標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際情況和ISO5167等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，增加了“直管段毗鄰孔板的上游10D或流動(dòng)調(diào)整器后和下游4D的直管部分允許采用打磨的方式進(jìn)行通道處理”（見6.1.2，2008年版的5.1.2）；增加了“在10D之外如果臺(tái)階上游直徑大于臺(tái)階下游直徑，則允許的直徑差或臺(tái)階可由2%增加到6%，臺(tái)階兩側(cè)管道的直徑應(yīng)在0.98D和1.06D之間”；更改了孔板與阻流件之間所允許的直管段長度要求表中在同一平面上的兩個(gè)45°彎頭間的距離要求（見6.3.7，2008年版中5.3.7的表2）；取消了Zanker整流板的合格性試驗(yàn)要求（見6.4.4.1，2008年版的5.4.4.1）3.7第七章“孔板及孔板夾持器的技術(shù)要求”本章主要內(nèi)容與GB/T21446-2008的6章基本一致，將本章標(biāo)題改為孔板及孔板夾持器的技術(shù)要求，參考ISO5167中5.2.2.4“取壓孔的中心線與管道中心線90°相交，任何情況下都應(yīng)在垂直線的3°以內(nèi)”，增加了垂直度的量化值即“垂直度偏差不大于3°”(見7.2.1.3，2008年版的6.2.1.3)。3.8第八章“檢驗(yàn)要求”本章主要內(nèi)容與GB/T21446-2008的7章基本一致，根據(jù)我國天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)使用實(shí)際和JJG640的要求，增加了系數(shù)檢定和實(shí)流校準(zhǔn)后修正系數(shù)的使用要求（見8.2，2008年版的7.2）。3.9第九章“流量計(jì)算方法”依據(jù)新發(fā)布的JJF1993—2022《天然氣能量計(jì)量技術(shù)規(guī)范》，更改了標(biāo)準(zhǔn)參比條件（見9.1，2014年版的4.1）；將測量使用范圍更改為使用條件（見9.1，2008年版的8.2）。3.10第十章“天然氣流量測量的不確定度估算”根據(jù)GB/T35186、JJF1059-2012，修改完善第9章中流量測量不確定度計(jì)算。刪除了不5確定度定義說法（見第10章，2008年版的9.1）更改了質(zhì)量流量測量不確定度計(jì)算公式（見10.1，2008年版的9.2.2）。3.11附錄A“天然氣主要物理參數(shù)確定和流量計(jì)算常用表”該附錄為原附錄A，技術(shù)內(nèi)容做了適當(dāng)修改。a、為保持計(jì)算方法的嚴(yán)謹(jǐn)性，將公式A.1的系數(shù)1.27改為4/π（1.27323954473516其后的推導(dǎo)公式做了相應(yīng)修改。按照GB/T11062-2020的數(shù)據(jù)，計(jì)算干空氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件（20℃、0.101325MPa）下的密度為1.20455653391212kg/m3（中間數(shù)據(jù)，最好不取舍）。則公式A.3中系數(shù)1.53應(yīng)為1.533689013，保留6位有效數(shù)，1.53369；b、結(jié)合GB/T30491.1、ISO20765-2:2015、ISO20765-5:2022增加了3種天然氣等熵指數(shù)的算法；c、壓縮因子算法中增加了GB/T30491.1（見A.1.4.1，2008年版的A.1.4.1）；d、根據(jù)ISO20765-5:2022在天然氣動(dòng)力粘度算法中增加了2種算法GB/T30491.1（見A.1.1.3，2008年版的A.1.1.3）；e、根據(jù)GB/T11062-2020對天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條下的壓縮因子計(jì)算公式作了修改（見A.1.2，2008年版的A.1.2同時(shí)對表A.3.2天然氣物性數(shù)據(jù)表進(jìn)行了修改，增加了表A.3.1天然氣物性參數(shù)（來自于ISO20765.5-2022）。3.12附錄B“參數(shù)測量及信號(hào)管路”該附錄為原附錄C，技術(shù)內(nèi)容基本一致。根據(jù)天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)現(xiàn)場計(jì)量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及GB/T26801-2011/ISO2186:2007的要求，將本附錄名稱“參數(shù)測量及訊號(hào)引線”改為“參數(shù)測量及信號(hào)管路”，同時(shí)修改了導(dǎo)壓管長度和內(nèi)徑表（見表B.1，2008年版的C.1）。3.13附錄C“流動(dòng)調(diào)整器性能測試”該附錄為原附錄B，技術(shù)內(nèi)容基本一致。原內(nèi)容為翻譯，只對部分文字進(jìn)行了重新梳理。3.14附錄D“節(jié)流裝置在使用中出現(xiàn)部分偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的處理”該附錄為原附錄D，技術(shù)內(nèi)容基本一致。3.15附錄E“天然氣孔板流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)的實(shí)流校準(zhǔn)”根據(jù)國內(nèi)二十多年來天然氣流量計(jì)實(shí)流校準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)和GB/T35186、JJF1059-2012要求，將本附錄名稱“天然氣孔板流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)的在線校準(zhǔn)”改為“天然氣孔板流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)的實(shí)流校準(zhǔn)”，并對本附錄內(nèi)容重新進(jìn)行梳理編寫。3.16附錄F“天然氣流量計(jì)算和設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例”該附錄與原附錄F技術(shù)內(nèi)容基本一致。按照本文件正文和附錄A的修訂內(nèi)容，對等熵指6數(shù)、動(dòng)力粘度、不確定度等進(jìn)行了修改計(jì)算。3.17附錄G“天然氣流量計(jì)算和設(shè)計(jì)計(jì)算程序框圖”該附錄為原附錄G，技術(shù)內(nèi)容一致。結(jié)合前幾章修訂內(nèi)容，對計(jì)算格式和程序框圖做相應(yīng)修改。