ICS75.18.30 E98 中华人民共和国国家标准 GB/T30500—2014 气 气体超声流量计使用中检验 声速检验法 Ultrasonicgasflowmeterperformanceonlineaudit— Methodusingspeedofsoundchecking 2014-02-19发布 2014-06-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 术语、定义和符号 2 ………………………………………………………………………………………… 3.1 术语和定义 2 ………………………………………………………………………………………… 3.2 符号 2 ………………………………………………………………………………………………… 4 基本原理 3 ………………………………………………………………………………………………… 4.1 理论声速 3 …………………………………………………………………………………………… 4.2 测量声速 4 …………………………………………………………………………………………… 4.3 声速检验法的原理 4 ………………………………………………………………………………… 5 技术要求 5 ………………………………………………………………………………………………… 5.1 气体条件 5 …………………………………………………………………………………………… 5.2 气体组成测量 5 ……………………………………………………………………………………… 5.3 压力测量 5 …………………………………………………………………………………………… 5.4 温度测量 5 …………………………………………………………………………………………… 5.5 安装条件 5 …………………………………………………………………………………………… 5.6 技术要求 5 …………………………………………………………………………………………… 6 声速检验 6 ………………………………………………………………………………………………… 6.1 测量条件 6 …………………………………………………………………………………………… 6.2 测量设备 6 …………………………………………………………………………………………… 6.3 测量前检查 6 ………………………………………………………………………………………… 6.4 测量程序 6 …………………………………………………………………………………………… 7 测量结果处理 7 …………………………………………………………………………………………… 7.1 声速偏差计算 7 ……………………………………………………………………………………… 7.2 最大声速差计算 7 …………………………………………………………………………………… 7.3 重复性计算 7 ………………………………………………………………………………………… 8 检验结果 8 ………………………………………………………………………………………………… 9 检验间隔 8 ………………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 天然气和其他烃类气体中的声速计算 9 ………………………………………… 附录B(资料性附录) 超声流量计的信息诊断 17 …………………………………………………………GB/T30500—2014 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准在起草过程中参考了美国天然气协会第9号技术报告(AGAReportNo.9)《用多声道超声 流量计测量天然气流量》(Measurementofgasbymultipathultrasonicmeters)和第10号技术报告 (AGAReportNo.10)《天然气和其他相关烃类气体中的声速》(Speedofsoundinnaturalgasandother relatedhydrocarbongases)的部分内容。 本标准在起草过程中参考了JJG1030—2007《超声流量计》。本标准的主要技术要求与 JJG1030—2007的主要差异如下: ———增加了声速检验法的基本原理; ———明确了声速检验法的技术要求; ———对声速检验法的操作程序做了规定; ———对声速检验结果的处理方法做了规定; ———附录A“天然气和其他烃类气体中的声速计算”主要参考AGAReportNo.10进行编写。 本标准由全国石油天然气标准化技术委员会(SAC/TC355)提出并归口。 本标准起草单位:国家石油天然气大流量计量站、国家石油天然气大流量计量站南京分站、国家石 油天然气大流量计量站成都分站。 本标准主要起草人:肖迪、郑琦、张福元、高军、段继芹、马福军、郭亮、成晓一、于栋。 ⅠGB/T30500—2014 气体超声流量计使用中检验 声速检验法 1 范围 本标准规定了用声速检验法对气体超声流量计进行使用中检验的方法。 本标准适用于以传播时间差法为原理、具备自诊断功能的插入式气体超声流量计。 表1规定了本标准可用的气体特性范围。 表1 符合本标准的气体混合物的特性范围 项 目 适 用 范 围 摩尔分数/%甲烷 45.0~100.0 氮气 0~50.0 二氧化碳 0~10.0 乙烷 0~10.0 丙烷 0~4.0 总丁烷 0~1.0 总戊烷 0~0.3 碳六加 0~0.2 氦气 0~0.2 氢气 0~10.0 一氧化碳 0~3.0 水 0~0.05 硫化氢 0~0.02 温度/℃ -8~62 压力(绝压)/MPa 0.2~12 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB3836.1 爆炸性环境 第1部分:设备 通用要求 GB3836.2 爆炸性环境 第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备 GB3836.4 爆炸性环境 第4部分:由本质安全型“i”保护的设备 GB/T13609 天然气取样导则 GB/T13610 天然气的组成分析 气相色谱法 GB/T18603 天然气计量系统技术要求 1GB/T30500—2014 GB/T18604 用气体超声流量计测量天然气流量 GB50251 输气管道工程设计规范 3 术语、定义和符号 3.1 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 声速 speedofsound 声波在介质中的传播速度。 3.1.2 传播时间 transittime 超声流量计发射的脉冲信号在介质中传播的时间。 3.1.3 平均声速 averagespeedofsound 超声流量计各声道测量到的声速平均值。 3.1.4 理论声速 theoreticalspeedofsound 通过热力学公式得到的理论上的声速。 3.1.5 计算声速 calculatespeedofsound 利用声速计算软件计算得到的声速。 3.1.6 声速偏差 speedofsounddeviation 测量声速与计算声速之间的偏差。 3.1.7 最大声速差 maximumspeedofsoundpathspread 超声流量计各声道测量声速最大值与最小值之间的差值。 3.2 符号 本标准所用符号和单位见表2。 表2 符号和单位 符号 名 称 量 纲 单 位 A 流量计流通面积 L2m2 C 计算声速 LT-1m/s Cf 测量声速 LT-1m/s Cf平均声速 LT-1m/s cp 比定压热容 L2T-2Θ-1kJ/(kg·K) cV 比定容热容 L2T-2Θ-1kJ/(kg·K) L 声道长度 L m 2GB/T30500—2014 表2(续) 符号 名 称 量 纲 单 位 M 摩尔质量 M kg/mol p 工作条件下的绝对静压 ML-1T-2Pa q 流量计测量体积流量 L3T-1m3/s R 通用气体常数 L2T-2Θ-1kJ/(kg·K) T 热力学温度 Θ K V 流体轴向平均流速 LT-1m/s Vm 流体轴向流速 LT-1m/s Z 压缩因子 1 ρ摩尔密度 L-3m-3 κ 等熵指数 1 注1:量纲中:符号L为长度,符号T为时间,符号M为质量,符号Θ为热力学温度。 注2:表中未列符号在文中出现处加以说明。 4 基本原理 4.1 理论声速 声波在介质中的传播是由一个特定的速度来表征的。理论声速是与介质的压力、温度和组分有关 的函数,由热力学公式推导出的理论声速计算表达式见式(1): C=cp cæ èçö ø÷ VRTæ èçö ø÷ MZ+ρ∂Z ∂æ èçö ø÷ ρé ëêêù ûúú { }T0.5 …………………………(1) 式中: cV ———气体的比定容热容; cp———气体的比定压热容; R———通用气体常数; T———气体的热力学温度; M———气体的摩尔质量; Z———气体的压缩因子; ρ———气体的摩尔密度; ∂Z/∂ρ———Z对ρ的一次偏