城镇燃气相对密度计校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJFXXXX－20XX

城镇燃气相对密度计校准规范

CalibrationSpecificationforTownGasRelativeDensityMeters

（征求意见稿）

20XX－XX－XX发布20XX－XX－XX实施

国家市场监督管理总局发布

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城镇燃气相对密度计校准规范

1范围

本规范适用于本生-希林式城镇燃气相对密度计（以下有时也简称仪器）的校准。

2引用文件

本规范引用了下列文件：

JJF1001通用计量术语及定义

GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法

GB/T11062/ISO6976:2016天然气发热量、密度、相对密度、和沃泊指数的计算方法

GB/T12206城镇燃气热值和相对密度测定方法

GB/Z35474天然气通过组成计算物性参数的技术说明

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，

其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。

3术语

3.1燃气相对密度Relativedensityofagas

一定体积干燃气的质量与同温度同压力下等体积的干空气质量的比值。无量纲，以符

号d表示。

3.2湿燃气相对密度Relativedensityofawetgas

一定体积的湿燃气的质量与同温度同压力下等体积的湿空气质量的比值。无量纲，以

符号dw表示。dw受测定时温度与压力的影响，通过计算将其换算成相对密度d。

3.3压缩因子Compressionfactor

在规定的压力和温度条件下，给定质量的气体的真实体积除以在相同条件下按理想气

体定律计算出的该气体的体积。

3.4干空气Dryair

干空气由氮气、氧气、氩气等气体组成，其摩尔质量为28.96546kg•kmol-1。

3.5干空气替代品Dryairalternative

干空气替代品由氮气、氧气两种气体组成，其摩尔质量接近干空气。当氧气的摩尔分

数为0.2389，氮气摩尔分数为0.7611时，干空气替代品的摩尔质量为28.96551kg•kmol-1。

干空气替代品用于实际校准工作。

4概述

城镇燃气相对密度计主要用来测量燃气相对密度。仪器的测量原理是在相同的温度与

压力下，等体积的不同种类的气体流过某固定直径的锐孔所需要的时间的平方与气体的密

度成正比，通过测量燃气、空气流过锐孔的时间可计算出燃气的相对密度值。

仪器一般由内筒、外筒、锐孔、测温设备及气体管路等部件组成，其结构如图1所示。

1

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A—内筒；B—外筒；C—玻璃温度计；D—三向阀；E—锐孔；F—放气孔；G—气体入口；

H—上部支架；I—下部支架；M，N—标线。

图1城镇燃气相对密度计结构示意图

5计量特性

城镇燃气相对密度计计量性能要求表1所示。

表1仪器计量性能要求

计量性能技术要求

时间测量重复性≤1%

相对密度测量误差不超过±2%

相对密度测量重复性≤1%

6校准条件

6.1环境条件

温度：（20±2）℃，湿度：不大于85%RH，气压：（90～110)kPa。应防止密度计受日

光或其他热源的直接照射或辐射。工作台无机械振动干扰。

仪器用纯水符合GB/T6682《分析实验室用水规格和试验方法》中二级水规格要求。

装有纯水的仪器必须在校准条件下稳定24小时后进行校准。

应保持通风。

6.2校准用标准气体及设备

6.2.1标准气体

纯度不低于99.999％的氮气；

干空气替代品：由氧气摩尔分数为0.2374～0.2404，余下为氮气组成的气体，

Urel=1%,k=3。

6.2.2电子秒表

最小分度不大于0.01s，最大允许误差：±0.5s/d。

6.2.3温度计

量程：（0～50）℃，0.1℃分度，最大允许误差：±0.2℃。

6.2.4气压表

2

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测量范围：（800～1150）hPa，0.04级，最大允许误差：±0.4hPa。

