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1、*1 天然气超声流量计量系统天然气超声流量计量系统 天然气超声流量计量相关概天然气超声流量计量相关概 念及系统组成简介。念及系统组成简介。 *2 一、相关概念 流量 flow rate 流体流过一定截面的量称为流量。流量是瞬时流量 和累积流量的统称。在一段时间内流体流过一定截面的 量称为累积流量，也称总量。当时间很短时，流体流过 一定截面的量称为瞬时流量，在不会产生误解的情况下 ，瞬时流量也可简称流量。流量用体积单位表示时称为 体积流量，用质量单位表示时称为质量流量，用能量单 位表示时称为能量流量。 最大流量 maximum flow-rate (Qmax) 满足计量性能要求的最大流量 。 最
2、小流量 minimum flow-rate (Qmin) 满足计量性能要求的最小流量。 *3 一、相关概念 流量范围 flow-rate range 由最大流量和最小流量所限定的范围，在该范围内满足 计量性能的要求。 工况流量 working condition flow-rate 流量计在其工作条件下测得的介质的流量为工况流量。 标况流量 standard condition flow-rate 流量计测得的工况流量经计算转化为标准参比条件下的 流量，称为标况流量。 采用体积计量时，标况流量表示 绝对压力为 101.325kPa 、温度为 20时测得的流量， 称为标况体积流量；采用能量计量时
3、，标况流量表示绝 对压力为 101.325kPa 、温度为 20、干基时测得的流 量，称为标况能量流量。 *4 一、相关概念 工作条件 working conditions 流经装置并符合一次装置规范的被测流体物理性质的特 性值。 工作温度 working temperature 流经一次装置并符合一次装置规范的被测流体的温度。 设计压力 design pressure 在相应的设计温度下，用以确定管道计算壁厚及其它元 件尺寸的压力，该压力为管道的内部压力时称为设计内 压力，为外部压力时称设计外压力。 操作压力 operating pressure 在稳定操作条件下，一个系统内介质的压力。在正
4、常操 作条件下，管道系统中的最大实际操作压力称之为最大 操作压力；所能连续操作的最大压力称之为最大允许操 作压力。 *5 一、相关概念 计量站 measuring station 由入口和出口管道、截断阀及其他设备安装成可被封隔 的、用于天然气贸易计量的设施。 计量系统 measuring system 用于实现专门计量的配套计量仪表和其它设备。 流量计算机 flow computer 计算和指示标准参比条件下的流量等参数的装置。 *6 检定 verification 据有关计量器具的检定规程，查明和确认计量器具是否 符合法定要求的程序。它包括检查、加标记和（或）出 具检定证书。 校准 cal
5、ibration 在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量 值，与对应的由标准所复现的量值之间的一组操作。（ 标定的涵义之一） 一、相关概念 *7 一、相关概念 实流检定或校准 actual flow verification or calibration 以天然气、空气或水等为介质所进行的流量计检定或 校准。 比对 comparison 同类基准、标准或器具之间的量值比较。 核查流量计 check flow meter 只用于核查、比对的已知准确度等级的流量计。 *8 一、相关概念 计量监督系统 metrological supervise system 为核查计量器具是否依照计量法