3.18附錄H“天然氣流量積算儀基本技術(shù)要求”結(jié)合近二十年來技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，修改完善資料性附錄H，將附錄名稱油“流量計(jì)算機(jī)技術(shù)要求”更改為“天然氣流量積算儀基本技術(shù)要求”。依據(jù)JJG1003并結(jié)合天然氣流量積算儀的測量對象，給天然氣流量積算儀的結(jié)構(gòu)和原理作出描述；增加了表H.1流量積算儀準(zhǔn)確度等級(jí)與最大允許誤差、表H.2技術(shù)流量積算儀功能單元或測量通道最大允許誤差以控制積算儀的計(jì)量性能；增加了功能要求和流量算法（數(shù)學(xué)模型）內(nèi)容。三、主要試驗(yàn)驗(yàn)證情況和預(yù)期達(dá)到的效果1、標(biāo)準(zhǔn)的研究重點(diǎn)本文件的研究重點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)孔板的結(jié)構(gòu)形式、基本原理、技術(shù)要求；節(jié)流裝置的取壓方式、使用方法、安裝和操作條件、檢驗(yàn)要求以及實(shí)流校準(zhǔn)、流量積算儀等技術(shù)要求；天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下體積流量和能量流量、質(zhì)量流量以及測量不確定度的計(jì)算方法、不確定度估算等。2、主要試驗(yàn)驗(yàn)證情況和預(yù)期達(dá)到的效果（1）主要試驗(yàn)驗(yàn)證本次修訂的主要內(nèi)容不涉及標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的安裝條件，因此試驗(yàn)驗(yàn)證主要是驗(yàn)證實(shí)流校準(zhǔn)對保證標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)現(xiàn)場計(jì)量準(zhǔn)確可靠性的作用。選擇了DN150-DN350的10臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)，分析實(shí)測流出系數(shù)與實(shí)流校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)計(jì)算的理論流出系數(shù)的差異，驗(yàn)證實(shí)流校準(zhǔn)對于減少標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置流出系數(shù)的系統(tǒng)偏差的作用。試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果說明，經(jīng)實(shí)流校準(zhǔn)后，最大可將標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置流出系數(shù)的系統(tǒng)偏差減少1.3%，驗(yàn)證了實(shí)流校準(zhǔn)對減少流出系統(tǒng)的系統(tǒng)偏差有非常重要的作用。重要計(jì)量場合用的孔板流量計(jì)節(jié)流裝置應(yīng)進(jìn)行實(shí)流校準(zhǔn)，并應(yīng)用實(shí)流校準(zhǔn)的流出系數(shù)才能降低實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)偏差。7表1一臺(tái)DN250標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果表2一臺(tái)DN200標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)流校準(zhǔn)流出系數(shù)Cd理論流出系數(shù)Cd0流出系數(shù)相對偏差%0.60030.60350.54%0.60040.60360.53%0.60080.60390.53%0.60040.60450.68%0.59980.60490.85%表3一臺(tái)DN300標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)流校準(zhǔn)流出系數(shù)Cd理論流出系數(shù)Cd0流出系數(shù)相對偏差%0.60150.60050.60090.6005-0.07%0.59870.60070.34%0.60160.60100.60190.6016-0.05%表4一臺(tái)DN150標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)流校準(zhǔn)流出系數(shù)Cd理論流出系數(shù)Cd0流出系數(shù)相對偏差%0.61100.6036-1.21%0.61190.6037-1.34%0.61120.604080.61120.60450.61220.6050表5一臺(tái)DN350標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)流校準(zhǔn)流出系數(shù)Cd理論流出系數(shù)Cd0流出系數(shù)相對偏差%0.60040.60290.41%0.60150.60310.26%0.60250.60330.60200.60370.28%0.60260.60390.22%表6一臺(tái)DN150標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)流校準(zhǔn)流出系數(shù)Cd理論流出系數(shù)Cd0流出系數(shù)相對偏差%0.59880.60360.80%0.60230.60380.26%0.60310.60410.60330.60480.25%0.60370.60510.24%表7一臺(tái)DN300標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)流校準(zhǔn)流出系數(shù)Cd理論流出系數(shù)Cd0流出系數(shù)相對偏差%0.59690.60000.53%0.59720.60010.49%0.59890.60020.22%0.60050.6004-0.02%0.60080.6006-0.02%表8一臺(tái)DN200標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)流校準(zhǔn)流出系數(shù)Cd理論流出系數(shù)Cd0流出系數(shù)相對偏差%0.60180.60270.60140.60280.22%0.60150.60300.25%90.60120.60350.38%0.60140.60390.41%表9一臺(tái)DN300標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置實(shí)流校準(zhǔn)結(jié)果實(shí)流校準(zhǔn)流出系數(shù)Cd理論流出系數(shù)Cd0流出系數(shù)相對偏差%0.59720.60000.47%0.59720.60010.50%0.597