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我國天然氣流量測量技術標準體系的建立①

趙成海

國家石油天然氣大流量計量站

摘要隨著我國經濟的迅速發(fā)展，能源消費不斷增長，天然氣貿易測量越來越受到重視，對其準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)展和管道建設的需求，我國于二十世紀末開始構建并逐步完善天然氣流量測量標準體系，目前已制修訂了11項天然氣測量方法標準及天然氣儀表檢定方法標準。該標準體系以GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術要求》為基礎，涵蓋了常用的氣體超聲流量計、氣體渦輪流量計、科里奧利質量流量計等流量計，既能滿足天然氣長輸管道大宗貿易測量，又可滿足城市燃氣測量的需要，既有體積量結算，又有質量結算，還有能量結算，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準國際化水平。

關鍵詞天然氣測量標準體系天然氣工業(yè)國際化水平

1天然氣流量技術標準概況

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，然后根據工況下的壓力、溫度和物性參數將其換算成標準狀況下(我國的標準參比條件是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、等熵指數等物性參數，才能計算出實際工況下或標準參比條件下的天然氣流量[1-3]。主要發(fā)達國家天然氣貿易交接儀表使用情況見表1。

表1 主要發(fā)達國家天然氣貿易交接儀表使用情況Table1 Gastradetransactionmetersusageinmaindevelopedcountries時間地區(qū)儀表類型備注20世紀末北美獨聯(lián)體國家孔板(主要采用)渦輪容積式20世紀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世紀初歐美國家俄羅斯多聲道超聲突出優(yōu)點是準確度高、范圍度大、無壓損、自診斷能力強、耐用性好,已成為應用廣泛的天然氣貿易測量儀表

依據天然氣貿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標準，美國主要是美國天然氣協(xié)會(AGA)、美國石油學會(API)、美國材料試驗學會(ASTM)的標準或技術文獻；歐洲各國主要使用國際標準化組織(ISO)的標準，并逐漸建立起歐洲自己的標準體系[4]；俄羅斯以ISO相關標準為基礎融合俄羅斯自身研究成果形成的GOST標準體系。

我國天然氣標準體系建立較晚，二十世紀末期，我國開始構建并逐步完善天然氣流量測量標準體系[1]。當時我國商品天然氣產量較低，西氣東輸等天然氣長輸管道尚未動工，用于天然氣測量的儀表主要是孔板流量計，唯一的天然氣技術標準是SY/T 6143《天然氣流量的標準孔板計量方法》[4]。到2014年，中國天然氣產量已達1 329×108m3，按照發(fā)展規(guī)劃，到“十二·五”末，我國天然氣供應能力將達到1 760×108m3，年進口天然氣量約為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)展和管道建設的需求，保證天然氣測量結果的準確性和可靠性，我國加快了天然氣測量系列標準制修訂的步伐，為使標準有較高的國際化水平，采標對象主要以國際標準和國外先進標準為主。

在我國天然氣測量系列標準中，GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術要求》是基礎標準和綱領性標準[1]，而標準體系中涵蓋了常用的氣體超聲流量計、氣體渦輪流量計、科里奧利質量流量計等6種流量計。為使標準體系不斷完善，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準裝置在線檢定流量計的一般要求》；《用標準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,正在標準制定階段。

我國天然氣測量標準體系涵蓋的標準見表2[4]。

表2 天然氣測量系列標準匯總表Table2 Summaryofgasmeasurementseriesstandards序號標準編號標準名稱采標程度主要參考標準1GB/T18603-2014天然氣計量系統(tǒng)技術要求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用標準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序號標準編號標準名稱采標程度主要參考標準5SY/T6658-2006用旋進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用科里奧利質量流量計測量天然氣流量NEQAGAREPORTNo.11/APIMPMSCHAP-TER14.9:2013《用科里奧利質量流量計測量天然氣流量》7SY/T6660-2006用旋轉容積式流量計測量天然氣流量NEQEN12480:2002《旋轉容積式氣體流量計》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準裝置在線檢定流量計的一般要求10GB/T用標準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所列標準中，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準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準外，其他標準屬于天然氣流量測量方法標準。

