【国家标准(GB)】 用气体涡轮流量计测量天然气流量

ICS75.180.30
中华人民共和国国家标准
GB/T21391—2008
用气体涡轮流量计测量天然气流量Measurement of natural gas flow byturbine meters2008-02-02发布
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
2008-08-01实施
GB/T21391—2008
规范性引用文件
术语、定义和符号
测量原理
计量性能
流量计要求
安装要求、使用及维护.
流量计算方法及测量不确定度估算8
附录A(规范性附录）
附录B（资料性附录）
附录C(资料性附录)
附录D（资料性附录)
实流校准
流量计的其他性能特性
流量计的现场检验
天然气流量计算实例
GB/T21391—2008
本标准与欧洲标准EN12261：2002《气体流量计一气体涡轮流量计》的一致性程度为非等效，并参考了AGANo.7：2004《测量燃料气体用涡轮流量计》、ISO9951：1993《密封管道气体测量一一涡轮流量计》和JJG198一1994《速度式流量计检定规程》的部分内容，同时结合现场使用的实际要求，增加了天然气气体体积和发热量计算的标准参比条件、用涡轮流量计测量天然气流量的防爆要求、一体化智能流量计要求、用涡轮流量计测量天然气流量的计算、压缩因子的计算、不确定度估算、实流校准及其校准后的应用等方面的技术规定。
本标准与EN12261:2002相比主要差异如下：增加了第4章“测量原理”、第6章”流量计要求”、第7章“安装要求、使用及维护”、第8章“流量计算方法及测量不确定度估算”；一增加了附录B“流量计的其他性能特征”、附录C“流量计的现场检验”、附录D“天然气流量计算实例”：
删除了EN12261第4章流量计分类、第5章和第6章中部分型式试验的内容；一将一些适用于国际标准的表述改为适用于我国标准的表述。本标准的附录A是规范性附录,附录B、附录C和附录D是资料性附录。本标准由中国石油天然气集团公司提出。本标准由油气计量及分析方法专业标准化技术委员会归口。本标准负责起草单位：国家原油大流量计量站成都天然气流量分站。本标准参加起草单位：中国石油西南油气田分公司。本标准主要起草人：何衍、苏荣跃、郭绪明、任佳、罗明强、何敏、闵伟、夏寿华、赖忠泽、袁平凡。本标准为首次发布。
1范围
用气体涡轮流量计测量天然气流量GB/T21391—2008
本标准规定了用于天然气流量测量的气体涡轮流量计（以下简称流量计）的测量条件、要求、性能、安装、实流校准和现场检查。
流量计所测量的天然气组分应在GB17820—1999、GB/T17747.1-1999、GB/T17747.2—1999和GB/T17747.3一1999所规定的范围内，天然气的真实相对密度为0.550.80。本标准规定天然气体积流量计量的标准参比条件和发热量测量的燃烧标准参比条件均为绝对压力P。等于0.101325MPa和热力学温度T.等于293.15K。也可采用合同压力和合同温度作为参比条件。除非特别声明本标准所指的压力均为表压。2
规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用面成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB3836.1—2000爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求（eqvIEC60079-0：1998）爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型\d”（eqvIEC60079-1：1990）GB3836.2—2000
爆炸性气体环境用电气设备第4部分：本质安全型“i”（eqvIEC60079-11：GB3836.4—2000
GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T11062一1998天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法（neqISO6976：1995）GB/T13610一2003天然气的组成分析气相色谱法GB/T15464仪器仪表包装通用技术条件GB/T17747.1—1999
天然气压缩因子的计算
