天然氣取樣系統(tǒng)性能評價方法編制說明

一、工作簡況

1、任務來源

本項國家標準的制訂任務來源于全國天然氣標準化技術委員會國氣標委[2022]4號

《關于下達全國天然氣標準化技術委員會2022年標準制修訂計劃的通知》，天然氣標委

會計劃號：天202204，完成年限：2022年1月1日至2023年12月31日。

2022年10月8日國家能源局綜合司文件下達計劃：國能綜通科技[2022]96號《國

家能源局綜合司關于下達2022年能源領域行業(yè)標準制修訂計劃及外文版翻譯計劃的通

知》，計劃號：能源20220076，項目名稱為《天然氣取樣系統(tǒng)性能評價方法》，由全國天

然氣標準化技術委員會(SAC/TC244)歸口，項目下達的起草單位包括：中國石油天然氣

股份有限公司西南油氣田分公司、國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公

司、中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司、中國石油化工股份有限公司天然氣

分公司、中海石油氣電集團有限責任公司、國家管網(wǎng)集團河北建投天然氣有限公司、中

石油中亞天然氣管道有限公司。

2、制定背景

天然氣作為主要的清潔能源之一，在未來能源革命與雙碳目標實現(xiàn)進程中將發(fā)揮重

要作用。GB17820《天然氣》產品標準對技術指標的要求進一步提高，實現(xiàn)了與國際

水平的接軌。加強的產品質量監(jiān)督促進了分析測試水平的提高，同時也應加快對代表性

樣品獲取方法、方式和評價技術的研究。

天然氣取樣標準是天然氣工業(yè)的基礎標準，取樣是否具有代表性將直接影響到天然

氣質量檢測和能量測定結果的準確性。GB/T13609-2017《天然氣取樣導則》和GB/T

30490-2014《天然氣自動取樣方法》僅對取樣系統(tǒng)的范圍、原理、方法和材質等技術內

容進行了研究，而對實際應用中的取樣系統(tǒng)，其安裝位置、取樣點的設計、組成環(huán)路、

運行過程以及相關的質量控制措施等方面，尚缺乏對其能否滿足標準要求的評價機制，

無法對取樣系統(tǒng)的失效情況進行有效監(jiān)測。在滿足管輸天然氣取樣的基本原理并確保其

安全性的前提下，為了盡可能減少取樣誤差，構建一套評價取樣系統(tǒng)技術水平的評價方

法，以當前取樣系統(tǒng)的技術水平和應用現(xiàn)狀為依據(jù)，明確取樣系統(tǒng)可評價的特征或功能

的范圍，著重對其進行能力屬性和功能維度的劃分，以此作為對取樣系統(tǒng)進行定量評價

的依據(jù)，進而對取樣系統(tǒng)的性能進行評定。

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在對商品化的天然氣取樣系統(tǒng)調研發(fā)現(xiàn)，某些取樣系統(tǒng)僅僅只有價格優(yōu)勢，取樣系

統(tǒng)的材質和所達到的技術要求及水準之間，都有著很大的差別，因此，可能通過制定取

樣系統(tǒng)性能評價方法，來構建出一個優(yōu)質優(yōu)價、優(yōu)勝劣汰、公平競爭的良性市場競爭格

局。提倡企業(yè)以自身的能力水平為基礎，去實施更高的技術規(guī)范，引導企業(yè)的產品不斷

創(chuàng)新發(fā)展，讓“良幣驅逐劣幣”，讓質量高的產品成為市場上的優(yōu)先選擇。

3、起草過程

（1）2021年4月：向全國天然氣標準化技術委員會提交了推薦性國家標準項目建議

書和草案，建議制訂天然氣取樣系統(tǒng)性能評價標準；

（2）2021年9月17日：全國天然氣標準化技術委員會召開了標準制修訂項目立項

專家審查會。項目組匯報了立項背景、國內外標準現(xiàn)狀、擬制訂標準的主要技術內容，

經(jīng)審查后，同意立項。同時專家建議標準名稱由申報時的《天然氣取樣系統(tǒng)性能評價規(guī)

范第1部分：在線取樣系統(tǒng)》和《天然氣取樣系統(tǒng)性能評價規(guī)范第2部分：累積取

樣系統(tǒng)》兩個部分合并并修改為改為《天然氣取樣系統(tǒng)性能評價方法》，并在立項建議

書補充說明立項與國家政策的相關性/國內外現(xiàn)狀補充現(xiàn)有研究基礎及ISO標準現(xiàn)狀，

標準草案建議按照GB/T1.1-2020的要求修改格式，范圍中明確取樣系統(tǒng)性能評價包括

定點取樣系統(tǒng)、在線取樣系統(tǒng)和累積取樣系統(tǒng)三個部分，并豐富細化標準內容；

（3）2021年11月-12月，項目組按照審查意見，補充修改立項建議書及標準草案；

（4）2022年3月14日，全國天然氣標準化技術委員會國氣標委[2022]4號《關于下

達全國天然氣標準化技術委員會2022年標準制修訂計劃的通知》下達制訂計劃，天然

氣標委會計劃號：天202204。完成年限：2022年1月1日至2023年12月31日，同時

確定了由西氣東輸分公司南京計量研究中心的周雷作為本標準的首席審查專家；

（5）2022年3月31日，負責起草單位組織召開了《天然氣取樣系統(tǒng)性能評價方法》

標準制訂工作方案審查會，會議形式采用視頻會議，參加單位包括全國天然氣標準化技

術委員會秘書處、國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司、中國石油天然

氣股份有限公司新疆油田分公司、中國石油化工股份有限公司天然氣分公司、中海石油

氣電集團有限責任公司、國家管網(wǎng)集團河北建投天然氣有限公司、中石油中亞天然氣管

道有限公司，以及本標準的首席審查專家（西氣東輸分公司南京計量研究中心周雷）。

項目組對本標準制訂項目的研究背景、研究內容、參與單位與人員的分工進行了匯報。

審查后，專家建議：盡快開展調研工作，對參考單位天然氣取樣系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行調研，

