我國天然氣流量測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立①

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我國天然氣流量測量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立①

趙成海

國家石油天然氣大流量計量站

摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源消費不斷增長，天然氣貿(mào)易測量越來越受到重視，對其準(zhǔn)確性和可靠性也提出了更高要求?？紤]到天然氣工業(yè)的發(fā)展和管道建設(shè)的需求，我國于二十世紀(jì)末開始構(gòu)建并逐步完善天然氣流量測量標(biāo)準(zhǔn)體系，目前已制修訂了11項天然氣測量方法標(biāo)準(zhǔn)及天然氣儀表檢定方法標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)體系以GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》為基礎(chǔ)，涵蓋了常用的氣體超聲流量計、氣體渦輪流量計、科里奧利質(zhì)量流量計等流量計，既能滿足天然氣長輸管道大宗貿(mào)易測量，又可滿足城市燃?xì)鉁y量的需要，既有體積量結(jié)算，又有質(zhì)量結(jié)算，還有能量結(jié)算，不但滿足了天然氣工業(yè)迅速發(fā)展的需要，也提升了我國天然氣流量測量標(biāo)準(zhǔn)國際化水平。

關(guān)鍵詞天然氣測量標(biāo)準(zhǔn)體系天然氣工業(yè)國際化水平

1天然氣流量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)概況

天然氣流量測量主要是由流量計完成的，通常測量天然氣在實際工況下的流量，然后根據(jù)工況下的壓力、溫度和物性參數(shù)將其換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下(我國的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是101.325 kPa,20 ℃)的流量。對于孔板、渦輪、容積式、超聲等流量計，需要已知天然氣組成來計算壓縮因子、相對密度、等熵指數(shù)等物性參數(shù)，才能計算出實際工況下或標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的天然氣流量[1-3]。主要發(fā)達(dá)國家天然氣貿(mào)易交接儀表使用情況見表1。

表1 主要發(fā)達(dá)國家天然氣貿(mào)易交接儀表使用情況Table1 Gastradetransactionmetersusageinmaindevelopedcountries時間地區(qū)儀表類型備注20世紀(jì)末北美獨聯(lián)體國家孔板(主要采用)渦輪容積式20世紀(jì)末俄羅斯歐洲國家渦輪(主要采用)孔板容積式容積式流量計多用于中小口徑天然氣管道21世紀(jì)初歐美國家俄羅斯多聲道超聲突出優(yōu)點是準(zhǔn)確度高、范圍度大、無壓損、自診斷能力強(qiáng)、耐用性好,已成為應(yīng)用廣泛的天然氣貿(mào)易測量儀表

依據(jù)天然氣貿(mào)易交接儀表的使用情況，這些國家都建立了天然氣測量的配套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，美國主要是美國天然氣協(xié)會(AGA)、美國石油學(xué)會(API)、美國材料試驗學(xué)會(ASTM)的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文獻(xiàn)；歐洲各國主要使用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的標(biāo)準(zhǔn)，并逐漸建立起歐洲自己的標(biāo)準(zhǔn)體系[4]；俄羅斯以ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)融合俄羅斯自身研究成果形成的GOST標(biāo)準(zhǔn)體系。

我國天然氣標(biāo)準(zhǔn)體系建立較晚，二十世紀(jì)末期，我國開始構(gòu)建并逐步完善天然氣流量測量標(biāo)準(zhǔn)體系[1]。當(dāng)時我國商品天然氣產(chǎn)量較低，西氣東輸?shù)忍烊粴忾L輸管道尚未動工，用于天然氣測量的儀表主要是孔板流量計，唯一的天然氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是SY/T 6143《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》[4]。到2014年，中國天然氣產(chǎn)量已達(dá)1 329×108m3，按照發(fā)展規(guī)劃，到“十二·五”末，我國天然氣供應(yīng)能力將達(dá)到1 760×108m3，年進(jìn)口天然氣量約為935×108m3，用于交接測量的主要儀表多使用超聲、渦輪流量計等。

