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前言随着城镇人工煤气迅速发展制定符合我国国情的城镇人工煤气主管道中煤气的流量测量标准是现有燃气行业急待解决的问题也是深化改革改善企业管理的迫切需求本标准中的标准孔板节流装置的主要技术要求等同于国际标准用差压装置测量流体流量第一部分安装在充满流体的圆形截面管道中的孔板喷嘴和文丘里管及引用流量测量节流装置用孔板喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量本标准的附录附录附录是标准的附录本标准的附录附录附录和附录是提示的附录本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会提出并归口本标准主要起草单位上海工业自动化仪表研究所中国计量科学研究院上海市煤气公司北京博思达仪器仪表有限公司参加的单位有中国市政工程华北设计研究院冶金工业部鞍山焦化耐火材料设计研究院北京市煤气热力工程设计院北京市煤气公司沈阳市煤气公司徐州市煤气公司河北宣化煤气公司厦门市煤气公司北京炼焦化学厂石家庄焦化厂上海西派埃自动化工程有限公司天津新科成套仪表有限公司辽宁省朝阳市煤气公司本标准主要起草人邵瑞华翟秀贞罗元海王京安中华人民共和国国家标准城镇人工煤气主管道流量测量第部分采用标准孔板节流装置的方法国家质量技术监督局批准实施范围本标准规定了城镇人工煤气主管道流量测量中以多管并联标准孔板节流装置包括可换孔板节流装置为原理的差压式流量计的流量计算测量系统的构成技术要求与安装要求人工煤气的物理性质及计算公式以及测量系统的检验规则和流量测量的不确定度等内容本标准中规定的流量测量方法和系统适用于圆管的人工煤气的流量测量引用标准下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性流量测量节流装置用孔板喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量城市燃气相对密度测定方法人工煤气流量显示仪表差压式流量计检定规程定义和符号定义本标准采用下列定义城镇人工煤气由人工制气厂生产的城镇煤气主管道由制气厂或经营企业输送到用户之前用于贸易结算的总管道多管并联将主管道通过汇管分成多条并联管的一种连接它便于清扫提高流速扩大范围度和方便检验可换孔板节流装置以孔板为节流件在不拆动管线或不停气情况下可更换孔板进行检查和清洗的节流装置符号本标准中使用的符号见表脚标见表表中未列的符号见本标准有关条文的说明表符号序号量符号量纲法定计量单位备注流出系数无量纲工作条件下上游管道内径工作条件下孔板开孔直径相对误差相对不确定度无量纲孔板上下游侧直管段煤气的绝对静压差压压力损失质量流量体积流量与有关的雷诺数无量纲煤气的热力学温度煤气的摄氏温度平均轴向流速直径比无量纲可膨胀性系数无量纲煤气的比热容比无量纲煤气的动力粘度阻流件的局部阻力损失系数无量纲煤气的密度相对湿度无量纲表脚标含义符号临界折合对比干的湿的水蒸气次数管数阻流件数质量混合最大饱和标准状态对比次数方次定压定容体积上游状态下游状态约定状态测量原理和计算公式原理测量管道由和主管道串联的多根并联管道组成充满主管道的煤气经汇管分别流入安装在各并联的测量管道内的节流装置以下简称节流装置流束在孔板处形成局部收缩从而使流速增加静压力降低于是在孔板前后产生了差压流速越高产生的差压就越大本标准规定的测量方法是通过各条并联管上的节流装置来测量主管道中人工煤气的流量为便于清洗检修更换和检定可优先采用可换孔板节流装置计算公式流量计算公式主管道的总的质量流量可按公式通过各条并联管上节流装置测得的各分流量计算获得式中由公式求得式中用公式计算体积流量用公式计算当计算的结果用体积流量表示时应将其换算到标准状态一般取或约定的参比状态下由供需双方确认的参比压力温度及湿度的值标准状态下体积流量按公式计算约定状态下的体积流量按附录中的公式换算流量状态换算公式列在附录标准的附录中差压式流量计示