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以便選擇合適的實驗站點，并制定出詳細的評價的工作方案，依據(jù)該評價方案開展對定

點、在線和累積取樣系統(tǒng)的構成、運行、維護和質量管理等環(huán)節(jié)展開詳盡的評價，以確

保取樣系統(tǒng)能夠獲得具有代表性的樣品，為天然氣質量檢驗和貿易交接工作的順利開展

提供支撐。

（6）2022年4月15日，全國天然氣標準化技術委員會組織召開2022年天然氣標準

制修訂項目工作視頻會，會上，審查了項目組的工作方案，落實任務分工，并宣貫了國

家市場監(jiān)督管理局、國家能源局對標準制修訂項目的上報材料、過程資料、標準制修訂

項目的進度要求、工作程序和質量要求、以及首席審查專家的職責和項目管理辦法，要

求項目組嚴格按照相關要求開展工作，提高標準工作質量和效率；

（7）2022年6月28日，國家能源局科技司采用視頻線上會議方式進行了標準立項

審查，會上對項目的必要性、可行性、適用范圍、擬解決的問題、同步制定為國際標準

的可行性、與現(xiàn)行法律、法規(guī)、強制性國家標準及相關標準的協(xié)調配套情況進行了匯報，

針對專家提出的與現(xiàn)有標準的技術差異進行了解釋說明；

（8）2022年6月-8月，以ISO10715、GB/T13609和GB/T30490標準要求及技

術規(guī)范為基礎，從定點取樣系統(tǒng)、在線取樣系統(tǒng)和累積取樣系統(tǒng)從組成結構、各部件安

裝、材質及性能、取樣系統(tǒng)運行過程、樣品代表性、準確性、系統(tǒng)的維護和質量管理等

幾方面出發(fā)，提出定性和量化的指標，完成天然氣取樣系統(tǒng)性能評價方案的編制；

（9）2022年10月8日，國家能源局綜合司下達文件：國能綜通科技[2022]96號《國

家能源局綜合司關于下達2022年能源領域行業(yè)標準制修訂計劃及外文版翻譯計劃的通

知》，計劃號：能源20220076；

（10）2022年9月-2023年4月，牽頭單位和參與單位按照評價方案，開展評價試

驗，各參與單位根據(jù)自身實驗現(xiàn)場的情況，在有條件的情況下，對定點、在線和累積取

樣系統(tǒng)進行評價方法研究；

（11）2023年5月-6月，項目組收集評價試驗資料和數(shù)據(jù)，進行評價資料的全面處

理，修改完善標準草案，并編寫標準的編制說明；

（12）2023年6月，完成標準征求意見稿；

（13）2022年7月27日，西南油氣田分公司節(jié)能節(jié)水計量標委會秘書組織了標準征

求意見稿草案專家審查會，來自中國石油西南油氣田分公司質量安全環(huán)保處、成都天

然氣化工總廠、天然氣研究院的6名專家參與了此項標準審查，從標準文本格式到具體

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的技術內容，以及編制說明的內容方面提出了修改建議；

4、起草單位及起草人所作工作的說明

第一起草人：周理，中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院，

負責項目的設計和規(guī)劃，審核標準資料，指導并協(xié)調現(xiàn)場試驗。

第二起草人：王曉琴，中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究

院，負責評價方案的編制，組織項目工作，協(xié)調各參與單位現(xiàn)場試驗，收集各參與單位

的現(xiàn)場評價資料，負責標準文本和編制說明的編寫；

主要參加人員：

敬豪、王偉杰、陳勇、李曉紅、曾文平、張鐠：中國石油天然氣股份有限公司西南

油氣田分公司天然氣研究院，參與現(xiàn)場評價試驗及審查標準文本；

楊倩：中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司輸氣管理處，負責現(xiàn)場試驗

協(xié)調，開展現(xiàn)場評價實驗；

游經(jīng)明、黎莎：國家管網(wǎng)集團聯(lián)合管道有限責任公司西氣東輸分公司，參與現(xiàn)場評價

實驗，提供3組實驗數(shù)據(jù)；

姜?。褐袊突す煞萦邢薰咎烊粴夥止荆瑓⑴c現(xiàn)場評價實驗，提供2組實

驗數(shù)據(jù)；

林莉莉：中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司，參與現(xiàn)場評價實驗，提供

3組實驗數(shù)據(jù)；

閆國帥：國家管網(wǎng)集團河北建投天然氣有限公司，參與現(xiàn)場評價實驗，提供1組實

驗數(shù)據(jù)；

王華青：中石油中亞天然氣管道有限公司，參與現(xiàn)場評價實驗，提供1組實驗數(shù)據(jù)；

劉冰：中海石油氣電集團有限責任公司，參與現(xiàn)場評價實驗，提供1組實驗數(shù)據(jù)。

二、國家標準編制原則、主要內容及其確定依據(jù)

1、目的和意義

為了確保取樣系統(tǒng)的有效性和可靠性，提高檢測數(shù)據(jù)的測量精度和準確度，對取樣

系統(tǒng)各部分的功能配置及取樣環(huán)節(jié)進行規(guī)范評價，以保證取樣系統(tǒng)的科學性、合理性和

代表性，填補國內對累積取樣系統(tǒng)評價的空白，支撐產品標準GB17820-2018《天然氣》

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和GB/T18603-2014《天然氣計量系統(tǒng)》的順利實施，并為上級主管部門及時作出決策

提供技術支持，為確保天然氣產品質量監(jiān)控和實施能量計量提供有效手段。

目前國內還沒有相關的運行及性能評價規(guī)范，應制定相應的運行規(guī)范標準，以適應

和指導越來越多的取樣系統(tǒng)的使用及性能評價。

2、國家標準編制原則

本文件根據(jù)ISO10715、GB/T13609和GB/T30490標準要求及技術規(guī)范為基礎，

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》、GB/T

20001.4-2015《標準編寫規(guī)則第4部分：試驗方法標準》的規(guī)定起草。同時參考了以下

標準文件，GB/T13609天然氣取樣導則、GB/T13610天然氣的組成分析氣相色譜法、

GB17820天然氣、GB/T18603天然氣計量系統(tǒng)、GB/T20604天然氣詞匯、GB/T

28766天然氣在線分析系統(tǒng)性能評價、GB/T30490天然氣自動取樣方法、GB

3536.1-2010爆炸性環(huán)境第一部分：設備通用要求、JJG700氣相色譜儀、JJG1055在

線氣相色譜儀、JJF1993天然氣能量計量技術規(guī)范，以及現(xiàn)場操作人員關于取樣系統(tǒng)