為滿足天然氣工業(yè)的發(fā)展和管道建設(shè)的需求，保證天然氣測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，我國加快了天然氣測量系列標(biāo)準(zhǔn)制修訂的步伐，為使標(biāo)準(zhǔn)有較高的國際化水平，采標(biāo)對象主要以國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)為主。

在我國天然氣測量系列標(biāo)準(zhǔn)中，GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》是基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和綱領(lǐng)性標(biāo)準(zhǔn)[1]，而標(biāo)準(zhǔn)體系中涵蓋了常用的氣體超聲流量計、氣體渦輪流量計、科里奧利質(zhì)量流量計等6種流量計。為使標(biāo)準(zhǔn)體系不斷完善，我國新修訂并已發(fā)布了GB/T 18603-2014《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》、GB/T 18604-2014《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》、GB/T 30500-2014《氣體超聲流量計使用中檢驗 聲速檢驗法》、SY/T 6999-2014《用移動式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定流量計的一般要求》；《用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計測量天然氣流量》已報批,《天然氣測量系統(tǒng)性能評價方法》已通過立項審查,正在標(biāo)準(zhǔn)制定階段。

我國天然氣測量標(biāo)準(zhǔn)體系涵蓋的標(biāo)準(zhǔn)見表2[4]。

表2 天然氣測量系列標(biāo)準(zhǔn)匯總表Table2 Summaryofgasmeasurementseriesstandards序號標(biāo)準(zhǔn)編號標(biāo)準(zhǔn)名稱采標(biāo)程度主要參考標(biāo)準(zhǔn)1GB/T18603-2014天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求EN1776:1998(2007)《供氣系統(tǒng)天然氣計量站功能要求》2GB/T18604-2014用氣體超聲流量計測量天然氣流量AGANO.9:2007《用多聲道超聲流量計測量天然氣流量》3GB/T21391-2008用氣體渦輪流量計測量天然氣流量NEQEN12261:2002《氣體渦輪流量計》4GB/T21446-2008用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計測量天然氣流量MODISO5167:2003《用安裝在充滿流體的圓形截面管道中的差壓裝置測量流量》

續(xù)表2序號標(biāo)準(zhǔn)編號標(biāo)準(zhǔn)名稱采標(biāo)程度主要參考標(biāo)準(zhǔn)5SY/T6658-2006用旋進(jìn)旋渦流量計測量天然氣流量NEQISO/TR12764:1997《密閉管道氣體測量采用安裝在充滿流體的圓形截面管道中的渦街流量計測量流量》6SY/T6659-2006用科里奧利質(zhì)量流量計測量天然氣流量NEQAGAREPORTNo.11/APIMPMSCHAP-TER14.9:2013《用科里奧利質(zhì)量流量計測量天然氣流量》7SY/T6660-2006用旋轉(zhuǎn)容積式流量計測量天然氣流量NEQEN12480:2002《旋轉(zhuǎn)容積式氣體流量計》8GB/T30500-2014氣體超聲流量計使用中檢驗聲速檢驗法9SY/T6999-2014用移動式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定流量計的一般要求10GB/T用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計測量天然氣流量(已報批)IDTISO5167:2003《用安裝在充滿流體的圓形截面管道中的差壓裝置測量流量》11GB/T天然氣測量系統(tǒng)性能評價方法(已立項)

表2所列標(biāo)準(zhǔn)中，除GB/T 30500-2014《氣體超聲流量計使用中檢驗 聲速檢驗法》、SY/T 6999-2014《用移動式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定流量計的一般要求》屬天然氣儀表檢定方法標(biāo)準(zhǔn)外，其他標(biāo)準(zhǔn)屬于天然氣流量測量方法標(biāo)準(zhǔn)。

2天然氣測量標(biāo)準(zhǔn)體系建立的意義

天然氣測量基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》統(tǒng)籌規(guī)定了天然氣貿(mào)易計量站測量系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、投產(chǎn)運行等一系列工作[5]，對我國以西氣東輸天然氣長輸管道為代表的長距離、大口徑、高壓、大流量天然氣計量站、分輸站的設(shè)計、建設(shè)提供了配套的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)。

