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我國(guó)天然氣流量測(cè)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立①

趙成海

國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站

摘要隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源消費(fèi)不斷增長(zhǎng)，天然氣貿(mào)易測(cè)量越來越受到重視，對(duì)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(guó)于二十世紀(jì)末開始構(gòu)建并逐步完善天然氣流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系，目前已制修訂了11項(xiàng)天然氣測(cè)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(jì)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(jì)、氣體渦輪流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等流量計(jì)，既能滿足天然氣長(zhǎng)輸管道大宗貿(mào)易測(cè)量，又可滿足城市燃?xì)鉁y(cè)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(guó)天然氣流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化水平。

關(guān)鍵詞天然氣測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系天然氣工業(yè)國(guó)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(cè)量主要是由流量計(jì)完成的，通常測(cè)量天然氣在實(shí)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(guó)的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是101.325 kPa,20 ℃)的流量。對(duì)于孔板、渦輪、容積式、超聲等流量計(jì)，需要已知天然氣組成來計(jì)算壓縮因子、相對(duì)密度、等熵指數(shù)等物性參數(shù)，才能計(jì)算出實(shí)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(guó)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(guó)家天然氣貿(mào)易交接儀表使用情況Table1 Gastradetransactionmetersusageinmaindevelopedcountries時(shí)間地區(qū)儀表類型備注20世紀(jì)末北美獨(dú)聯(lián)體國(guó)家孔板(主要采用)渦輪容積式20世紀(jì)末俄羅斯歐洲國(guó)家渦輪(主要采用)孔板容積式容積式流量計(jì)多用于中小口徑天然氣管道21世紀(jì)初歐美國(guó)家俄羅斯多聲道超聲突出優(yōu)點(diǎn)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(cè)量?jī)x表

依據(jù)天然氣貿(mào)易交接儀表的使用情況，這些國(guó)家都建立了天然氣測(cè)量的配套技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)主要是美國(guó)天然氣協(xié)會(huì)(AGA)、美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)、美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文獻(xiàn)；歐洲各國(guó)主要使用國(guó)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(guó)天然氣標(biāo)準(zhǔn)體系建立較晚，二十世紀(jì)末期，我國(guó)開始構(gòu)建并逐步完善天然氣流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系[1]。當(dāng)時(shí)我國(guó)商品天然氣產(chǎn)量較低，西氣東輸?shù)忍烊粴忾L(zhǎng)輸管道尚未動(dòng)工，用于天然氣測(cè)量的儀表主要是孔板流量計(jì)，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(jì)量方法》[4]。到2014年，中國(guó)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(guó)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(cè)量的主要儀表多使用超聲、渦輪流量計(jì)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(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，我國(guó)加快了天然氣測(cè)量系列標(biāo)準(zhǔn)制修訂的步伐，為使標(biāo)準(zhǔn)有較高的國(guó)際化水平，采標(biāo)對(duì)象主要以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)為主。

在我國(guó)天然氣測(cè)量系列標(biāo)準(zhǔn)中，GB/T 18603《天然氣計(jì)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(jì)、氣體渦輪流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)等6種流量計(jì)。為使標(biāo)準(zhǔn)體系不斷完善，我國(guó)新修訂并已發(fā)布了GB/T 18603-2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》、GB/T 18604-2014《用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》、GB/T 30500-2014《氣體超聲流量計(jì)使用中檢驗(yàn) 聲速檢驗(yàn)法》、SY/T 6999-2014《用移動(dòng)式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定流量計(jì)的一般要求》；《用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》已報(bào)批,《天然氣測(cè)量系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法》已通過立項(xiàng)審查,正在標(biāo)準(zhǔn)制定階段。

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

表2 天然氣測(cè)量系列標(biāo)準(zhǔn)匯總表Table2 Summaryofgasmeasurementseriesstandards序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)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(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求EN1776:1998(2007)《供氣系統(tǒng)天然氣計(jì)量站功能要求》2GB/T18604-2014用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量AGANO.9:2007《用多聲道超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》3GB/T21391-2008用氣體渦輪流量計(jì)測(cè)量天然氣流量NEQEN12261:2002《氣體渦輪流量計(jì)》4GB/T21446-2008用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)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(cè)量流量》

續(xù)表2序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)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(jì)測(cè)量天然氣流量NEQISO/TR12764:1997《密閉管道氣體測(cè)量采用安裝在充滿流體的圓形截面管道中的渦街流量計(jì)測(cè)量流量》6SY/T6659-2006用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量天然氣流量NEQAGAREPORTNo.11/APIMPMSCHAP-TER14.9:2013《用科里奧利質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》7SY/T6660-2006用旋轉(zhuǎn)容積式流量計(jì)測(cè)量天然氣流量NEQEN12480:2002《旋轉(zhuǎn)容積式氣體流量計(jì)》8GB/T30500-2014氣體超聲流量計(jì)使用中檢驗(yàn)聲速檢驗(yàn)法9SY/T6999-2014用移動(dòng)式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定流量計(jì)的一般要求10GB/T用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)測(cè)量天然氣流量(已報(bào)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(cè)量流量》11GB/T天然氣測(cè)量系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法(已立項(xiàng))