的操作規(guī)程，為首次制定企業(yè)標準。

3、主要內容及確定依據(jù)

（1）主要內容概述

本標準主要包括6個章節(jié)，包括范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、取樣系統(tǒng)性

能評價原則和技術要求、取樣系統(tǒng)性能評價指標及程序、評價結果和時間。

（2）主要內容確定依據(jù)

①取樣系統(tǒng)評價的范圍的確定

根據(jù)ISO10715和GB/T13609等標準，對天然氣進行取樣分為兩種方式，即直接

取樣和間接取樣。在取樣過程中，直接取樣即就是在線取樣，而間接取樣以分為兩種，

即定點取樣和累積取樣。所以，在對取樣系統(tǒng)進行評價時，評價的對象主要是定點取樣、

在線取樣和累積取樣系統(tǒng)，而取樣系統(tǒng)評價主要是針對在進行自產產品檢驗、天然氣貿

易交接計量和輸配計量過程中發(fā)生的取樣行為，評價的對象主要是管道中輸送的單一流

體單一氣源或多氣源混輸?shù)妮斔徒橘|。因此，取樣系統(tǒng)評價的范圍主要涉及定點取樣、

在線取樣、累積取樣系統(tǒng)性能評價的內容和方法。

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②取樣系統(tǒng)性能評價原則的確定

在實際場站建立的取樣系統(tǒng)（定點取樣系統(tǒng)參見圖1、在線取樣系統(tǒng)參見圖2、累

積取樣系統(tǒng)參見圖3），要從取樣系統(tǒng)的取樣位置的設計、取樣點的安裝、取樣探針的設

計和安裝、取樣回路的構成和部件、取樣材料的要求、取樣方法的適應性、取樣系統(tǒng)的

運行、維護和質量管理等各方面，采用符合ISO10715、GB/T1360和GB/T30490標

準的技術要求，對取樣系統(tǒng)的運行、維護和質量管理進行全面的評價，以確保取樣系統(tǒng)

獲得代表性樣品。

圖1定點取樣系統(tǒng)現(xiàn)場安裝圖

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圖2在線取樣系統(tǒng)現(xiàn)場安裝圖

圖3累積取樣系統(tǒng)現(xiàn)場安裝圖

③取樣技術要求確定

關于定點、在線、累積取樣系統(tǒng)，根據(jù)ISO10715、GB/T1360和GB/T30490標

準的規(guī)定，三個取樣系統(tǒng)都要遵守一些技術要求，比如取樣系統(tǒng)的取樣位置設計、取樣

探針安裝及設計、取樣探頭的保溫、取樣系統(tǒng)的材料及系統(tǒng)構成部件的材質、取樣容器

的使用、選擇、安裝及清洗、取樣系統(tǒng)的密封性、取樣系統(tǒng)工作環(huán)境和工作壓力、電氣

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設施的防爆及運行過程的資質和安全質量管理等，是三種取樣系統(tǒng)的共同需求，可以對

