《用气体涡轮流量计测量天然气流量GBT+21391-2022》详细解读

《用气体涡轮流量计测量天然气流量GB/T21391-2022》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语、定义和符号3.1术语和定义3.2符号4工作原理4.1结构和原理4.2影响测量准确度的因素contents目录5计量性能5.1通则5.2准确度要求5.3重复性5.4峰间误差5.5短期过载5.6工作温度范围5.7安装条件5.8最大允许压损contents目录6流量计要求6.1通则6.2耐压强度及严密性6.3流量计的连接和长度6.4取压口6.5可拆卸的流量计测量芯6.6润滑6.7电气安全6.8输出和显示6.9流量计标志contents目录6.10外观质量6.11适应环境的能力6.12运输和储存6.13流量积算6.14智能流量计7安装要求、使用及维护7.1安装环境7.2管道配置7.3使用contents目录7.4维护和检查8流量计算方法及测量不确定度估算8.1标准参比条件8.2体积流量计算8.3质量流量计算8.4能量流量计算8.5测量不确定度估算附录A(规范性)实流校准附录B(资料性)流量计的其他性能特性contents目录附录C(资料性)流量计的现场检验附录D(资料性)天然气流量计算实例参考文献011范围1范围010203适用于气体涡轮流量计测量天然气流量的方法。规定了气体涡轮流量计测量天然气流量的术语和定义、测量原理、技术要求、试验方法和检验规则等。适用于新建、改建、扩建的天然气管道工程中使用气体涡轮流量计测量天然气流量。022规范性引用文件GB/T17747.1天然气压缩因子的计算第1部分导论和指南GB/T17747.2天然气压缩因子的计算第2部分GB/T17747.3天然气压缩因子的计算第3部分2规范性引用文件用摩尔组成进行计算用物性值进行计算033术语、定义和符号在流体作用下叶轮受力旋转，其转速与流体体积流量成比例关系的流量计。气体涡轮流量计量程比/转换比工作压力范围在最大允许误差范围内流量计的最大流量和最小流量之比。满足流量计计量性能要求的压力范围。3术语、定义和符号043.1术语和定义气体涡轮流量计表示气体涡轮流量计在测量过程中的准确度，通常分为不同级别，如0.5级、1.0级等。精度等级量程比指气体涡轮流量计能够准确测量的最大流量与最小流量之比，反映流量计的测量范围。一种利用气体流动推动涡轮旋转来测量气体流量的仪表，适用于天然气等气体的流量测量。3.1术语和定义053.2符号体积流量，表示单位时间内流过管道横截面的流体体积。Q质量流量，表示单位时间内流过管道横截面的流体质量。qv标准体积流量，表示在标准温度和压力下的体积流量。Vn3.2符号010203064工作原理4工作原理涡轮旋转原理在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，使其产生旋转。涡轮的旋转角速度与流体流速在一定的流量范围内成正比，由此可以通过测量涡轮的旋转角速度来推算流体流速和流量。流量计算方式通过涡轮流量计内部的传感器检测涡轮的旋转速度，进而转换成相应的电信号输出。这个信号经过处理后可以直观地显示出流体的瞬时流量和累积流量。涡轮设计与流体特性关系涡轮的设计需考虑流体的物理特性，如密度、粘度等，以确保测量精度。同时，涡轮流量计还需要根据实际应用场景进行定制和优化，以适应不同的工作环境和测量要求。074.1结构和原理4.1结构和原理工作原理当气体流过涡轮时，涡轮叶片受到气体冲击而旋转，旋转速度与气体流量成正比。传感器检测涡轮的旋转速度，转速计测量该速度并将数据传递给电路板，电路板处理这些数据并计算出气体流量。应用特点气体涡轮流量计因其精度高、响应快、可靠性好、适用范围广等优点，被广泛应用于石油化工、电力、冶金等领域，特别是在天然气流量的测量方面发挥着重要作用。结构组成气体涡轮流量计主要由涡轮、传感器、转速计、电路板等组成。其中，涡轮是核心部件，由轴、叶片和轴承构成，负责在气体流动时产生旋转。030201084.2影响测量准确度的因素-脉动流是导致涡轮流量计测量误差的一个重要因素。-入口流速与叶轮转速的相位差与脉动频率相关，影响测量准确度。-不同波形的脉动流会产生不同程度的正误差，源于叶轮在增流、减流时的特性差异。