中國天然氣計量標準體系現狀簡析

高軍

中國石油大慶油田工程有限公司 計量測試研究所 （黑龍江 大慶 163712）

1 天然氣流量量值溯源

為了滿足日益增長的高壓、大流量天然氣貿易計量儀表的檢定需要，國家石油天然氣大流量計量站及其分站相繼建成了多套具有較高準確度水平的天然氣流量標準裝置，逐步完善了我國天然氣流量量值溯源體系。天然氣流量量值溯源體系主要由原級標準、傳遞標準以及工作標準組成，導出流量的各基本量都溯源到相應的國家質量、長度、時間基準。我國天然氣流量的原級標準裝置采用“質量+容積”法組成，通過比對組件工作流量計，將質量法天然氣流量標準裝置、容積法體積管標準裝置復現的量值溯源到國家基準[1]，天然氣流量量傳溯源如圖1所示。

圖1 天然氣流量量傳溯源框圖

目前，國內已建成的天然氣流量原級標準裝置共有3套，其中2套雖然屬于mt（質量—時間）法[2]天然氣流量原級標準裝置，但稱重系統工作原理不同，一種采用不等臂天平稱量系統，另一種采用陀螺儀稱重系統；第3套原級標準裝置采用HPPP法原理[3]，溯源至國家長度、時間基準。這3套天然氣流量原級標準裝置形成了各自獨立的量值傳遞鏈、較為完整的天然氣流量量值溯源技術和天然氣流量檢測技術。天然氣流量量值溯源體系如圖2所示，圖中：P為壓力；q為流量；U為不確定度。

圖2 天然氣流量量值溯源體系圖

從圖2可以看出,我國天然氣流量原級標準裝置采用mt法和HPPP法,以天然氣為介質復現流量量值,不確定度水平≤0.1%(k=2)，傳遞標準可將原級標準的量值傳遞到工作標準，同時也可進行流量范圍的放大。組合音速噴嘴傳遞標準不確定度約在0.15%～0.25%(k=2)。工作標準裝置可以是渦輪流量計或渦輪+超聲流量計,不確定度為0.22%～0.33%(k=2)，覆蓋壓力為0.3～10 MPa、流量為8～12 000 m3/h的天然氣流量量值傳遞。

為確保天然氣流量量值傳遞的可靠性和合理性，天然氣流量計量器具的量值溯源必須符合國家氣體流量計量器具檢定系統表要求。2017年頒布了JJG 2064—2017《氣體流量計量器具》，該檢定系統表適用于測量密閉管道內氣體流量計量器具的量值傳遞關系，包括從基本量及導出量到氣體流量計量基準器具、氣體流量計量標準器具、氣體流量工作計量器具之間的量值傳遞關系、量值傳遞方法和量值傳遞時的測量能力，氣體流量計量器具檢定系統表如圖3所示。

從圖3可以看出，mt法和pVTt法氣體流量標準裝置的不確定度要求為Ur≤0.1%(k=2)。圖2中已建成的mt法原級標準裝置不確定度≤0.1%，pVTt原級標準裝置不確定度≤0.1%，符合JJG 2064—2017《氣體流量計量器具》要求，工作標準裝置不確定度水平0.22%～0.33%，滿足GB/T 18603— 2014《天然氣計量系統技術要求》A級計量站準確度等級為1.0級的流量計的檢定要求[5]，目前建立的天然氣流量量值溯源體系基本滿足天然氣流量計量標準的量值溯源需要。

圖3 氣體流量計量器具檢定系統表框圖

2 天然氣計量標準體系概述

2.1 標準概述

全國石油天然氣標準化技術委員會油氣計量及分析方法分標委（SAC/TC355/SC10)結合實際國情，并參考相應的國際標準和國外先進標準，轉化、制定了一系列的天然氣計量方法標準。在這一系列標準中，綱領性系統標準是GB/T 18603—2014《天然氣計量系統技術要求》[5-6]。

GB/T 18603《天然氣計量系統技術要求》于2001年首次發布，并于2014年修訂后重新發布，主要參考 了 EN 1776:1998(2007)和 OIML R 140:2007(E)。GB/T 18603—2014覆蓋了天然氣計量系統的設計、建設、投產運行、驗收、維護、校準及檢定等整個過程，規定了天然氣計量系統的組成內容及輔助設備的技術要求，并按天然氣計量站規模分級規定了系統配置要求[6]。

2.2 標準體系表

天然氣計量標準體系包括：①共性基礎性標準：名詞和術語、標準參比條件、統計控制。②流量計量方法標準：孔板、渦輪、超聲、旋進旋渦、科里奧利、旋轉容積流量計和標準噴嘴、槽道式流量計等。③為獲得密度而進行的間接測量標準：如壓力、溫度、天然氣組分測試及計算，以及天然氣壓縮因子等計算標準、相關的檢定規程、校準規范等[6]。天然氣計量標準體系及具體分類相關標準詳見表1—表8。

表1 流量計量系統標準

表2 流量計量方法標準

表3 流量計檢定/校準標準及規程

表4 基礎標準

表5 能量計量標準

表6 濕氣計量

表7 配套儀表檢定校準

表8 天然氣流量相關參數計算

3 小結與展望

中國天然氣計量標準體系在跟蹤研究與吸收轉化相結合、制定與修訂相結合、國標與行標相結合的發展原則中日臻完善，標準的數量和技術水平都有了顯著的擴展和提升，對天然氣貿易交接計量站點、跨境交接計量場合提供了標準化方面的技術支持，基本滿足了中國天然氣生產、儲運和銷售等環節貿易交接計量的需要。

隨著中國標準化逐步與國際化接軌，我國天然氣計量標準體系的總體水平接近或達到了國際先進水平。未來幾年，中國還將繼續堅持對自身天然氣計量標準體系的深入研究，不斷完善和穩步發展，重點配套天然氣能量計量標準，研制上游領域技術標準，解決天然氣上游領域測量技術標準缺乏、不配套的問題，并逐步推進與國際標準、國外先進標準與先進技術的接軌。