其進行統(tǒng)一，形成一種通用的技術條款，為三種取樣系統(tǒng)中所共有的各部分提供關于一

般技術要求是否符合的指導。

a)定點取樣系統(tǒng)技術要求確定

在定點取樣系統(tǒng)的技術要求方面，根據(jù)ISO10715和GB/T1360標準的規(guī)定，如果

要獲得具有代表性的樣品，那么定點取樣系統(tǒng)的結構就必須是完整，所以，對定點取樣

系統(tǒng)的各個組成部件進行了詳細的說明，組成部件包括但不限于取樣探頭或壓力表接

口、傳輸導管、減壓閥、過濾器、保溫設施、取樣容器（鋼瓶、玻璃瓶、氣袋等）。此

外，以現(xiàn)場的取樣條件為基礎，規(guī)定定點取樣方法可采用控制流量法、抽空容器法、預

充氦氣法、移動活塞氣瓶法、保溫、保壓法等不同方法。對于取樣容器，當采集的壓力

超過0.2MPa時，注意能將氣袋作為取樣容器。當前，天然氣場站定點取樣常見的容器

包括了以下幾種類型：抗硫不銹鋼瓶、不銹鋼瓶、鋁合金瓶、氣袋等（參見圖4）。因為

在取樣容器中容易殘留上一次的待測樣品，所以，對于定點取樣容器，必須要有一套與

之相匹配的樣品清洗裝置以及相應的操作規(guī)程，在高于80℃的高溫下，使用氮氣或空氣，

以抽空排氣法清洗取樣容器，若取得的樣品并不用于貿易交接，而是被用于自產產

圖4定點采樣常用取樣容器

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圖5定點取樣容器清洗裝置及相應作業(yè)文件

品的質量檢驗，并且無與之相匹配的樣品清洗裝置，可在采樣之前，用待測樣品徹底沖

洗取樣容器的方式來獲得樣品。樣品清洗裝置（見圖5）。對定點取樣系統(tǒng)的檢驗，可以

使用同時獲取的在線取樣的分析測試結果來對其進行驗證，按照GB/T13610標準中再

現(xiàn)性要求，若定點取樣獲得的樣品測試結果與在線取樣獲得的分析測試結果的分析偏

差，滿足代表性的樣品的測量誤差必須在標準規(guī)定的再現(xiàn)性要求的范圍之內，同時，根

據(jù)GB/T18603標準中對計量系統(tǒng)配套儀表準確度等級要求，若兩個樣品高位發(fā)熱量的

分析誤差小于1%，也可以被認為是對定點取樣系統(tǒng)有效性的核查。在定點的采用過程中，

對人員、設備和取樣過程的安全、質量應有相應的規(guī)范性要求，所以，對定點采用過程

的人員應該的符合認可的資質和授權要求，對設備進行檢定校準認可要求，對操作應有

相應的操作規(guī)程，對操作現(xiàn)場應該有相應的安全要求，對整個定點取樣過程應有相應的

質量管理規(guī)定，對定點取樣過程進行規(guī)范，以保證人員、設備的安全。（相應的資質和

管理文件參見圖6）

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圖6現(xiàn)場取樣人員資質、質量管理要求

b)在線取樣系統(tǒng)技術要求確定

在取樣系統(tǒng)的技術要求方面，根據(jù)ISO10715和GB/T1360標準的規(guī)定，如果要獲

得具有代表性的樣品，那么在線取樣系統(tǒng)的結構和組成的取樣環(huán)路就必須是完整，所以，

對在線取樣系統(tǒng)的各個組成部件進行了詳細的說明，組成部件包括但不限于無膜過濾取

樣探頭/取樣探頭（包括膜、過濾、減壓器和出口歧管）、電加熱傳輸導管、帶過濾/分

離和電熱調壓器的預處理外殼、減壓閥、過濾器、保溫設施、惰性氣體吹掃管路、自動

泄壓管路、旁路管線。由在線分析組分性質不同，在線取樣的探頭的材質要求也不相

同，若待測組分是含硫化合物，探頭的材質應該是合適的惰性或鈍化材料制成（例如不

銹鋼、經(jīng)過硅烷化的材料），同時取樣探頭要能承受住管道中高速氣流造成的共振、堵

塞，考慮到取樣探頭可經(jīng)濟普遍適用、安裝操作方便，在線取樣探頭可以是在線插入/

收回型，并通過外接球閥可將取樣探頭從工藝管路中切斷。在線取樣系統(tǒng)的探頭的材質

應由合適的惰性或鈍化材料制成（例如不銹鋼、經(jīng)過硅烷化的材料），而且必須與管道

輸送的待測組分相適應，若待測組分為含硫化合物，探頭材料必須經(jīng)硅烷化；取樣探頭

的選型應考慮到管道中高速氣流造成的共振、堵塞；取樣探頭的結構可以是在線插入/

收回型，應通過外接球閥可將取樣探頭從工藝管路中切斷?，F(xiàn)場安裝的在線取樣探頭（見

圖7）。在線取樣系統(tǒng)可以在全壓或減壓條件下從取樣點進行氣體采樣，要求傳輸管線

圖7在線取樣探頭現(xiàn)場安裝圖

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能夠承受取樣介質的壓力、溫度、流速沖擊和腐蝕，且傳輸管線從采樣點到分析儀

間要盡量的短，管道直徑也盡量的小，但不能小于3mm，其目的是縮短停留時間。當在

線取樣需要減壓采樣時，為避免因壓力降低而導致的重烴類冷凝，需對傳輸管線實施伴

熱處理，并設置惰性氣體吹掃循環(huán)回路，為保證在線取樣的安全性，在取樣回路中增設

自動泄壓部件。對于取樣回路中，取樣部件必須保證其正常工作，不能對待測樣品產生

影響，不能阻塞管道，不能污染儀器。而且整個采取樣系統(tǒng)沒有滲漏、氣密性好，可通

過降壓試驗測試，或者通過分析儀測定，取樣系統(tǒng)無“空氣”峰為原則。在線取樣系統(tǒng)

的橇裝參見圖8，輔助管路參見圖9。

圖8在線取樣系統(tǒng)和分析儀現(xiàn)場橇裝圖

對于在線取樣系統(tǒng)的代表性檢驗，可以使用與定點取樣系統(tǒng)相同時間的樣品進行分

析，或者使用具有參考含量的標準物質，通過不同的檢測方法來對比，并根據(jù)相應的檢

測方法標準的再現(xiàn)性要求來確定，若分析測試結果的偏差在標準規(guī)定的再現(xiàn)性要求的范

圍之內，則說明樣品具有代表性。另外，還可以按時GB/T18603標準中對計量系統(tǒng)配

套儀表準確度等級要求，若兩個樣品高位發(fā)熱量的分析誤差小于1%，也可以將其視為對

在線取樣系統(tǒng)有效性的核實。

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圖9在線取樣系統(tǒng)放空和進樣管線

在輸配場站安裝的在線分析系統(tǒng)連續(xù)工作，必須有相應的安全、質量管理規(guī)定及保

障措施，以維護其正常運行。輸配場站相應的規(guī)定制度參見圖10。

c)累積取樣系統(tǒng)技術要求確定

在累積取樣系統(tǒng)的技術要求方面，根據(jù)ISO10715、GB/T1360和GB/T30490標準

的規(guī)定，如果要獲得具有代表性的樣品，那么累積取樣系統(tǒng)的結構和組成的取樣環(huán)路就

必須是完整，所以，對累積取樣系統(tǒng)的各個組成部件進行了詳細的說明，組成部件包括

但不限于取樣探頭、取樣泵、調壓器、電磁閥、控制器、氣瓶壓力表總成、取樣瓶，

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圖10在線取樣系統(tǒng)的質量管理

（其組成構成參見圖3）。為確保累積取樣時采集的獲取的瞬時樣品與真實管路中的狀態(tài)