2天然氣測量標準體系建立的意義

天然氣測量基礎標準GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術要求》統(tǒng)籌規(guī)定了天然氣貿易計量站測量系統(tǒng)的設計、建設、投產運行等一系列工作[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、分輸站的設計、建設提供了配套的標準化服務。

氣體超聲流量計、氣體渦輪流量計、標準孔板流量計、旋進旋渦流量計、旋轉容積式流量計、科里奧利質量流量計、標準噴嘴流量計測量天然氣流量的方法標準對于規(guī)范實施相應天然氣流量計的測量條件、測量性能、技術要求、計量標準的結構和安裝條件、不確定度評估、保證計量標準裝置測量結果及流量計檢定結果準確可靠和現場HSE要求等具有指導作用。

在天然氣能量測量標準方面，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》。該標準的制定修改采用了國際標準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)布實施補充完善了我國天然氣測量標準體系，為與國際慣例接軌提供支持[6]。

3天然氣測量標準體系總體評價

GB/T 18603-2001《天然氣計量系統(tǒng)技術要求》自實施以來，在規(guī)范天然貿易計量站測量系統(tǒng)的設計、建設、投產運行等方面，發(fā)揮著重要作用。隨著流量測量儀表性能的提高，我國天然氣進口量的急劇上升，原有標準對天然氣門站要求的技術指標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年對該標準進行了修訂。修訂后的標準規(guī)定了天然氣測量系統(tǒng)的分級原則和技術要求，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確度要求[5]。GB/T 18603-2014參考了歐洲標準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)》等國外最新標準成果，實現了與國際先進標準接軌。

氣體超聲流量計越來越多地在國內外天然氣貿易交接測量中得到應用，目前我國管輸高壓大口徑天然氣貿易測量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域的應用提供了標準化支持。該標準于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作用的要求，提升了超聲流量計的應用水平。

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，需每年在使用現場進行使用中檢驗。但檢定規(guī)程未闡明聲速檢驗法的基本原理，也未對聲速檢驗結果的處理方法等內容做出規(guī)定，不能指導和規(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要求，尤其是對通用聲速計算軟件計算方法、過程參數和計算結果應滿足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果的處理方法做出規(guī)定[7]。該標準的制定，對確保檢定周期內氣體超聲流量計的測量準確度，提高計量管理水平，避免和減少貿易糾紛，維護交接雙方的合法權益等方面都將發(fā)揮作用。

圍繞GB/T 18603《天然氣計量系統(tǒng)技術要求》這一天然氣測量基礎標準建立并逐步完善的標準體系既能滿足天然氣長輸管道大宗貿易測量，又可滿足城市燃氣測量的需要，既有體積量結算，又有質量結算，還有能量結算[6]，為我國跨境天然氣貿易交接和國內推廣天然氣能量測量做好了標準化的準備，也為我國天然氣測量方式與國際接軌做好了鋪墊。

4結 語

天然氣流量測量系列標準可操作性強、技術先進，具有系統(tǒng)性、配套性，對促進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確、可靠起到了及時地促進和推動作用。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、分輸站的設計、建設提供了配套的標準化服務和技術保障。該系列標準的技術水平達到國際先進水平，創(chuàng)新性突出，標準實施后在天然氣測量領域取得了重大的經濟和社會效益。

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

(1) 推廣國家標準《用標準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) 補充國家標準《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準，滿足我國對中亞、中緬、中俄等跨境天然氣貿易交接測量的需要。

天然氣流量測量方法標準體系的逐漸完善和加強，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準化領域的話語權。

參 考 文 獻

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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

文獻標志碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2016.01.019

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