氣體超聲流量計、氣體渦輪流量計、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計、旋進(jìn)旋渦流量計、旋轉(zhuǎn)容積式流量計、科里奧利質(zhì)量流量計、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計測量天然氣流量的方法標(biāo)準(zhǔn)對于規(guī)范實施相應(yīng)天然氣流量計的測量條件、測量性能、技術(shù)要求、計量標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和安裝條件、不確定度評估、保證計量標(biāo)準(zhǔn)裝置測量結(jié)果及流量計檢定結(jié)果準(zhǔn)確可靠和現(xiàn)場HSE要求等具有指導(dǎo)作用。

在天然氣能量測量標(biāo)準(zhǔn)方面，我國于2008年組織制定了適合我國氣體計量站使用的GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》。該標(biāo)準(zhǔn)的制定修改采用了國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15112:2007，提供了直接法及間接法測定發(fā)熱量的方式，其發(fā)布實施補(bǔ)充完善了我國天然氣測量標(biāo)準(zhǔn)體系，為與國際慣例接軌提供支持[6]。

3天然氣測量標(biāo)準(zhǔn)體系總體評價

GB/T 18603-2001《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》自實施以來，在規(guī)范天然貿(mào)易計量站測量系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、投產(chǎn)運行等方面，發(fā)揮著重要作用。隨著流量測量儀表性能的提高，我國天然氣進(jìn)口量的急劇上升，原有標(biāo)準(zhǔn)對天然氣門站要求的技術(shù)指標(biāo)已無法滿足天然氣工業(yè)迅速發(fā)展的需要。為解決上述問題，我國于2010年對該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了天然氣測量系統(tǒng)的分級原則和技術(shù)要求，給出了不同等級計量站測量儀表、分析儀表等的選配原則和準(zhǔn)確度要求[5]。GB/T 18603-2014參考了歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1776:1998(2007)《供氣系統(tǒng) 天然氣計量站 功能要求》及國際法制計量組織OIML R 140:2007(E) 國際建議《氣體燃料計量系統(tǒng)》等國外最新標(biāo)準(zhǔn)成果，實現(xiàn)了與國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌。

氣體超聲流量計越來越多地在國內(nèi)外天然氣貿(mào)易交接測量中得到應(yīng)用，目前我國管輸高壓大口徑天然氣貿(mào)易測量DN80及以上口徑流量計推薦選用超聲流量計。我國于2001年發(fā)布實施的GB/T 18604-2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》，為超聲流量計在測量天然氣流量領(lǐng)域的應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)化支持。該標(biāo)準(zhǔn)于2014年修訂并重新發(fā)布實施，對天然氣集輸裝置、輸氣管線、儲存設(shè)施、配氣系統(tǒng)和用戶測量系統(tǒng)中的天然氣流量測量提出了更具指導(dǎo)作用的要求，提升了超聲流量計的應(yīng)用水平。

國家計量檢定規(guī)程JJG 1030-2007《超聲流量計》規(guī)定了超聲流量計的檢定周期一般不超過2年，對符合檢定規(guī)程要求的超聲流量計，檢定周期可延長至6年，需每年在使用現(xiàn)場進(jìn)行使用中檢驗。但檢定規(guī)程未闡明聲速檢驗法的基本原理，也未對聲速檢驗結(jié)果的處理方法等內(nèi)容做出規(guī)定，不能指導(dǎo)和規(guī)范超聲流量計的使用中檢驗。GB/T 30500-2014《氣體超聲流量計使用中檢驗 聲速檢驗法》的發(fā)布和實施明確了聲速檢驗法的具體技術(shù)要求，尤其是對通用聲速計算軟件計算方法、過程參數(shù)和計算結(jié)果應(yīng)滿足AGA NO.10: 2003《天然氣和其他烴類氣體中的聲速計算》提出的具體要求，對聲速檢驗法的操作程序和結(jié)果的處理方法做出規(guī)定[7]。該標(biāo)準(zhǔn)的制定，對確保檢定周期內(nèi)氣體超聲流量計的測量準(zhǔn)確度，提高計量管理水平，避免和減少貿(mào)易糾紛，維護(hù)交接雙方的合法權(quán)益等方面都將發(fā)揮作用。