一致，取樣探針應采用帶雙回路的皮托型結構，且累積取樣系統(tǒng)僅適用于單相流體混合

物，不適用于兩相流體；樣品以恒定的、等于或略高于管線壓力的壓力泵入移動活塞氣

瓶或在確定的取樣周期結束時達到管線壓力的單腔標準氣瓶（紡錘瓶）；取樣回路中傳

輸導管，建議使用不銹鋼，其外徑應不大于6.25mm(1/4in)，若輸送介質含有硫化合物，

則應當采用涂層和鈍化材料。累積取樣的方法有兩種，一種方法是：若長時間內輸送的

氣源是單一穩(wěn)定氣源，且流速和組分都很穩(wěn)定，可以根據(jù)時間的變化來調整采樣頻率；

另一種是對流量比進行累積取樣，在長時間內輸送的氣源是多氣源混輸、且波動較大，

流量和組分均會隨著時間而發(fā)生變化，并且伴有流量周期或間歇性停止的情況，可以根

據(jù)流量變化來調節(jié)采樣頻率。累積取樣系統(tǒng)各部件的安裝有一定的技術要求，控制器的

安裝位置應高于取樣探頭，若條件允許下，應盡可能接近取樣探頭。安裝于現(xiàn)場的控制

器及附屬應該能夠滿足爆炸危險區(qū)域2區(qū)的要求，防護等級不應低于IP65的等級要求，

電氣設備防爆等級不低于ExdⅡBT4。累積取樣容器可依據(jù)氣源的相態(tài)變化、溫度、壓

力、體積、材質等來選用，若氣源的相態(tài)可能發(fā)生變化，或者出現(xiàn)了反凝析現(xiàn)象，可使

用體積可變容器，如恒壓移動活塞式取樣瓶；若氣源無相態(tài)和凝析發(fā)生，則可采用體積

恒定容器，如單腔標準取樣瓶。取樣管線的長度應盡可能短，為了避免樣品冷凝，取樣

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導管和取樣容器應伴熱并隔熱，取樣容器的進氣管線應從探頭向上與之相連，不允許存

冷凝或積液區(qū)段；返回管線應從取樣容器向下與管道低壓段連接或者從雙探針的返回端

連接，不允許存在冷凝和積液區(qū)段。且取樣回路中不允許安裝可能導致取樣偏差的過濾

網(wǎng)或者過濾器，安裝情況見圖11。累積取樣系統(tǒng)在投入運行之前必須進行氣密性檢查，

關斷累積取樣系統(tǒng)的進、出口閥門，并保證氣體壓力的差降不超過0.001MPa。對累積

取樣系統(tǒng)的檢驗，可以使用同時獲取的在線取樣的分析測試結果來對其進行驗證，按照

GB/T13610標準中再現(xiàn)性要求，若累積取樣獲得的樣品測試結果與在線取樣獲得的分析

測試結果的分析偏差，滿足代表性的樣品的測量誤差必須在標準規(guī)定的再現(xiàn)性要求的范

圍之內，同時，根據(jù)GB/T18603標準中對計量系統(tǒng)配套儀表準確度等級要求，若兩個

樣品高位發(fā)熱量的分析誤差小于1%，也可以被認為是對累積取樣系統(tǒng)有效性的核查。

為了確保在每個貿易交接的周期，累積取樣系統(tǒng)有足夠的樣品量，且貿易交接周期結束

時能達到預設的參數(shù)，對累積取樣的單次時間間隔、單次累積流量、單次取樣量等參數(shù)

預設值的符合性進行驗證，要求預設值與測量值之間的偏差最大應小于20%。累積取樣

系統(tǒng)應有相應的操作規(guī)程、巡查制度、維護保養(yǎng)制度和質量管理規(guī)定等一系列資料性文

件，確保累積取樣系統(tǒng)的正常安全運行。相應的質量管理資料參見圖12。

圖10累積取樣系統(tǒng)取樣回路設置和不同型號的累積取樣系統(tǒng)

15

圖11累積取樣系統(tǒng)質量管理

三、試驗驗證的分析、預期的經(jīng)濟效益、社會效益

1.取樣系統(tǒng)評價指標驗證

（1）取樣系統(tǒng)配置的完整性驗證

對取樣系統(tǒng)結構的完整性進行評價，使用現(xiàn)場勘驗、查詢檔案資料的方法，對定點、

在線和累積取樣系統(tǒng)的構成完整度和可靠性進行了記錄和描述。參見表1所述。

表1實際場站取樣系統(tǒng)結構完整性核查

取樣系統(tǒng)

評價單位評價內容備注

類型

①A站安裝了固定式取樣系統(tǒng)，安裝時間為

2022年，目前處于在用狀態(tài);

②現(xiàn)場查看了定點采樣系統(tǒng)，取樣位置在進

XJYT

站主干線上，取樣探頭接口上安裝了取樣閥

門和壓力表，后端是全通徑球閥。定點取樣

系統(tǒng)完整。

定點取樣

系統(tǒng)①A站定點取樣系統(tǒng)是在博源支路計量撬后

調壓撬前匯管壓力表放空管處，借用該支路

上的壓力表放空口取樣；

JLGD

②現(xiàn)場查看了定點取樣系統(tǒng)，定點取樣系統(tǒng)

中包括取樣位置、閥門、取樣導管、旁通管

線、取樣容器，定點取樣系統(tǒng)完整。

現(xiàn)場核查了A站的在線取樣系統(tǒng)，A站的在

線取樣系統(tǒng)支撐在線色譜分析、水露點分析

在線取樣系項目。在線取樣系統(tǒng)包括取樣點位置、取樣

XQTS

統(tǒng)探頭（膜、過濾、減壓器和出口氣管）、電伴

熱取樣導管、帶過濾/分離和調壓器的預處理

部件等主要部件，無惰性氣體吹掃管路、旁

16

取樣系統(tǒng)

評價單位評價內容備注

類型

路管線裝置，有自動泄壓裝置，在線取樣系

統(tǒng)結構完整

現(xiàn)場核查了B站的在線取樣系統(tǒng)，B站的在

線取樣系統(tǒng)支撐在線色譜分析、水露點分析

項目。在線取樣系統(tǒng)包括取樣點位置、取樣

探頭（膜、過濾、減壓器和出口氣管）、帶過

濾/分離和調壓器的預處理部件、電伴熱取樣

導管等主要部件，無惰性氣體吹掃管路和自

動泄壓裝置、有旁路管線裝置，在線取樣系

統(tǒng)結構完整。

XQTS

現(xiàn)場核查了C站的在線取樣系統(tǒng)，C站的在

線取樣系統(tǒng)支撐在線色譜分析、水露點分析

等項目。在線取樣系統(tǒng)包括取樣點位置、取

樣探頭、取樣導管、帶過濾/分離和電熱調壓

器的預處理部件、電伴熱取樣導管、自動泄

壓裝置、旁路管線裝置等主要部件，在線取

在線取樣系

樣系統(tǒng)結構基本完整，缺少惰性氣體吹掃管

統(tǒng)