第1部分：导论和指南（e9vISO12213-1：1997）GB/T17747.2—1999
2:1997)
GB/T17747.3—1999
天然气压缩因子的计算
关然气压缩因子的计算
天然气
GB178201999
GB/T18603—2001天然气计量系统技术要求第2部分：用摩尔组成进行计算（eqvISO12213第3部分：用物性值进行计算（eqvISO12213-3：GB/T18940—2003封闭管道中气体流量的测量涡轮流量计（ISO9951：1993，IDT）JJG198速度式流量计检定规程
SY/T6143—2004用标准孔板流量计测量天然气流量3
术语、定义和符号
下列术语和定义适用于本标准。3.1
气体涡轮流量计turbinegasmeter在气流作用下叶轮受力旋转，其转速与气体体积流量成函数关系的测量设备。通过流量计的气体体积流量是基于叶轮旋转数得到的。GB/T21391—2008
量程比
rangeability
9mm和9mx的比值，即：在最大允许误差范围内流量计的最小流量和最大流量之比。3.3
工作压力范围
workingpressurerange
流量计经过校准后满足计量性能要求的压力范围。3.4
工作温度范围
workingtemperaturerange
满足流量计计量性能要求的温度范围。3.5
pressure loss
管路中由涡轮流量计引起的不能恢复的压降3.6
K系数Kfactor
单位体积流体通过流量计时，流量计输出的脉冲数。3.7
transitionflowrate
分界流量
低于该流量要采用扩展误差限的流量值。3.8
3符号
本标准中使用的符号和下标见表1。表1符号
所代表的量
流量计类型所代表的压损系数
流量计的入口/出口管径
相对示值误差
气体相对密度
标准参比条件质量发热量
标准参比条件体积发热量
K系数
摩尔质量
流量计系数
气体摩尔分数
绝对静压力
瞬时能量流量
体积流量
通用气体常数
热力学温度
热力学温度测量不确定度
绝对静压测量或热力学温度测量的不确定度量纲
ML-IT-2
LT-'N-0-1
kg/(kmol)
J/(kmol)
所代表的量
表1 (续)
压缩因子测量不确定度
安装引起的附加流量测量不确定度流量测量不确定度
校准用标准装置的流量测量不确定度校准数据的A类不确定度
气体体积
预定静压测量值或预定温度测量值静压测量仪表或温度测量仪表的刻度上限值气体压缩因子
天然气密度
测量范围
静压测量仪表或温度测量仪表的准确度等级量纲
GB/T21391—2008
注1：量纲中的符号L为长度，符号T为时间，符号M为质量，符号N为物质的量，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。注3：YI,Yk的量纲与被测物理量相关注4：下标f代表在操作条件下的参数，下标n代表在标准参比条件下的参数，下标s代表在规定条件下的参数下标max代表最大值，下标min代表最小值，下标t代表分界点。测量原理
基本原理
涡轮流量计是一种流体流量测量装置，流动流体的动力驱使叶轮旋转，其旋转速度与体积流量近似成比例。通过流量计的流体体积是基于叶轮的旋转数得到的。4.2
影响测量准确度的因素
流量计的测量准确度主要受下列因素影响：a)
轴承的摩擦力大小。
气体黏度变化。
气体密度变化：气体密度变化可能带来流量计的范围度、压力损失以及准确度的变化流体温度、压力的变化：当工作时流体的温度、压力与校准或检定时的温度、压力有显著不同时，将引起系数的变化。
介质脏污的影响。
管道安装结构的影响。
脉动流的影响。应尽量把流量计设置在远离脉动的地方，或者在脉动源后附加脉动衰减器。计量性能
5.1概述
每一台流量计应按第6章进行检验，应单独进行校准，并应遵守本标准第7章的技术要求。用于不同压力下天然气流量测量的流量计，宜按附录A进行实流校准。3
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5.2误差
5.2.1流量计误差要求
操作条件下流量计的误差应小于表2规定的最大允许误差。其中，分界流量参考表3规定。表2最大允许误差
流量9
量程比
≥1:50
2一体化智能流量计误差要求
表3分界流量q
最大允许误差
一体化智能流量计在其指定的流量范围内，其误差应不大于士1.5%。3重复性
每台流量计各流量点操作条件下流量的重复性应不超过流量计最大允许误差的1/3。一体化智能流量计的重复性应不超过流量计最大允许误差的1/2。5.4校准