圍繞GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》這一天然氣測量基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)建立并逐步完善的標(biāo)準(zhǔn)體系既能滿足天然氣長輸管道大宗貿(mào)易測量，又可滿足城市燃?xì)鉁y量的需要，既有體積量結(jié)算，又有質(zhì)量結(jié)算，還有能量結(jié)算[6]，為我國跨境天然氣貿(mào)易交接和國內(nèi)推廣天然氣能量測量做好了標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)備，也為我國天然氣測量方式與國際接軌做好了鋪墊。

4結(jié) 語

天然氣流量測量系列標(biāo)準(zhǔn)可操作性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)，具有系統(tǒng)性、配套性，對促進(jìn)我國石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，保證天然氣流量測量的準(zhǔn)確、可靠起到了及時地促進(jìn)和推動作用。尤其是對我國以西氣東輸天然氣長輸管道為代表的長距離、大口徑、高壓、大流量天然氣計量站、分輸站的設(shè)計、建設(shè)提供了配套的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)和技術(shù)保障。該系列標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，創(chuàng)新性突出，標(biāo)準(zhǔn)實施后在天然氣測量領(lǐng)域取得了重大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

為不斷完善我國天然氣流量測量標(biāo)準(zhǔn)體系，今后還需在以下3個方面繼續(xù)開展工作：

(1) 推廣國家標(biāo)準(zhǔn)《用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計測量天然氣流量》(已報批)，滿足天然氣礦場測量、分配測量，以及石油石化能源測量方面天然氣流量測量方法的需要。

(2) 補(bǔ)充國家標(biāo)準(zhǔn)《天然氣測量系統(tǒng)性能評價方法》，規(guī)范和統(tǒng)一天然氣測量系統(tǒng)評價方法，對天然氣測量系統(tǒng)在線檢定、離線檢定方法給出指導(dǎo)性建議。

(3) 逐漸推出以GB/T 18604-2014《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》為代表的天然氣流量測量方法雙語版系列標(biāo)準(zhǔn)，滿足我國對中亞、中緬、中俄等跨境天然氣貿(mào)易交接測量的需要。

天然氣流量測量方法標(biāo)準(zhǔn)體系的逐漸完善和加強(qiáng)，滿足了天然氣工業(yè)迅速發(fā)展的需要，也提升了我國在天然氣國際標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的話語權(quán)。

參 考 文 獻(xiàn)

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Establishment of natural gas flow measurement

technical standard system in China

Zhao Chenghai

(NationalStationofPetroleumandNaturalGasFlowMeasurement,Daqing163712,China)

Abstract:With the rapid development of Chinese economy, energy consumption increasing growth，gas trade measurement has been regarded highly, and the higher requirement for its accuracy and reliability have also been proposed. Considering the development of gas industry and the need of pipelines construction, China has began to building the natural gas flow measurement standard system at the end of 20th century. At present, eleven standards of methods of natural gas measurement and meter calibration have been made or revised. Based on the GB/T 18603 “Technical requirements of measuring systems for natural gas”, this standard system covers gas ultrasonic flow meter, turbine flow meter and Goriolis mass flow meter, etc. The standard system can satisfy both gas long-distance transmission pipeline measurement and city gas measurement, it contains volume settlement, quality settlement and energy settlement. The standard system not only meets the needs of the rapid development of the gas industry, but also improves the internationalization level of China's natural gas measurement standards.

Key words:natural gas, measurement, standard system, gas industry, internationalization level

收稿日期：2015-10-21；編輯：鐘國利

中圖分類號：TE832.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2016.01.019

作者簡介：①趙成海(1982-)，男,工程師，現(xiàn)就職于國家石油天然氣大流量計量站從事計量管理及標(biāo)準(zhǔn)化工作管理。E-mail：zhaochenghai@petrochina.com.cn