路。

現(xiàn)場核查了B站的在線取樣系統(tǒng)，在線取樣

系統(tǒng)支撐在線色譜分析、水露點分析、烴露

點分析。在線取樣系統(tǒng)包括取樣點位置、取

樣導管、取樣探頭（含溫控伴熱帶）、預處理

XJYT

箱（含兩級過濾器）、智能控制系統(tǒng)、惰性氣

體吹掃管路、自動泄壓裝置、旁路管線裝置

等主要部件，在線取樣系統(tǒng)結構完整。（現(xiàn)場

觀察，在線取樣系統(tǒng)的組成部件）

17

取樣系統(tǒng)

評價單位評價內容備注

類型

現(xiàn)場核查了A站的在線取樣系統(tǒng)，A站的在

線取樣系統(tǒng)支撐在線組成分析、水露點分析

等項目。在線取樣系統(tǒng)包括取樣點位置、減

JLGD

壓閥、電伴熱取樣導管、自動泄壓裝置、旁

路管線裝置等主要部件，在線取樣系統(tǒng)結構

完整。

現(xiàn)場核查了A站的在線取樣系統(tǒng)，A站的在

線取樣系統(tǒng)支撐在線色譜分析和水露點分析

項目。在線取樣系統(tǒng)包括取樣探頭、取樣導

HBJT

在線取樣系管、帶過濾和電熱調壓器的預處理部件、一

統(tǒng)體化電伴熱取樣導管、旁路管線裝置等主要

部件，在線取樣系統(tǒng)結構完整。

現(xiàn)場核查了A站的在線取樣系統(tǒng)，A站的在

線取樣系統(tǒng)支撐在線色譜分析、硫化氫分析、

水露點分析等項目。在線取樣系統(tǒng)包括取樣

點位置、取樣探頭（膜、過濾、減壓器和出

DQJT

口歧管）、取樣導管、帶過濾/分離和電熱調

壓器的預處理部件、電伴熱取樣導管、自動

泄壓裝置、旁路管線及流量控制裝置等主要

部件，在線取樣系統(tǒng)結構完整.

現(xiàn)場核查了C站安裝的累積取樣系統(tǒng)，于

2023年6月份完成安裝。C站的累積取樣系

統(tǒng)支撐天然氣貿易交接，隨時間或流量變化

的天然氣分析平均值獲取。累積取樣系統(tǒng)包

XJYT

括取樣探頭、取樣泵、減壓模塊、電磁閥、

控制器、恒壓取樣瓶、連接管線，并由連接

管線構成取樣的回路，累積取樣系統(tǒng)結構完

整。

現(xiàn)場核查了A站的累積取樣系統(tǒng)，A站累積

累積取樣系

取樣系統(tǒng)包括取樣探頭、取樣泵、減壓模塊、

統(tǒng)

TYY電磁閥、控制器、恒壓取樣瓶、連接管線，

并由連接管線構成取樣的回路，累積取樣系

統(tǒng)結構完整。

現(xiàn)場核查了B站的累積取樣系統(tǒng)，A站累積

取樣系統(tǒng)包括取樣探頭、取樣泵、減壓模塊、

TYY電磁閥、控制器、恒壓取樣瓶、連接管線，

并由連接管線構成取樣的回路，累積取樣系

統(tǒng)結構完整。

18

（2）取樣系統(tǒng)的符合性性驗證

取樣系統(tǒng)符合性評價，使用現(xiàn)場勘驗、查詢檔案資料的方法，對定點、在線和累積

取樣系統(tǒng)的取樣位置、取樣點的安裝位置、取樣探頭的安裝要求、取樣系統(tǒng)各部件的材

質及使用要求、取樣容器清潔等，按照ISO10715、GB/T13609、GB/T30490標準的要

求，展開符合性評估。參見表2所述。

表2實際場站取樣系統(tǒng)的符合性核查

取樣系統(tǒng)

評價內容備注

類型

①取樣位置設計檢查：取樣位置設計在DN800的管段上，彎

頭下游1米處，取樣地點的選擇不處于盲管段中，不會受到

擾流元件的影響，取樣地點操作和維護方便；②取樣探頭安

裝核查：探頭插入管道的深度滿足要求；取樣位置垂直安裝

在水平管道的頂部，探頭外部配備足夠的閥門，可以將取樣

導管與工藝管線斷開；③取樣導管：從取樣探頭到取樣容器，

利用取樣導管形成了取樣回路，取樣導管有加熱裝置，設定

的溫度是20度，可根據(jù)實際情況進行調整，有放空旁路設計，

放空管線與規(guī)劃的總放空管相連；④取樣系統(tǒng)的材質：取樣

探頭型號為Genie755系列，材質為不銹鋼，包含可調壓，

定點取樣系

材質為不銹鋼材質。且有截斷球閥、壓力表，經(jīng)引壓管（配

統(tǒng)

有電伴熱）連接后再次通過減壓閥減壓后進入取樣箱。取樣

容器的材質是不銹鋼。⑤取樣方式核查：常用的取樣方式為

充氣排空法；⑥取樣容器清潔處理檢查：有清潔的操作規(guī)程、

有專用設備及運轉記錄。⑦取樣過程的安全防護：核查了一

次天然氣組成樣品取樣的全過程，取樣過程按南京分站制定

的現(xiàn)場取樣操作規(guī)程執(zhí)行，取樣吹掃氣體經(jīng)旁路管線與總放

空管相連，或者是經(jīng)溶液吸收放空至大氣，樣品取完后，在

樣品瓶上貼上樣品信息等標識內容，并將取樣容器存放于專

用樣品箱中；⑧取樣系統(tǒng)質量管理：有取樣的容器及配套設

施臺賬、有人員資質和設備檢定校準證書。

①取樣位置檢查：取樣位置設計在DN1000的管段上，相距阻

流元件的距離為0.28米（放空管線），取樣地點的選擇不處

于盲管段中，不會受到擾流元件的影響，取樣位置無操作平

臺，取樣操作及日常維護不方便；②取樣探頭安裝核查：色

譜分析取樣探頭插入管道的深度可以進行調節(jié)，且深度滿足

在線取樣系

要求；探頭垂直安裝在水平管道的頂部，外部配備足夠的閥

統(tǒng)