应根据用户规定的工作压力，对流量计在一个或多个压力下进行校准。如果流量计在校准压力pst下进行校准，那么该流量计适合的工作压力范围为0.5pest～2.0pest。流量计pe的选择见附录A。
5.5短期过载
流量计应能在1.2qmx流量下运行30min不损坏，并且不影响流量计的性能。6工作温度范围
满足流量计性能要求的气流温度范围至少应为一10℃~40℃。5.7安装条件
安装条件对流量计的影响应不大于表2规定的最大充许误差的1/3。安装条件对流量计的影响试验参见GB/T18940—2003附录E进行。5.8最大允许压损
生产厂家应提供各种类型和口径的流量计或流量计组件的压损数据。更详细的内容参见附录B。6
流量计要求
6.1总则
相同型号、相同压力等级和相同类型的流量计和元件应能互换。流量计的外表面应具备防雨水、抗腐蚀和外力冲击等的能力。与气流直接接触的流量计的轴承和机械驱动装置应采取保护措施以防止气流中的杂质进人。流量计的所有内部元件应选用几何尺寸稳定的材料制造，并应采取保护措施以防被测气体的腐蚀。
以上的要求应通过目测来评定，必要时宜通过仪器进行检测。6.2耐压强度及严密性
6.2.1耐压强度
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流量计出厂前，其承压部件应按有关标准进行强度试压，并由生产厂家提供合格证书。6.2.2严密性
生产厂家应提供组装好的流量计按相关标准进行泄漏试验合格的证书。6.3流量计的连接和长度
流量计的入口和出口连接应符合认可的标准。流量计的人口连接端和出口连接端之间的长度应不大于5D。6.4取压口
取压口的设计应确保连接端不伸人气流中。流量计上任何压力测试点或取压口均应配置适当的密封件。6.4.1测量取压口
流量计上通常应至少提供一个测量取压口，以便能在测量条件下测量涡轮叶轮处的静压。该取压口用\pm”标识，如果流量计上有多个“p”取压口，则在用常压（士10kPa）下的空气作测试时，各取压口压力读数的差值应不超过50Pa。6.4.2其他取压口
流量计上用于其他目的的取压口应用“p”标识。6.4.3尺寸
圆形取压口直径应在3mm～12mm之间，其长度最小应等于孔径。此外，其他均应符合SY/T6143—2004的规定。
槽形取压口在流动方向上尺寸应至少为2mm，最大尺寸为10mm，横截面积应不超过80mm，且最小横截面积为10mm。
6.5可拆卸的流量计机芯
6.5.1完整性
具有可拆卸机芯的流量计，其拆卸和更换应不影响流量计的结构和完整性，并应符合6.2.2的严密性要求。
6.5.2性能
流量计的可拆卸机芯在同型号和同口径的流量计上反复更换或拆卸后，仍应保证其性能。流量计的可拆卸机芯应有唯一的编号，并被清晰地标在流量计外表面。每一种流量计的可拆卸机芯应能密封，未经许可不得擅自拆卸。6.6润滑
为使流量计运行良好，其结构应使所需的任何润滑装置密封不泄漏，可采用永久性免维护方式或外部加注泵的形式。
当使用外部润滑油时，厂家应标明加注润滑油的类型和数量。当加注正确时，无论自动加注或手动加注，流量计的操作或性能不应受润滑剂的影响。润滑油泵应能承受在流量计额定状态下的最大设计压力。润滑系统的设计应考虑防水。
6.7电气安全
流量计的所有电气部件应当进行严格的测试和老化处理。流量计应具备接地装置。流量计的防爆等级应符合GB3836.1—2000的规定，隔爆型应符合GB3836.2—2000的规定，本质安全型应符合GB3836.4一2000的规定，其他防爆型式的流量计应符合相应的专用标准规定。电缆护套、橡胶、塑料和其他裸露部分应当耐紫外光、油脂、高温和阻燃。5
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6.8输出和显示
流量计的输出和显示应符合GB/T18940一2003第9章的规定。6.9流量计标志
6.9.1概述
下列标志和铭牌应被固定在流量计上。在正常使用条件下，这些标志应清晰可见、不易损坏。当流量计处于正常工作位置时，标志和铭牌是可见的。6.9.2铭牌
流量计铭牌应至少标有以下内容：a）
名称；
出厂编号；
最大工作压力；
公称直径；
操作条件下的流量范围；
防爆等级和防爆合格证标志。
6.9.3流动方向
气体流动的方向应有明显的永久性标志。6.9.4安装方式
应标示出流量计的安装方式。
6.9.5其他连接