脉动流的影响-选择适当的过滤器，并注意投产前的气体旁路操作，可以防止杂质进入流量计。-天然气中的颗粒杂质可能导致流量计转子卡堵，影响计量准确度。流体中的杂质流量计的安装和维护-流量计的安装方式（如垂直安装）可以影响其测量准确度。-定期排出积液、加强监护以及定期进行润滑等维护措施，有助于提高测量准确度。095计量性能010203量程比是指流量计最大流量与最小流量的比值。新标准中可能更改了量程比的定义，具体数值或计算方法需参照新标准内容。选择合适的量程比对确保测量精度至关重要。5计量性能105.1通则使用条件明确气体涡轮流量计的使用条件，包括环境温度、压力、流量范围等，以保证测量结果的准确性。流量计选型根据实际需要，选择合适型号、规格的气体涡轮流量计，确保其准确度、可靠性和使用寿命。安装位置气体涡轮流量计应安装在符合要求的管道上，确保流体流态的稳定和测量准确性。5.1通则115.2准确度要求准确度等级气体涡轮流量计的准确度通常根据国家标准或行业标准进行划分。在GB/T21391-2022标准中，明确规定了流量计的准确度要求，这有助于确保测量结果的可靠性和准确性。5.2准确度要求误差范围对于气体涡轮流量计，其准确度通常表示为测量结果的误差范围。该标准详细说明了在不同流量范围和操作条件下允许的误差范围，为使用者提供了明确的操作指导。校准与验证为确保气体涡轮流量计的准确度，该标准还规定了定期的校准和验证要求。这包括使用标准装置进行校准，以及在特定条件下对流量计进行验证，以确保其性能稳定和准确度高。125.3重复性定义重复性是指在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。影响因素影响重复性的主要因素包括流量计本身的稳定性、测量条件的变化以及人员操作的不一致性等。5.3重复性135.4峰间误差5.4峰间误差影响峰间误差的大小直接影响到流量计的测量精度。如果峰间误差过大，将导致测量结果的波动和不稳定性增加，进而影响天然气计量的准确性和公正性。因此，控制峰间误差是确保气体涡轮流量计测量精度的重要措施之一。要求根据GB/T21391-2022标准，气体涡轮流量计的峰间误差需满足一定的限制，以确保测量的准确性和可靠性。具体要求详见标准中的相关规定。定义峰间误差是指在规定的流量范围内，流量计输出信号的峰值之间的最大差异。这个误差反映了流量计在不同流量下的测量稳定性。145.5短期过载定义短期过载是指流量计在短时间内承受超过其额定流量的情况。影响短期过载可能会对流量计造成损坏，影响其测量精度和使用寿命。5.5短期过载155.6工作温度范围5.6工作温度范围温度范围的确定通常由制造商根据流量计的材料、结构和使用条件等综合因素来确定。工作温度上限指流量计能够正常工作的最高环境温度。工作温度下限指流量计能够正常工作的最低环境温度。165.7安装条件气体涡轮流量计的安装环境应避免过高或过低的温度，以免影响测量准确度。温度安装环境应保持适宜的湿度，以防止流量计内部元件受潮或腐蚀。湿度安装位置应尽量避免强烈的震动或振动，以确保测量稳定性。震动5.7安装条件175.8最大允许压损5.8最大允许压损标准要求根据《用气体涡轮流量计测量天然气流量GB/T21391-2022》标准，气体涡轮流量计的最大允许压损应符合制造商的规定，并在产品说明书中明确给出。同时，该标准还规定了在不同流量和压力条件下，流量计应能保持其计量性能和准确性。这要求制造商在设计和生产过程中严格控制流量计的压损性能，以确保其满足标准要求。影响因素最大允许压损受多种因素影响，包括流量计的结构设计、流体介质密度和粘度、流量大小以及流速等。因此，在选择和使用气体涡轮流量计时，需要综合考虑这些因素，以确保压损控制在最大允许范围内。定义与重要性最大允许压损是指在气体涡轮流量计中，气体流经流量计时所产生的压力损失的最大允许值。这一指标对于确保流量计的准确性和效率至关重要，因为过大的压损可能会影响流量的测量精度，甚至损坏流量计。186流量计要求123流量计在规定的流量范围内，应具有较高的测量准确度。流量计的准确度等级应满足相应的国家或国际标准。在使用过程中，应定期校准以保证测量准确度。6流量计要求196.1通则6.1通则术语和定义详细阐述了标准中使用的专业术语及其定义，确保读者对后续内容的准确理解。