門，可以將取樣導管與工藝管線斷開；

探頭為膜過濾降壓取樣探頭，已作降壓處理，且有伴熱設施

安裝等；水露點分析儀取樣探頭插入管道的深度滿足要求；

安裝在水平管道的頂部，外部無足夠的閥門將取樣導管與工

藝管線斷開，未作降壓處理，且有伴熱設施安裝等；③取樣

19

取樣系統(tǒng)

評價內容備注

類型

系統(tǒng)的材質：色譜分析取樣探頭型號為Genie755系列，材

質為不銹鋼。水露點分析儀取樣探頭型號為L1660，材質為不

銹鋼。取樣系統(tǒng)各部件的材質為美國swagelok的加厚壁的316

不銹鋼。④取樣系統(tǒng)質量管理：有配套設施臺賬、設備檢定

校準證書和操作規(guī)程。

①取樣位置檢查：現(xiàn)場觀察取樣位置設計直管段，相距阻流

元件的距離為1.2米，現(xiàn)場取樣位置適合取樣操作及日常維

護方便。②取樣探頭安裝核查：現(xiàn)場查看取樣探頭組成結構，，

確認取樣探頭安裝類型為直通探頭，垂直安裝在出站主干線

的水平管道頂部，管徑為DN400mm，探針插入管道1/2至2/3

管徑處，并在同一管線上有回流管路，形成回路；③取樣回

路：從取樣探頭到取樣容器，利用取樣導管形成了取樣回路，

現(xiàn)場察看安裝于現(xiàn)場的累積取樣裝置，根據(jù)取樣過程中氣流

的流動方向，逐一檢查累積取樣裝置的取樣探頭、連接管路、

累積取樣系取樣控制器、取樣泵和取樣恒壓瓶連接通道，判斷取樣流可

統(tǒng)以形成回路，取樣管線的材質、尺寸、排管的走向等能滿足

累積取樣裝置的技術要求；④取樣控制器安裝位置核查：取

樣控制器安裝高于取樣探頭，并有防護箱防護，與取樣口距

離較短，滿足要求；⑤取樣系統(tǒng)的材質：取樣探頭材質均為

不銹鋼316L，取樣系統(tǒng)組成部分如取樣泵、閥門、導管、接

頭、單向閥、過濾器材質均為316L，取樣容器的材質如恒壓

取樣瓶、閥門、壓力表、管線、接頭主體材質均為316L；⑥

現(xiàn)場安裝的取樣容器類型檢查：現(xiàn)場采用的是活塞式取樣瓶，

水平安裝在保溫箱中，活塞取樣瓶兩端壓力一致，連接管線

均比較短。

（3）取樣系統(tǒng)的一致性驗證

取樣系統(tǒng)獲得樣品的一致性評價，采用的是比對試驗的方式，可以對獲得的相同樣

品進行測試后計算熱值進行一致性判斷。

a）定點取樣系統(tǒng)的一致性驗證

定點獲取的樣品經(jīng)儀器分析后，與相同時間的在線樣品進行比對，兩個樣品熱值的

計算結果見表3。

表3定點取樣系統(tǒng)一致性核查

GB/T13610再

組分名稱定點，含量，y%在線，含量，y%偏差現(xiàn)性要求結論

硫化氫----------

氫氣----------

氦氣----------

20

二氧化碳0.550.550.000.07符合

氮氣0.890.880.010.07符合

甲烷93.9693.980.020.30符合

乙烷3.243.230.010.10符合

丙烷0.870.860.010.07符合

異丁烷0.150.160.010.07符合

正丁烷0.180.180.000.07符合

異戊烷0.050.050.000.02符合

正戊烷0.040.040.000.02符合

己烷加0.070.070.000.02符合

高位發(fā)熱量0.0%，

38.4438.440.00

值（MJ/m3）/偏差小于1%

定點取樣系統(tǒng)與在線取樣系統(tǒng)的樣品熱值計算偏差小于1%，以此方法對定點了駢

系統(tǒng)的代表性進行評價。

b）在線取樣系統(tǒng)的一致性驗證

在線取樣分析的樣品，與相同時間的定點樣品進行比對，兩個樣品熱值的計算結果

見表4。

表4在線取樣系統(tǒng)一致性核查

GB/T13610再

組分名稱在線，含量，y%定點，含量，y%偏差現(xiàn)性要求結論

硫化氫----------

氫氣----------

氦氣----------

二氧化碳1.381.360.020.10符合

氮氣0.670.660.010.07符合

甲烷97.5297.550.030.30符合

乙烷0.390.380.010.07符合

丙烷0.040.040.000.02符合

異丁烷--------符合

21

正丁烷--------符合

異戊烷--------符合

正戊烷--------符合

己烷加--------符合

高位發(fā)熱量0.03%，

36.4836.490.01

值（MJ/m3）/偏差小于1%

在線取樣系統(tǒng)與定點取樣系統(tǒng)的樣品熱值計算偏差小于1%，以此方法對在線取樣系

統(tǒng)的代表性進行評價。

c）累積取樣系統(tǒng)的一致性驗證

累積取樣分析的樣品，與一段時間在線取樣測試結果的平均值進行比對，兩個樣品

熱值的計算結果見表5。

表4累積取樣系統(tǒng)一致性核查

在線平均，GB/T13610再

組分名稱累積，含量，y%含量，y%偏差現(xiàn)性要求結論

硫化氫----------

氫氣0.01--0.010.02符合

氦氣0.02--0.020.02符合

二氧化碳1.631.650.020.10符合

氮氣0.680.670.010.07符合

甲烷97.2997.320.030.30符合

乙烷0.310.260.050.07符合

丙烷0.030.040.010.02符合

異丁烷0.010.020.010.02符合

正丁烷0.010.020.010.02符合

異戊烷--0.010.010.02符合