6.2.5钢直尺

（0～500）mm，分度值0.5mm，最大允许误差：±0.15mm。

6.2.6气体润湿器

气体润湿器2个，用来润湿干空气替代品，氮气等气体。

7校准项目和校准方法

7.1校准项目

校准项目见表2。

表2校准项目

序号校准项目

1外观及气密性检查

2时间测量重复性

3相对密度测量误差

4相对密度测量重复性

7.2校准方法

7.2.1外观及气密性检查

仪器内外筒表面应平整光滑、透明度良好，无锋棱、毛刺和裂痕等；金属件表面镀层

应无脱落、锈蚀和起层等。

将仪器摆正调平于工作台上，将空气替代品、气体润湿器、气体相对密度计用气管连

接好，向仪器的内筒中注入经气体润湿器润湿的干空气替代品（以下有时简称湿空气），

使内筒的水位降至最低。维持5min后，水位位置目测无变化，表示仪器达到气密性要求。

打开气体相对密度计三向阀放气孔阀，打开气瓶控制阀放气(15～30)min，确保气体润湿

器等原有空气已排出去。关闭气瓶控制阀，关闭三向阀，仪器处于待测状态。

7.2.2相对密度测量误差及重复性

7.2.2.1打开气瓶控制阀注入湿空气，使内筒的水位降至最低，关闭气瓶控制阀。打开三

向阀放气孔阀，放出湿空气后，再注入湿空气，重复5～10次，直到确认仪器的内筒中充

满纯的湿空气为止。

7.2.2.2打开气瓶控制阀注入湿空气，使内筒的水位降至最低，关闭气瓶控制阀。打开三

向阀测试孔阀，使湿空气自测试孔流出，用电子秒表记录水位由下部刻线到上部刻线所需

的时间t1。

7.2.2.3再次注入湿空气，按7.2.2.2重复两次，记录t2和t3。当仪器的时间测量重复性

按式（1）计算，当t超过1%时，应重测。

tmaxtmin

t100%

t（1）

ttt

t123

3（2）

式中：

—时间测量重复性；

tmax—3次记录时间中的最大值；

tmin—3次记录时间中的最小值；

3

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t—3次记录时间的平均值；

t1,t2,t3—分别为3次记录时间。

7.2.2.4将氮气、气体润湿器、气体相对密度计用气管连接好，打开气体相对密度计三向

阀放气孔阀，打开气瓶控制阀放气(15～30)min，确保气体润湿器等原有空气已排出去。

关闭气瓶控制阀，关闭三向阀，仪器处于待测状态。

7.2.2.5打开气瓶控制阀注入湿氮气，使内筒的水位降至最低，关闭气瓶控制阀。打开三

向阀放气孔阀，放出湿氮气后，再注入湿氮气，重复5～10次，直到确认仪器的内筒中充

满纯的湿氮气为止。

7.2.2.6按7.2.2.2与7.2.2.3步骤求出湿氮气通过测试孔的平均时间和时间测量重复性。

7.2.3重复7.2.2，得到2次校准数据。2次校准中共有取4组时间测量重复性，其中最

大者为仪器的时间测量重复性。

7.2.4仪器水位差的测量

向仪器的内筒中注入湿氮气或者湿空气。打开三向阀测试孔阀，当水位到达下部刻线

时关闭测试孔阀，用钢直尺测量仪器外筒与内筒的水位差h(A)。继续打开三向阀测试孔阀，

当水位到达上部刻线时关闭测试孔阀，用钢直尺测量仪器外筒与内筒的水位差h(B)。

7.3数据处理

7.3.1干氮气相对密度测量值

7.3.1.1湿氮气相对密度测量值

2

t

dn

wt

a（3）

式中：

dw—湿氮气相对密度测量值；

tn—湿氮气通过锐孔的平均时间；

ta—湿空气通过锐孔的平均时间。

7.3.1.2干氮气相对密度测量值的计算

测量时如果氮气和空气替代品都被水蒸气饱和，干氮气的相对密度按下式计算：

dda

w（4）

dtS

as(d1)

BPSw

P（5）

9.81(h(A)h(B))

PP

2（6）

式中：

d—干氮气相对密度测量值；

—湿氮气相对密度测量值；

a—换算为干氮气相对密度的修正值；

t

ds—在温度t下（20℃）水蒸气相对密度，可以从附录B查得或者按附录E计算。

S—校准环境温度下饱和水蒸气压，单位Pa，从附录C查得；

B—校准环境经修正后大气压值，Pa;