符号和单位使用条件列出了标准中使用的符号及其对应的物理意义和单位，为后续的公式计算和数据分析提供了基础。明确了气体涡轮流量计在使用过程中的环境条件、安装要求以及操作限制，确保测量结果的准确性和可靠性。206.2耐压强度及严密性要点三耐压强度要求气体涡轮流量计在设计时应考虑到其在实际使用过程中可能遇到的最大工作压力。新标准可能规定了流量计壳体、连接部件等需要承受的最低耐压强度，以确保在安全裕量内正常工作，不会出现泄漏或破裂。严密性测试为了确保流量计的密封性能，新标准中可能会要求对流量计进行严密性测试。这些测试通常包括在规定压力下保持一定时间，观察是否有气体泄漏，以验证其密封性能是否达标。安全认证耐压强度和严密性作为重要的安全指标，新的国家标准可能还规定了相应的安全认证流程。这意味着流量计在投放市场前，需要通过一系列严格的测试和评估，以证明其符合标准中规定的耐压强度和严密性要求。6.2耐压强度及严密性010203216.3流量计的连接和长度6.3流量计的连接和长度连接方式气体涡轮流量计通常采用法兰连接，确保流量计与管道之间的密封性和稳固性。根据实际应用场景，可选择不同的法兰标准和规格，以满足安装需求。连接管道要求为保证测量的准确性，连接流量计的管道应保持一定的直线段长度，避免弯曲、变形或受到外力影响。此外，管道内壁应光滑，以减少流体流动的阻力。流量计长度选择流量计的长度应根据实际测量需求和安装空间进行选择。一般来说，流量计的长度应适中，既要保证测量的准确性，又要避免过长的长度增加流体流动的阻力。同时，不同长度的流量计可能对测量结果产生一定的影响，因此在实际应用中需综合考虑。226.4取压口6.4取压口取压口的位置选择：根据GB/T21391-2022标准，取压口的位置应确保能够准确反映流量计内的实际压力情况。这通常意味着取压口应位于流量计上游和下游的直管段上，以避免流场扰动对压力测量的影响。取压口的结构设计：标准规定了取压口的结构设计要求，以确保其能够稳定、准确地测量压力。这包括取压口的形状、尺寸以及材质等方面的规定，旨在最小化测量误差并提高测量的可靠性。取压口与测量系统的连接：根据标准，取压口应与测量系统可靠连接，以确保压力信号的准确传输。这包括使用合适的连接管件、密封材料以及确保连接的紧固性和气密性。此外，标准还可能对连接方式和材料提出了具体要求，以确保测量的准确性和系统的稳定性。236.5可拆卸的流量计测量芯6.5可拆卸的流量计测量芯设计与结构特点可拆卸的流量计测量芯设计使得流量计在维护和检修时更加便捷。这种设计通常包括一个可方便拆装的测量芯，它是涡轮流量计中的核心部件，负责直接测量气体流量。拆卸与安装便利性测量芯的可拆卸性意味着在不影响流量计整体结构的情况下，可以轻松地对其进行检查、清洗或更换。这不仅减少了维护时间，还降低了因维修而造成的生产停顿成本。校准与精度保证可拆卸测量芯的设计也便于进行定期的校准工作，确保流量计的测量精度。通过将测量芯送至专业校准机构，可以定期验证其测量准确性，从而保证天然气计量的可靠性。246.6润滑6.6润滑01根据气体涡轮流量计的使用环境和要求，选择适合的润滑剂。润滑剂应具有良好的润滑性能和稳定性，以确保流量计转子的顺畅转动。定期向气体涡轮流量计添加润滑剂，以减少转子与壳体之间的摩擦和磨损。添加润滑剂的量要适中，避免过多或过少影响流量计的准确度。在使用过程中，应定期检查润滑效果，确保润滑剂能够有效发挥作用。如发现润滑不良或润滑剂变质，应及时更换新的润滑剂。0203润滑剂的选择润滑剂的添加润滑效果的监测256.7电气安全标准强调了在气体涡轮流量计的安装和使用过程中，必须严格遵守相关的电气安全规定。这包括但不限于正确接地、防雷击保护以及使用符合规定的电缆和连接器。安全防护措施6.7电气安全由于天然气具有易燃易爆的特性，因此流量计的设计、制造和使用都需满足防爆和防火的要求。标准中明确规定了相关的防爆措施，如使用防爆电器元件、确保设备密封性等。防爆和防火要求为了保证流量计的稳定运行并减少对周围电子设备的干扰，标准中还提出了电磁兼容性的要求。这包括对抗电磁干扰的能力以及流量计自身产生的电磁干扰应控制在一定范围内。电磁兼容性266.8输出和显示显示当前时刻的天然气流量。瞬时流量从某一时间点开始到当前时刻的天然气总流量。累积流量显示流量计当前的工作状态，如正常工作、故障等。