值修正公式列在附录标准的附录中雷诺数计算公式上游管道直径表示的雷诺数按公式计算压力损失计算公式测量系统中汇管之间单根管线总的压力损失按公式计算式中与分别表示各阻流件出口处的密度与流速为差压的上限值测量系统的构成和技术要求构成测量系统是由多管并联节流装置及其测量管道与管件差压信号管路差压变送器温度变送器压力变送器及流量显示装置构成其示意图见图节流装置及其测量管道与管件的铺设用单管说明见图图中虚线框内为节流装置它包括孔板取压装置和前后测量管节流装置及其测量管道与管件压力温度差压信号管路压力差压温度变送器流量显示装置图测量系统示意图主管道疏水器汇管全开球阀或全开闸阀三通或弯头孔板节流装置图节流装置及其测量管道与管件铺设示意图技术要求对煤气的要求测量的煤气应是牛顿流体在物理学和热力学上是均匀的和单相或可以认为是单相的流体测量的煤气质量应符合的规定进入测量系统的煤气流动应稳定或随时间缓慢变化测量系统的准确度等级应满足表的要求用于贸易结算的测量系统准确度一般应优于级表测量系统的准确度等级准确度等级基本误差限注基本误差限以示值的百分数表示优先使用不带括号的等级采用可换孔板节流装置或多管并联形式在不停气的条件下可以对节流装置进行清洗检修更换和检定清洗周期根据煤气脏污程度而定一般首次为三个月孔板与取压装置应符合中第章的要求仪表要求仪表包括差压变送器压力变送器温度变送器检测密度的仪器流量显示装置也称二次表或二次装置等仪表应能实现本标准规定的计算公式软件及准确度等要求仪表的防爆性能应符合防爆场所的防爆等级的要求流量显示装置的技术要求应符合中第章的要求流量显示装置应具有设定计量人工煤气所需要数学模型的各种参数流量显示装置基本误差的试验方法按附录提示的附录进行测量系统的安装要求节流装置安装的部位节流装置离压送机应足够远以尽可能满足稳定流的要求如果节流装置处产生脉动流则见附录提示的附录节流装置及其管路管件的安装节流装置一般应设置在主管道输气管道上方由汇管与其连接见图节流装置采用多管并联形式分为双管型三管及四管并联三种节流装置及其测量管道内表面应无明显的凹凸坑及其他异物直管段长度当孔板上下游侧的阻流件按图铺设时直管段长度应根据由表确定其他按的表最短的直管段长度上游直管段长度下游直管段长度注表中的值为管径的倍数使用括号内的数值时应增加附加不确定度测量管道圆度孔板上游长度范围内任意直径与平均直径长度内个直径的平均值之差应不超过当以外由一种或多种截面的管道组成若干台阶高度若不超过的圆度要求则流出系数的误差无附加不确定度当超过的圆度要求但又满足公式和时则应在上算术相加的附加不确定度式中台阶高度上游取压口或夹持环到台阶的距离上游管道的相对粗糙度应满足的要求绝对粗糙度单位同孔板应垂直于管道轴线其偏差允许在之间孔板中心轴线与管道轴线之间的偏差不同轴度满足公式时则流出系数的误差无附加不确定度当满足公式时应在上算术相加的附加不确定度式中孔板轴线与管道轴线之间的偏差不同轴度流体静压应在上游取压口平面处取出与差压取压口分开流体温度应在下游靠近的主管道处取出装配测量管与节流装置在组装前应检验合格待管道清洗后再装配取压口方向见装配和夹紧的方法均应保证孔板及取压装置安装在正确的位置上保持不变其密封垫圈不应有任何部位突入管道内测量管可以是纵向焊接管但内部焊缝应该与管子的轴线平行焊缝所在的管轴平面与任一取压口轴线所在管轴平面之间的夹角应大于在测量系统前应有排水系统及防冻措施测量系统的密封性测量系统的密封性应在倍公称压力下持续时间不少于进行密封性试验压力降小于差压信号管路应保证节流装置的输出差压信号无泄漏无堵塞现象能够准确无误地传送给差压变送器应防止冷凝水进入导压管正负导压管应尽量靠近导压管应垂直或倾斜铺设倾斜度不得小于导压管内径一般为长度不超过安装节流装置的主管道水平或倾斜时取压口位置如图所示当安装节流装置的主管道垂直时取压口的位置在取压装置的平面上可任意选择图取压口位置差压变送器的安装位置一般按图进行截断阀门节流装置差压变送器差压变送器装在节流装置上方截断阀门节流装置差压变送器差压变送器装在节流装置下方图差压变送器的安装位