6、律、法规正确使用和诚 实使用，而对计量器具制造、安装、修理或使用进行 控制的系统。 量值溯源 traceability of the value of quantity 通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量 结果或测量标准的值能够与规定的参考标准，通常是 与国家测量标准或国际测量标准联系起来。 *9 一、相关概念 流量测量装置 flow measuring equipment 用以确定流量量值的装置。 计量橇（针对天然气输送计量） 是指被整体安装在钢结构平台上的计量仪表（不包括 流量计算机和组分分析仪表）和工艺系统部分。在计 量橇工艺安装时，汇气管、截断阀、直管段和流量计 等需要用
7、管架/管托进行支撑，把前、后汇气管和几路 并联的流量计测量管路都支撑固定，集成在一个整体 的钢结构平台上，这个整体集成部分称为计量橇。 *10 一、相关概念 计量橇（实物图） 气体超声流量计 强制密封球阀+ 电动执行机构 上游直管段 20D+10D 下游 汇气管 橇座钢架 信号箱 上游 手动球阀 动力电源箱 下游 汇气管 *11 二、天然气超声计量系统的组成 天然气超声计量系统的组成 首先这里界定的天然气超声计量系统为用于天然气 贸易交接的计量系统。主要由超声流量计量仪表、工 艺系统和控制系统三部分组成。计量系统应满足 GB/T 18603的要求。计量系统应同时满足体积计量和能量计 量的功能要
8、求。 贸易计量系统的系统最大允许误差应 不低于1% ，其中采用的流量计的最大允许误差在 qtqmax范围内应优于0.5% 。发热量测量系统的不确 定度应优于0.5% 。它是企业进行贸易交接、经济分 析、成本核算的主要依据。 1、计量仪表组成 主要由气体超声流量计和配套流量计算机、温度变送 器、压力（差压）变送器、组分分析仪表等组成。 *12 二、天然气超声计量系统的组成 1）在天然气贸易计量系统中，组分分析仪表主要是指在线 或离线色谱分析仪。（常见品牌有DANIEL的Danalyzer 570 GC2350A,ELSTER的EnCAL3000,ABB 8200 NGC等 ） 2）在线水露点测量
9、仪和在线硫化氢测量仪是用于监测天然 气气质的一项重要的指标，目前该指标不参与流量计算 。(常见品牌德国BARTEC HYGROPHIL F5673 DT和美 国Amtek 933型H2S分析仪) 3） 超声流量计是指时间传播法的多声道气体超声流量计， 其应用标准应符合 GB/T 18604。满足（GB/T 18603）天 然气贸易计量准确度方面的要求。 *13 二、天然气超声计量系统的组成 4）流量计算机由信号转换、采集、计算、处理和输出等 单元组成。 5）温度变送器用于被测天然气温度的准确测量。以用于 工况流量向标准参比条件下流量的换算以及天然气物 性参数计算。 6）压力变送器用于被测天然气
10、压力的准确测量。以用于 工况流量向标准参比条件下流量的换算以及天然气物 性参数计算。 *14 二、天然气超声计量系统的组成 组份分析小屋简介 气体在线色谱分析仪系统全套包括：取样系统，样气 处理系统，检测分析，数据处理系统，显示及信号传输系 统，载气，标样气及相应的管路附件等，软件含在全套设 备内。 分析小屋材料为不锈钢板橇式预制，包括：保湿隔热 屋体，内配套通风，防爆空调，内部供配电、照明、安全 接地；可燃气体检测，防爆接线箱，内部设备固定及安装 用支架，支座，防静电地板等。 *15 二、天然气超声计量系统的组成 组份分析小屋简介 *16 二、天然气超声计量系统的组成 计量仪表组成 包括测量
11、管段、换能 器、信号处理单元 温度、压力 变送器 流量计 算机 色谱分 析仪 流量计配套上、下游直管段，流动调整器及工艺参数就显示压力 、温度仪表； *17 二、天然气超声计量系统的组成 计量仪表配套防爆接线箱 接线箱配备了葛兰和接线端子，安装在撬座的边缘。 接线箱符合现场防爆要求， 通常设计以下三种接线箱 ： 电源接线箱 模拟信号接线箱 通讯信号接线箱 在接线箱中作为备用预留额外的接线端子。另外，用 户单独给每个阀门的电动执行机构分别提供380V 交流 电源，并分别引至每个电动执行机构旁边。 *18 二、天然气超声计量系统的组成 2、工艺系统 1）工艺系统主要是由前、后汇气管和几条并联的流量