正戊烷--0.010.010.02符合

己烷加0.010.030.020.02符合

高位發(fā)熱量0.08%，

36.3836.410.03

值（MJ/m3）/偏差小于1%

22

累積取樣系統(tǒng)與在線取樣系統(tǒng)的樣品熱值計算偏差小于1%，以此方法對累積取樣系

統(tǒng)的代表性進行評價。

（4）累積取樣預設參數(shù)的評價驗證

累積取樣過程中，累積取樣系統(tǒng)預設的單次取樣量及取樣間隔的穩(wěn)定性、重復性及

精確性與控制器、取樣泵的運行特性密切相關，評價預設參數(shù)的精確性是保證累積取樣

系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行有力保障，包括對下列參數(shù)進行評估。

a）時間比取樣模式，時間間隔預設值的核查

若累積取樣模式采用時間模式，取樣周期為7天24小時60分60秒604800秒，

恒壓取樣瓶體積為500ml，若取樣泵單次取樣量為0.3ml，將取樣瓶容積的80%作為有效

體積，當時間間隔為454秒時，累積取樣器的取樣泵工作一次，從管道中抓取0.3ml樣

品，并將其泵入到恒壓取樣瓶中。所以，必須確認取樣時間設定后，取樣系統(tǒng)的控制器

能否在指定的時間內使取樣泵正常工作。核查方式可采用秒表計時，在控制器設定2～3

個取樣的時間間隔點，在到達預設的時間后，在現(xiàn)場觀察采樣泵的運行情況，認為確認

的數(shù)據(jù)如表5所示。

表5時間模式取樣間隔核查

預設測量次數(shù)，s

時間誤

序號1234567平均偏差

間隔，

值差,%

s

16059.9260.1058.759.659.559.759.359.550.450.75

21801791801781791801771791790.10.06

評價結論預設值與測量值之間誤差小于1%

b）流量比取樣模式，流量預設值的核查

在實際的累積取樣中，由于輸送的介質的組分及流量都會隨著時間發(fā)生很大的變

化，因此，采用基于流量比的累積取樣方式更為科學、合理。在以流量比的方式進行累

積取樣時，累積取樣系統(tǒng)的控制器設定有接收1-5V，4-20mA流量信息或與流速成比例

的脈沖流（最大30V）的部件，同時還需要一個來自外部設備的提供的流量信息，該流

量信息可以是模擬量流速（1-5V，4-20mA），也可以是來自壓差傳感器的平方根提取，

或者是數(shù)字量流速（流量脈沖）。其中以模擬量流速（1-5V，4-20mA）信號的應用最為

常見也是最簡單的，下面以4-20mA的模擬流量信息為例，來說明使用流量模式采樣的

23

操作流程。

當累積取樣控制器接收1-5V電壓信號時，則以250歐姆的電阻跨接在控制器的兩

個流量端子間，將使電流轉換成1-5V電壓信號?？刂破鲗?-5V等比轉成為0-100%。對

于等比脈沖流量，每隔一秒就會從預先設定的值中減去“流量百分數(shù)”。若流量輸入的

電壓是3伏，則流量的百分比是50%，在1秒的間隔內，如果流量一直保持50%，那么

預設值將減去50個計數(shù)值。當預設值減為0后，一個取樣周期結束，預設值將重置。

25%的流量將每秒從預設值中減去25，以此類推。舉例進行說明。

例如，在某場站設置累積取樣系統(tǒng)之前，30天內的總累積流量是200萬立方米，那

么本月中某一天最大的瞬時流量10萬立方米/天，可換算為：

10萬方天10萬方24小時60分鐘60秒0.0001157萬方秒

若取樣容積為500ml，取樣泵單次取樣量為0.3ml，則取樣瓶容積的80%作為有效體

積，取樣泵需要運行1333次才能將累積取樣容器填滿，累積流量需要達到的值為：

200萬方13330.15萬方次。

控制器上預設的100%流量比為：

0.15萬方次0.0001157萬方秒100129645

即在取樣期間，每間隔1秒，外部設備將電壓信號值傳送給累積取樣系統(tǒng)，最大的

瞬時流量對應20mA或者5V，若瞬時流量為最大值的一半，則輸入的信號為10mA或

者2.5V，就從預設值中減去50，達到最大瞬時流量時從預設值中減去100，以此類推，

當預設值減為0時，取樣泵就動作一次，將單次取樣量泵入取樣瓶中，一個取樣周期結

束，預設值將重置。

在流量比的取樣模式下，驗證流量預設值的方法主要有兩種，一種是通過外部設備

植入的累積取樣控制軟件，如圖12所示。利用可控軟件對流量的取樣數(shù)據(jù)進行驗證，

結果表明，取樣的預設值與軟件的顯示值的偏差在1%以內。另外一種核實方法是在工作

現(xiàn)場，在現(xiàn)場對外部設備（流量計算機）流量信息進行記錄，當達到最大瞬時流量時，

核實控制器是否可以控制采樣泵工作。

c）單次取樣量和取樣總量的核查

累積取樣的單次取樣量和取樣總的核查有兩種方法，一種是稱量法，另一種流量法，

現(xiàn)將這兩種方法分別介紹如下：

①稱量法

24

圖12流量模式取樣核查界面

累積取樣的模式不論是時間模式，還是流量比模式，對單次取樣量和取樣總量的核

查都可采用稱量的方法進行核查，按累積取樣系統(tǒng)正常操作規(guī)程進行，預設累積取樣的

總量和單次取樣量，取樣系統(tǒng)工作，當達到預定的取樣總量時，記錄環(huán)境溫度、大氣壓

力、氣源溫度、取樣壓力，取樣泵工作次數(shù)，標識的恒壓取樣瓶體積量，與此同時，取

定點樣品，用色譜分析儀測量后，被用來計算天然氣工況下壓縮因子。稱量累積取樣瓶

中氣體的質量后，按公式（1）計算單次取樣量和累積取樣總量。

PVZnRT(1)

測試結果如表6所示。

表6單