工作状态6.8输出和显示276.9流量计标志6.9流量计标志标志内容根据GB/T21391-2022标准，气体涡轮流量计的标志应包括制造商名称或商标、流量计型号、规格、准确度等级、出厂编号以及制造日期等关键信息。这些信息对于确保流量计的可追溯性和正确使用至关重要。01标志位置流量计的标志应设置在显眼且不易磨损的位置，通常位于流量计的表体或连接管路上。这样可以方便用户在使用和维护过程中快速识别流量计的相关信息。02标志的耐久性为了确保标志的清晰可见和长久保存，制造商应采用耐磨损、耐腐蚀的材料和工艺来制作标志。此外，标志的颜色和字体大小也应根据使用环境进行合理选择，以提高其可读性和辨识度。03286.10外观质量流量计外壳的涂层应均匀，不应有剥落、起泡、裂纹等瑕疵。涂层均匀且无明显瑕疵针对天然气的腐蚀性，流量计应采取适当的防腐措施，以延长使用寿命。防腐措施得当6.10外观质量296.11适应环境的能力6.11适应环境的能力制造商应提供流量计在不同温度下的性能测试报告。对于极端气候条件，流量计应具备一定的温度补偿功能。流量计能在较宽的温度范围内保持准确的测量性能。010203306.12运输和储存气体涡轮流量计在运输过程中应确保包装完整，以防止设备受损或受到污染。包装完整在运输途中要防震、防压，避免因震动或压力过大对流量计造成损坏。防震防压运输方式应符合国家相关运输规定，确保安全合法。符合规定6.12运输和储存316.13流量积算流量积算方法根据气体涡轮流量计的输出信号，通过特定的算法将流量信号转换成天然气体积或质量流量，并进行累积计算。积算准确度流量积算的准确度受多种因素影响，包括流量计的准确度、信号转换和处理的精度以及积算算法的科学性等。为确保积算准确度，需定期校准流量计并优化积算算法。数据记录与存储流量积算系统应具备数据记录和存储功能，以便随时查询历史流量数据。这有助于分析天然气的使用情况，为管理和决策提供数据支持。同时，应确保数据的安全性和完整性，防止数据丢失或被篡改。6.13流量积算326.14智能流量计6.14智能流量计智能流量计是指内置微处理器，能够执行数据处理、存储和通信功能的流量计。在GB/T21391-2022标准中，对智能流量计提出了明确的技术要求和测试方法，确保其准确性和可靠性。智能流量计具有自动校准、故障自诊断、数据远程传输等功能。通过这些功能，智能流量计可以实时监控流量数据，及时发现并处理潜在问题，提高天然气计量的准确性和效率。智能流量计在天然气计量中具有显著的应用优势。它可以实现远程监控和管理，降低人工巡检成本；同时，通过数据分析，可以帮助企业更好地了解生产情况，优化生产流程，提高能源利用效率。定义与功能技术特点应用优势337安装要求、使用及维护安装时应保证流量计轴线与管道轴线同心，防止偏心引起的测量误差。前后直管段长度应符合标准要求，确保流体在流量计前的流场充分发展。流量计安装位置应远离振动源和电磁干扰，以保证测量准确度。7安装要求、使用及维护347.1安装环境温度要求气体涡轮流量计的安装环境应符合一定的温度范围，以确保流量计的稳定运行。通常情况下，温度范围应在-20℃至+60℃之间。湿度要求为了避免因湿度过大而影响流量计的正常工作，安装环境的相对湿度应控制在一定范围内，一般建议在5%~95%RH（无凝结）。震动与干扰为了保证流量计的测量精度，安装环境应尽量避免强烈的震动和电磁干扰。如有必要，应采取相应的减震和抗干扰措施。7.1安装环境010203357.2管道配置01直通式安装标准中推荐的首选安装方式，它确保气体涡轮流量计在管道中的安装位置能够准确测量流量，减少流体扰动对测量结果的影响。带辅助设备的安装在某些情况下，可能需要安装辅助设备如过滤器、调压阀等以保证流量计的稳定运行。这些设备的选择和安装位置都有明确的规定，以避免对流量计的测量精度造成不利影响。一体化流量计的安装对于一体化气体涡轮流量计，其安装更需注重整体性和便捷性。标准中提供了详细的安装指导，包括管道的连接方式、密封要求等，以确保流量计的性能和测量精度。7.2管道配置0203367.3使用7.3使用010203流量计应安装在直管段上，并保证前后直管段长度满足要求，以减少流场扰动对测量结果的影响。安装时应确保流量计与管道同心，避免出现应力和振动对测量结果产生影响。