表2所列標(biāo)準(zhǔn)中，除GB/T 30500-2014《氣體超聲流量計(jì)使用中檢驗(yàn) 聲速檢驗(yàn)法》、SY/T 6999-2014《用移動(dòng)式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在線檢定流量計(jì)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(cè)量方法標(biāo)準(zhǔn)。

2天然氣測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系建立的意義

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

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

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

3天然氣測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體系總體評(píng)價(jià)

GB/T 18603-2001《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》自實(shí)施以來，在規(guī)范天然貿(mào)易計(jì)量站測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)、投產(chǎn)運(yùn)行等方面，發(fā)揮著重要作用。隨著流量測(cè)量?jī)x表性能的提高，我國(guó)天然氣進(jìn)口量的急劇上升，原有標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(guó)于2010年對(duì)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(cè)量系統(tǒng)的分級(jí)原則和技術(shù)要求，給出了不同等級(jí)計(jì)量站測(cè)量?jī)x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(jì)量站 功能要求》及國(guó)際法制計(jì)量組織OIML R 140:2007(E) 國(guó)際建議《氣體燃料計(jì)量系統(tǒng)》等國(guó)外最新標(biāo)準(zhǔn)成果，實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)接軌。

氣體超聲流量計(jì)越來越多地在國(guó)內(nèi)外天然氣貿(mào)易交接測(cè)量中得到應(yīng)用，目前我國(guó)管輸高壓大口徑天然氣貿(mào)易測(cè)量DN80及以上口徑流量計(jì)推薦選用超聲流量計(jì)。我國(guó)于2001年發(fā)布實(shí)施的GB/T 18604-2001《用氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》，為超聲流量計(jì)在測(cè)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(shí)施，對(duì)天然氣集輸裝置、輸氣管線、儲(chǔ)存設(shè)施、配氣系統(tǒng)和用戶測(cè)量系統(tǒng)中的天然氣流量測(cè)量提出了更具指導(dǎo)作用的要求，提升了超聲流量計(jì)的應(yīng)用水平。

國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 1030-2007《超聲流量計(jì)》規(guī)定了超聲流量計(jì)的檢定周期一般不超過2年，對(duì)符合檢定規(guī)程要求的超聲流量計(jì)，檢定周期可延長(zhǎng)至6年，需每年在使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行使用中檢驗(yàn)。但檢定規(guī)程未闡明聲速檢驗(yàn)法的基本原理，也未對(duì)聲速檢驗(yàn)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(jì)的使用中檢驗(yàn)。GB/T 30500-2014《氣體超聲流量計(jì)使用中檢驗(yàn) 聲速檢驗(yàn)法》的發(fā)布和實(shí)施明確了聲速檢驗(yàn)法的具體技術(shù)要求，尤其是對(duì)通用聲速計(jì)算軟件計(jì)算方法、過程參數(shù)和計(jì)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(jì)算》提出的具體要求，對(duì)聲速檢驗(yàn)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(duì)確保檢定周期內(nèi)氣體超聲流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度，提高計(jì)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(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》這一天然氣測(cè)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(zhǎng)輸管道大宗貿(mào)易測(cè)量，又可滿足城市燃?xì)鉁y(cè)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(guó)跨境天然氣貿(mào)易交接和國(guó)內(nèi)推廣天然氣能量測(cè)量做好了標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)備，也為我國(guó)天然氣測(cè)量方式與國(guó)際接軌做好了鋪墊。

4結(jié) 語(yǔ)

天然氣流量測(cè)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(duì)促進(jìn)我國(guó)石油天然氣工業(yè)的發(fā)展，保證天然氣流量測(cè)量的準(zhǔn)確、可靠起到了及時(shí)地促進(jìn)和推動(dòng)作用。尤其是對(duì)我國(guó)以西氣東輸天然氣長(zhǎng)輸管道為代表的長(zhǎng)距離、大口徑、高壓、大流量天然氣計(jì)量站、分輸站的設(shè)計(jì)、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(guó)際先進(jìn)水平，創(chuàng)新性突出，標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后在天然氣測(cè)量領(lǐng)域取得了重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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

(1) 推廣國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《用標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》(已報(bào)批)，滿足天然氣礦場(chǎng)測(cè)量、分配測(cè)量，以及石油石化能源測(cè)量方面天然氣流量測(cè)量方法的需要。

(2) 補(bǔ)充國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《天然氣測(cè)量系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法》，規(guī)范和統(tǒng)一天然氣測(cè)量系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法，對(duì)天然氣測(cè)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(jì)測(cè)量天然氣流量》為代表的天然氣流量測(cè)量方法雙語(yǔ)版系列標(biāo)準(zhǔn)，滿足我國(guó)對(duì)中亞、中緬、中俄等跨境天然氣貿(mào)易交接測(cè)量的需要。

天然氣流量測(cè)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(guó)在天然氣國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的話語(yǔ)權(quán)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 高軍. 中國(guó)油品計(jì)量和檢驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系[J]. 油氣田地面工程， 2012, 31(12): 11-12.

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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(guó)利

中圖分類號(hào)：TE832.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2016.01.019

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