Pb—校准过程中气体的平均压力，Pa；

—仪器下部刻线的水位差，mm；

—仪器上部刻线的水位差，mm。

4

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7.3.2仪器相对密度测量重复性

2次的干氮气相对密度测量值分别为与仪器相对密度测量重复性按下式计算：

d1d2，

2dd

12100%

d1d2（7）

式中：

—相对密度测量重复性；

—第1次干氮气相对密度测量值；

—第2次干氮气相对密度测量值。

7.3.3仪器相对密度测量误差的计算

7.3.3.1仪器相对密度测量绝对误差由下式计算

(d1d2)

dds

2（8）

式中：

d—相对密度测量绝对误差；

d1—第1次干氮气相对密度测量值；

d2—第2次干氮气相对密度测量值；

ds—在温度t下（20℃）氮气相对密度，可以从附录A查得或者按附录D计算。

7.3.3.2仪器相对密度测量误差（相对误差）由下式计

d

E100%

d

s（9）

式中：

E—相对密度测量误差；

—仪器相对密度测量绝对误差；

—在温度t下（20℃）氮气相对密度，可以从附录A查得或者按附录D计算。

8校准结果表达

校准结果应在校准证书上反映。校准证书至少应包括以下信息：

a)标题“校准证书”；

b）实验室名称和地址；

c）进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；

d）证书的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；

e）客户的名称和地址；

f）被校对象的描述和明确标识；

g）进行校准的日期；

h)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；

i）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；

j）校准环境的描述；

k）校准结果及其测量不确定度的说明；

l）对校准规范的偏离的说明；

m)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；

n)校准人和核验人签名；

o）校准结果仅对被校对象有效性的声明；

p）未经实验室书面批准，不得部分复制校准证书的声明。

5

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9复校时间间隔

仪器的复校时间间隔建议不超过1年，由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、

使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定

复校时间间隔。

6

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附录A

氮气相对密度（20℃）

大气压(hPa)

氧气90095010001013.2510501100

摩尔分数

0.23700.967310.967300.967300.967300.967290.96729

0.23720.967280.967280.967270.967270.967270.96726

0.23740.967250.967250.967250.967240.967240.96724

0.23760.967230.967230.967220.967220.967210.96721

0.23780.967200.967200.967190.967190.967190.96718

0.23800.967170.967170.967170.967160.967160.96716

0.23820.967150.967140.967140.967140.967130.96713

0.23830.967130.967130.967130.967120.967120.96712

0.23840.967120.967120.967110.967110.967110.96710

0.23850.967110.967100.967100.967100.967090.96709

0.23860.967090.967090.967090.967080.967080.96708

0.23870.967080.967080.967070.967070.967070.96706

0.23880.967070.967060.967060.967060.967050.96705

0.23890.967050.967050.967050.967040.967040.96704

0.23900.967040.967040.967030.967030.967030.96702

0.23910.967030.967020.967020.967020.967010.96701

0.23920.967010.967010.967010.967000.967000.96700

0.23930.967000.967000.966990.966990.966990.96698

0.23940.966990.966980.966980.966980.966970.96697

0.23950.966970.966970.966970.966960.966960.96696

0.23960.966960.966960.966950.966950.966950.96694

0.23980.966930.966930.966930.966920.966920.96692

0.24000.966910.966910.966900.966900.966890.96689

0.24020.966880.966880.966870.966870.966870.96686

0.24040.966850.966850.966850.966840.966840.96684

0.24060.966830.966820.966820.966820.966810.96681

0.24080.966800.966800.966790.966790.966790.96678

7

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附录B

水蒸气相对密度（20℃）

大气压(hPa)