安装环境应避免强磁场、强电场干扰，以保证测量准确性。377.4维护和检查清理涡轮流量计内部杂质，保持流道畅通。监控涡轮流量计的工作状态，及时发现并处理异常情况。定期检查传感器及连接线路，确保其完好无损。7.4维护和检查388流量计算方法及测量不确定度估算123使用气体涡轮流量计进行天然气流量测量，通常采用的是体积流量的计算方式。流量计算公式为：Q=K×S×(n/60)，其中Q为气体流量，K为仪表系数，S为仪表干管截面积，n为涡轮转速。此公式考虑了涡轮转速与气体流量之间的线性关系，通过测量涡轮的转速来推算气体的流量。8流量计算方法及测量不确定度估算398.1标准参比条件8.1标准参比条件标准参比条件通常指温度为20℃，压力为101.325kPa（即标准大气压）的条件。这些条件被用作测量和计算天然气流量的基准。温度与压力条件在GB/T21391-2022标准中，对天然气的组成有明确要求，需符合GB/T37124范围内的规定。这是为了确保测量结果的准确性和可比性。组成要求标准参比条件的选择对于气体涡轮流量计的准确测量至关重要。实际测量时，如果温度和压力偏离标准参比条件，需要根据气体的物理性质进行相应的修正，以保证测量结果的准确性。影响因素408.2体积流量计算8.2体积流量计算体积流量是通过气体涡轮流量计测得的转速数据，结合流量计的K系数和其他相关参数，利用特定的公式进行计算得出的。这个公式通常会将转速、K系数、气体密度和压力等因素考虑在内。计算公式为了准确计算体积流量，需要准确获取和记录流量计的转速数据。此外，K系数是流量计的一个重要参数，它通常是在流量计校准过程中确定的，并且会因流量计型号和使用条件的不同而有所变化。参数获取在计算体积流量时，还需要考虑一些修正因素，如温度、压力变化对气体密度的影响，以及可能存在的泄漏或测量误差等。这些因素都可能对最终的体积流量计算结果产生影响，因此需要进行相应的修正和调整。修正因素010203418.3质量流量计算8.3质量流量计算计算原理质量流量是单位时间内通过流量计的天然气质量。在计算质量流量时，需要考虑天然气的密度以及体积流量。通过气体涡轮流量计测得的体积流量数据，结合天然气的密度，可以准确计算出质量流量。关键参数在计算质量流量时，关键的参数包括天然气的密度、体积流量以及流量计的精度。这些参数的准确性直接影响到质量流量的计算结果。因此，在使用气体涡轮流量计时，需要确保这些参数的准确测量和校准。计算步骤首先，通过气体涡轮流量计测量天然气的体积流量；其次，根据天然气的压力和温度条件，确定其密度；最后，将体积流量与密度相乘，即可得到质量流量。这一过程需要严格按照标准操作程序进行，以确保计算结果的准确性。428.4能量流量计算8.4能量流量计算数据需求与来源进行能量流量计算时，需要获取实时的天然气流量数据、气体组成分析、温度和压力等参数。这些数据通常通过涡轮流量计以及其他相关的传感器和测量设备获取。应用与意义能量流量的计算对于天然气计量和贸易结算具有重要意义。它不仅反映了天然气的实际使用价值，也是供需双方进行经济结算的重要依据。通过准确的能量流量计算，可以保障交易的公平性和透明度。计算方法与公式根据标准GB/T21391-2022，能量流量的计算需考虑天然气的质量流量、发热量以及相关物理参数。具体的计算公式和步骤在标准中有详细规定，确保计算结果的准确性和可靠性。030201438.5测量不确定度估算标准不确定度的表达在GB/T21391-2022中，对于测量不确定度的估算，首先明确了各标准不确定度的表达方式，确保评估的准确性和一致性。发热量标准不确定度压缩因子和密度标准不确定度8.5测量不确定度估算针对天然气的发热量，标准中给出了其标准不确定度的取值方法和范围，为流量计的精确测量提供了重要参考。在考虑到天然气的压缩因子和密度对测量结果的影响，GB/T21391-2022也详细规定了这两个参数的标准不确定度取值，进一步提高了测量精度。44附录A(规范性)实流校准校准装置应具有足够的精度和稳定性，以确保校准的准确性。校准装置应具备自动化的数据采集和处理系统，以提高校准效率。校准装置应能模拟实际工作条件下的气体流动状态。附录A(规范性)实流校准45附录B(资料性)流量计的其他性能特性压力损失定义指气体流过流量计时所产生的压力降低。影响因素流量计的结构设计、气体流速以及介质密度等。优化