置可任意选用煤气的物理性质及计算公式密度及其计算公式煤气的密度可以在孔板前用检测密度的仪器测定参见也可根据孔板前的流体组分工作状态计算或由表中查得标准状态下湿煤气的密度按公式计算式中湿煤气在标准状态下干部分的密度湿煤气在标准状态下湿部分的密度煤气在标准状态下干部分的密度按公式计算式中煤气各组分的体积百分数工作状态下湿煤气的密度按公式计算式中湿煤气在工作状态下干部分的密度湿煤气在工作状态下湿部分的密度与分别按公式和计算式中气体压缩系数工作状态下饱和水蒸气压力工作状态下饱和水蒸气密度湿度及其计算公式煤气在净化过程中都经过洗涤因此一般水分含量都呈饱和状态相对湿度为在工艺末端设置增压风机或在煤气输配过程中经增压后水蒸气呈不饱和状态随着温压状态的变化煤气的湿度亦发生变化因此在计算煤气密度时应根据具体情况确定湿度的数值本标准用相对湿度计算相对湿度为湿煤气中实际所包含的水蒸气量与同温度下最大可能水蒸气量的比值常用公式表示不同状态的换算按公式计算若由公式求出的时说明在工作状态下的煤气已被水蒸气饱和而且部分水蒸气已冷凝这时取粘度及其计算公式粘度是用于雷诺数计算的参数由于的准确度对的影响较小粘度的准确度不必像代入流量公式中的参数那样高单气体的动力粘度计算公式单气体的动力粘度用公式计算由两个已知的气体动力粘度值与确定系数和与分别用公式和计算煤气的动力粘度计算式煤气的动力粘度按公式计算式中各组分的摩尔分子量粘度主要用于计算在常用工作压力与工作温度下变化很小在煤气计量中可用左右组分的粘度来计算等熵指数及其计算公式计算气体可膨胀性系数值时需要知道被测气体的等熵指数只有气体服从理想气体定律时才等于比热容比即定压热容与定容热容的比值煤气的等熵指数不服从叠加规律但其定压热容和定容热容服从叠加规律可按叠加规律求得然后再求出煤气的比热容比等熵指数对流量计算不很敏感尤其是对工作于低压状态的煤气可以用比热容比近似计算等熵指数煤气比热容比可按公式计算式中定压热容可从附录提示的附录查得取或附近温度下的值在煤气计量中用左右的组分来计算检验规则各部件的检验节流装置及管路管件检验孔板取压装置测量管管路管件的检验应按的第章第章进行其结果应符合的要求如采用可换孔板节流装置孔板升降及孔板座体的检验至少重复次并应符合的要求差压信号管路用目测法或量具进行检查其结果应符合的要求仪表检验差压变送器的检验应按的第章第章进行其结果应符合其准确度等级要求流量显示仪表检验应按中的进行其结果应符合其准确度等级要求测量系统检验节流装置与仪表应有制造计量器具许可证产品合格证书与检定证书测量系统密封性检验应对每条测量管加压到倍公称压力观察其结果应符合的要求在测量系统投运前应在规定的温度压力范围内检验理论计算流量与显示装置显示的流量其差值应符合双方合同的要求其测试方法应按附录的规定进行流量测量的不确定度测量系统的流量测量相对不确定度和和的置信概率为根据误差传递原理分别按公式和公式计算式中和分别按公式和公式计算式中分别表示的相对不确定度参考中的和当不符合标准又能给出附加误差时的总的附加误差应根据供需双方的合同其值不超过表基本误差限的要求附录标准的附录煤气流量换算公式湿煤气体积流量的换算公式式中分别为状态和状态湿煤气的体积流量分别为状态和状态的绝对压力分别为状态和状态的热力学温度分别为状态和状态的煤气压缩系数分别为状态和状态的煤气相对湿度分别为状态和状态的水蒸汽最大可能压力工作状态下干煤气体积流量换算到标准状态时的体积流量式中工作状态下干煤气的体积流量状态下干煤气的体积流量状态下干煤气的体积流量工作状态下干煤气密度分别为工作状态下绝对压力热力学温度压缩系数分别为及状态下干煤气的密度分别为标准状态下的绝对压力分别为的热力学温度分别为及状态的煤气压缩系数煤气的压缩系数计算公式单气体压缩系数采用公式方程计算式中分别按公式和计算和式中气体的对比压力气体的对比温度气体的临界压力气体的临界温度采用迭代法求按公式计算式中按公式和计算方程亦用于煤气压缩系数的计算这时式中的对比压力对比温度应采用折合对比压力和折合对比温度折合对比参数按公式和计算附录标准的附录差压式流