氧气900910920930940950960

摩尔分数

0.23700.635000.635150.635300.635450.635600.635750.63590

0.23720.634990.635140.635290.635440.635590.635750.63590

0.23740.634980.635130.635280.635430.635590.635740.63589

0.23760.634970.635120.635270.635430.635580.635730.63588

0.23780.634960.635120.635270.635420.635570.635720.63588

0.23800.634960.635110.635260.635420.635570.635720.63587

0.23820.634950.635100.635250.635410.635560.635710.63586

0.23830.634940.635100.635250.635400.635550.635700.63586

0.23840.634940.635090.635240.635400.635550.635700.63585

0.23850.634940.635090.635240.635390.635540.635700.63585

0.23860.634930.635080.635240.635390.635540.635690.63585

0.23870.634930.635080.635230.635380.635540.635690.63584

0.23880.634920.635080.635230.635380.635530.635690.63584

0.23890.634920.635070.635220.635380.635530.635680.63584

0.23900.634920.635070.635220.635370.635530.635680.63583

0.23910.634910.635070.635220.635370.635520.635680.63583

0.23920.634910.635060.635210.635370.635520.635670.63582

0.23930.634910.635060.635210.635360.635510.635670.63582

0.23940.634900.635060.635210.635360.635510.635660.63582

0.23950.634900.635050.635200.635350.635510.635660.63581

0.23960.634890.635050.635200.635350.635500.635660.63581

0.23980.634890.635040.635190.635340.635500.635650.63580

0.24000.634880.635030.635180.635340.635490.635650.63580

0.24020.634870.635020.635170.635330.635480.635630.63579

0.24040.634860.635010.635170.635320.635470.635630.63578

0.24060.634850.635010.635160.635310.635470.635620.63577

0.24080.634850.635000.635150.635310.635460.635610.63577

8

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水蒸气相对密度（20℃）

大气压(hPa)

氧气9709809901000101010201030

摩尔分数

0.23700.636060.636210.636360.636510.636670.636820.63697

0.23720.636050.636200.636350.636510.636660.636810.63697

0.23740.636040.636190.636350.636500.636650.636810.63696

0.23760.636040.636190.636340.636490.636650.636800.63695

0.23780.636030.636180.636330.636490.636640.636790.63695

0.23800.636020.636180.636330.636480.636640.636790.63694

0.23820.636010.636170.636320.636470.636630.636780.63693

0.23830.636010.636160.636320.636470.636620.636780.63693

0.23840.636010.636160.636310.636470.636620.636770.63693

0.23850.636000.636160.636310.636460.636620.636770.63692

0.23860.636000.636150.636310.636460.636610.636770.63692

0.23870.636000.636150.636300.636460.636610.636760.63692

0.23880.635990.636150.636300.636450.636610.636760.63691

0.23890.635990.636140.636300.636450.636600.636760.63691

0.23900.635990.636140.636290.636450.636600.636750.63691

0.23910.635980.636140.636290.636440.636600.636750.63690

0.23920.635980.636130.636290.636440.636590.636750.63690

0.23930.635970.636130.636280.636440.636590.636740.63690

0.23940.635970.636120.636280.636430.636590.636740.63690

0.23950.635970.636120.636270.636430.636580.636740.63689

0.23960.635960.636120.636270.636430.636580.636730.63689

0.23980.635960.636110.636260.636420.636570.636730.63688

0.24000.635950.636100.636260.636410.636570.636720.63688

0.24020.635940.636100.636250.636410.636560.636710.63687

0.24040.635940.636090.636240.636400.636550.636710.63686

0.24060.635930.636080.636240.636390.636550.636700.63686

0.24080.635920.636080.636230.636380.636540.636690.63685

9

JJFXXXX－20XX

水蒸气相对密度（20℃）

大气压(hPa)