12、计 测量管路组成；每条流量计测量管路上是由前、后截 断阀，流量计前、后直管段，流动调整器等组成。 2） 除了流量计算机、在线色谱分析仪、在线水露点测量 仪和在线硫化氢测量仪外，计量仪表均被安装在工艺 系统上。 3）流量计测量管路不允许设旁通支路。 4）工艺系统中，还包括入口压力平衡阀、放空阀管路， 在前、后汇气管上还装有排污阀等。 *19 二、天然气超声计量系统的组成 工艺系统（示意图） *20 二、天然气超声计量系统的组成 计量系统设计原则（示意图） Hart PT TT Hart RS485 组分数据 工况流量和 诊断数据 RS485 分析和报警 CL-1气体超声流量计 To SCADA
13、System 标况体积 流量和能 量,分析数 据总汇 Serial Hub RS- 232 Local PC Ground Station H20 H2S H2S 数据 分析 小屋 *21 二、天然气超声计量系统的组成 3、控制系统 1）控制系统主要完成计量系统上的电动阀门控制和流程 切换以及数据采集、计算处理等功能。 2） 一般，计量系统不单独配置控制系统，而是使用计量 站内设置的控制系统（站控系统）对计量系统上的电 动阀门进行操作控制，完成流程切换；使用流量计配 套的流量计算机将流量、温度、压力和组分信号进行 采集计算，计量数据由流量计算机通信上传至站控系 统。最后，由站控系统将有关计量数
14、据、控制数据和 状态上传至调控中心。 *22 二、天然气超声计量系统的组成 计量控制柜 标准仪表盘和照明设计、散热风扇等附件。 机柜为整体型，有前后开门，门有锁尺寸。2100mm高 （含100mm 底座） ，800mm深，800mm 宽。 电缆从底部进入机柜，电缆和接线都是标准PVC绝缘 电缆，符合DIN 或UL 1015标准。 内设置接线端子、端子保险丝及汇线槽。 24V DC 开关电源，蓄电池、防浪涌保护器、安全栅 、 以太网 Hub。 FCL-1型 流量计算机，盘式安装 。通常24台流量计 算机一套标准柜。 *23 二、天然气超声计量系统的组成 计量控制柜外形图 *24 1、超声流量计的
15、选用 1） 超声流量计是指时间传播法的多声道气体超声流量计 ，其应用标准应符合 GB/T18604。 2）适用于高压、大流量计量应使用气体超声流量计。 3）在设计时，应考虑振动、噪声对超声流量计性能的影 响，如超声流量计下游配置调节阀时，应使用法兰夹持 式 19 管降噪器或 T 型头来降低噪声对超声流量计的影 响。 4）超声流量计应具备声速检验所需的各项功能。 三、超声计量仪表的配置导则 *25 超声流量计降噪措施的选用 三、超声计量仪表的配置导则 降噪管 *26 三、超声计量仪表的配置导则 2、流量计算机的选用 1） 选用的流量计算机应获得相关机构的认证，例如国 家质量监督检验检疫总局或 O
16、IML、PTB、NEL 或 API 等贸易计量认证，才能用于贸易交接计量。 2）流量计算机与流量计应是一对一配置方式。 3）流量计算机可直接接收现场的流量、温度、压力、组 分等信号，并进行流量补偿计算。 具备采集、计算、 累计、显示、存储等功能。 4）能将有关信息通过数据通信接口传送到站控系统。 *27 三、超声计量仪表的配置导则 3、温度、压力变送器的选用 1）量程的选择：测量介质的工作温度、压力范围，应使 测量范围落在满量程的1/33/4；注意防爆的要求， 机械接口、电气接口的选择； 2）温度传感器选择上要考虑测量介质压力及是否具有腐 蚀性杂质，以便确定热电阻的铠装热套管或保护套管 的材质；当管线设计压力6.3MPa 时，应采用法兰或 焊接连接温度计套管。用于贸易计量补偿运算的变送 器要优于0.2 ，信号分辨率应大于0.025%，变送器 准确度要适应流量测量准确度要求；其它场所使用的 变送器