氧气1040105010601070108010901100

摩尔分数

0.23700.637130.637280.637430.637590.637740.637900.63805

0.23720.637120.637270.637430.637580.637740.637890.63805

0.23740.637110.637270.637420.637580.637730.637890.63804

0.23760.637110.637260.637420.637570.637720.637880.63803

0.23780.637100.637260.637410.637560.637720.637870.63803

0.23800.637090.637250.637400.637560.637710.637870.63802

0.23820.637090.637240.637400.637550.637710.637860.63802

0.23830.637090.637240.637390.637550.637700.637860.63801

0.23840.637080.637240.637390.637550.637700.637860.63801

0.23850.637080.637230.637390.637540.637700.637850.63801

0.23860.637080.637230.637380.637540.637690.637850.63801

0.23870.637070.637230.637380.637540.637690.637850.63800

0.23880.637070.637220.637380.637530.637690.637840.63800

0.23890.637070.637220.637380.637530.637690.637840.63800

0.23900.637060.637220.637370.637530.637680.637840.63799

0.23910.637060.637210.637370.637520.637680.637840.63799

0.23920.637060.637210.637370.637520.637680.637830.63799

0.23930.637050.637210.637360.637520.637670.637830.63799

0.23940.637050.637210.637360.637520.637670.637830.63798

0.23950.637050.637200.637360.637510.637670.637820.63798

0.23960.637040.637200.637350.637510.637670.637820.63798

0.23980.637040.637190.637350.637500.637660.637820.63797

0.24000.637030.637190.637340.637500.637650.637810.63797

0.24020.637020.637180.637340.637490.637650.637800.63796

0.24040.637020.637170.637330.637490.637640.637800.63795

0.24060.637010.637170.637320.637480.637640.637790.63795

0.24080.637010.637160.637320.637470.637630.637790.63794

注：“水蒸气相对密度（20℃）”使用方法：先根据氧气的摩尔分数和大气压值（仪器修正后数值）确定水蒸气相对密度数

值范围，然后根据大气压实际数据用插入法计算水蒸气相对密度。

10

JJFXXXX－20XX

附录C

饱和蒸汽压

单位:Pa

温度/℃0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

0611616620625629634638643648652

1657662667671676681686691696701

2706711716721726732737742747753

3758763769774780785791797802808

4814819825831837843848854860866

5873879885891897903910916922929

6935942948955961968975982988995

71002100910161023103010371044105110581066

81073108910881095110211101117112511331140

91148115611641172118011871195120412121220

101228123612451253126112701278128712951304

111313132113301339134813571367137513841393

121403141214211431144014491459146914781488

131498150815171527153715471558156815781588

141599160916191630164116511662167316841694

151705171617271739175017611772178417951807

161818183018421853186518771889190119131926

171938195019631975198820002013202620382051

182064207720902103211721302143215721702184

192198221122252239225322672281229523102324

202339235323682382239724122427244224572472

212487250325182534254925652581259626122628

222644266026772693271027262743276027762793

232810282728442862287928962914293129492968

242985300330213039305730763094311331313150

253169318832073226324532643284330333233343

263363338334033423344334633484350435233546

273567358836093630365136733694371637383760

283782380438263848387138933916393939613984

294008403140544078410141254149417341974221

304245427042944319434443694394441944444470

314495452145474572459946254651467747044731

324758478548124839486648944921494949775005

335033506250905119514751765205523452645293

345323535253825412544254735503553455655595

355627565856895721575257845816584858805913

365945597860116044607761106144617762116245

376279631463486383641864526488652365586594

386630666667026738677468116848688569226959

396997703470727110714871877225726473037342

407381742074607500754075807621766177027743

注：数据来源于GB/T12206-2006附录B。

11

JJFXXXX－20XX

附录D

由气体组份计算干氮气的相对密度

0

D.1氮气与干空气替代品的理想气体相对密度Gn

0Mn

Gn

Ma（D.1)

MxM(1x)M

aooon(D.2)

式中：

—氮气与干空气替代品的理想气体相对密度；

-1

Mn—氮气摩尔质量，由附录F查到为28.0134kg•kmol；

-1

Ma—干空气替代品摩尔质量，kg•kmol；

-1

Mo—氧气摩尔质量，由附录F查到为31.9988kg•kmol；

xo—干空气替代品中氧气的摩尔分数。

D.2氮气与干空气替代品的相对密度Gn(t2,p2)计算

G0Z(t,p)

G(t,p)na22

n22Z(t,p)

n22（D.3)

式中：

—氮气与干空气替代品在计量参比温度t2，计量参比压力p2下的相对密度；

—氮气与干空气替代品的理想气体相对密度；

Za(t2,p2)—干空气替代品在计量参比温度，计量参比压力下的压缩因子；

Zn(t2,p2)—氮气在计量参比温度，计量参比压力下的压缩因子。

D.3计算

由“附录F”得：

p

Z(t,p)12xs(t,p)2

n22pnn20

0（D.4)

式中：

—氮气在计量参比温度，计量参比压力下的压缩因子；

t2－校准时密度计环境温度，取20℃；

p2－校准时密度计环境大气压，90kPa～110kPa，由大气压计读得；

p0－标准大气压值，一般取1013.25hPa；

xn－氮气的摩尔分数，取1；

sn(t2,p0)－20℃时氮气的求和因子，由附录F查得为0.0156。

D.4计算

由“附录F”得：

p

Z(t,p)12xs(t,p)(1x)s(t,p)2

a22poo20on20

0（D.5)

式中：

12

JJFXXXX－20XX

Za(t2,p2)—干空气替代品在计量参比温度t2，计量参比压力p2下的压缩因子；

t2－校准时密度计环境温度，取20℃；

p2－校准时密度计环境大气压，90kPa～110kPa，由气压计读得；

p0－标准大气压值，一般取101.325kPa；

xo－氧气的摩尔分数，取值范围0.2374～0.2404；

so(t2,p0)－20℃时氧气的求和因子，由附录F查得为0.0156；

sn(t2,p0)－20℃时氮气的求和因子，由附录F查得为0.0265。