驱动杆、电脉冲发生器、压力和温度取样口都应有清晰的、不易磨损的标志。6.10外观质量
流量计外表应整洁、美观，表面应有良好的处理，不应有毛刺、刻痕、裂纹、锈蚀、霉斑和涂层剥落现象；
所有文字、符号和标志应清晰、不易脱落。适应环境的能力
流量计外壳、指示设备、铭牌和外部元件应能抵抗气候影响（阳光、湿度和温度变化）和在使用过程中的常规清洗剂的影响。
流量计外壳防护要求应符合GB/T4208的规定，至少应达到IP65的等级要求。2运输和储存
流量计的连接端面应妥善保护，以防止在运输和储存过程中其他杂质进人流量计或损坏连接端面。流量计包装应符合GB/T15464的规定，对DN100或以上的带连接件的流量计，在运输中应确保将流量计固定在包装箱内。
流量计经运输和安装过程中的搬运后仍应符合第5章的计量性能要求和6.2.2的密封性要求。6.13流量积算
流量计应具备体积流量积算的功能。对一体化智能流量计还应具备自动采集流体压力、温度和实时计算标准参比条件下的体积流量的能力。当天然气的真实相对密度偏离设计密度造成不能接受的偏差、组分变化较大或必须进行精确计算时，应缩短气体组分取样分析周期或采用在线组分分析仪，对计量结果进行修正。6.14一体化智能流量计
6.14.1概述
一体化智能流量计是集流量测量、压力测量、温度测量、温压修正、压缩因子修正和流量积算一体的流量计。一般应具备以下功能：就地显示被测介质的压力、温度、标准参比条件下的瞬时流量和累计流量；6
实时远传相关数据；
数据存储功能；
一参数设置及管理权限设置。
对用于温、压修正，压缩因子修正等的计量数学模型或软件应进行使用后确认。6.14.2压力传感器
GB/T21391-—2008
压力传感器取压口应符合6.4的规定，压力传感器可直接安装在取压口上，但应确保不伸人气流中。
6.14.3温度传感器
温度传感器应安装在流量计叶轮的下游端，其离叶轮的距离应小于5D，伸人管道公称内径大约1/3处，但长度不能超过150mm。6.14.4输出
应能显示压力、温度、标准参比条件下的瞬时体积流量和标准参比条件下的体积累积流量。若具备远传通讯功能，则应提供通讯协议和接口形式。流量计至少应能存储一年内每个月的累积流量和最近300次的瞬时流量数据（一般包括时间、压力、温度、瞬时标准参比条件下的体积流量和标准参比条件下的体积累积流量）。
6.14.5电源
电源可采用内电源供电或外电源供电，如果采用内电源供电则电池应能连续工作一年以上。外电源供电一般宜采用直流，其电压应不超过24V。6.14.6其他要求
计量性能应符合第5章要求。其他应符合第6章其他条款的规定。7安装要求、使用及维护
7.1安装环境
7.1.1温度
流量计使用的外界环境温度应在一25℃～55℃之间，如果超出上述温度范围，应向生产厂提出专门的要求。同时应根据安装点具体的环境及操作条件，对流量计采取必要的隔热、防冻及其他保护措施（如迹雨、防晒等）。
7.1.2振动及脉动
流量计的安装应尽可能远离振动和脉动流的测量环境。7.1.3其他
在安装流量计及其相关的连接导线时，应避开可能存在电磁干扰或较强腐蚀性的环境，否则应咨询生产厂家并采取必要的防护措施。选择的安装位置应便于流量计的维护及检修。7.2管道配置
7.2.1最小直管段长度
7.2.1.1直通式流量计的推荐安装方式见图1。流量计上游宜具有最短10D的直管段长度，流动调整器出口到流量计人口的直管段长度为5D，流量计下游宜具有最短5D的直管段典型计量管路的推荐安装方式见图2。上游配管或下游配管管径减少值应不大于1D。流量计运行过程中其上游阀门应全开。过滤器或过滤筛应保持清洁。7.2.1.2当不能满足按图1进行安装所需空间的情况下，可按下述方式进行安装。如果空间受到限制，可如图3所示使用短管安装方式。流量计应内置一体化流动调整器。流动调整器安装在流量计上游，最小直管段长度为4D，流动调整器出口到流量计人口的直管段长度应不小于2D。流量计可通过弯管或三通与立管相连，弯管和立管之间的最大缩径为立管7
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公称直径的一倍。阀、过滤器或过滤筛可安装在立管上。如果空间受到限制，可如图4所示使用紧凌连接安装方式。流量计应内置一体化流动调整器。流量计可通过弯管或三通与立管相连。弯管和立管之间的最大缩径为立管公称直径的一倍。阀、过滤器或过滤筛可安装在立管上。流量计内置流动调整器如图5所示。其结构满足H/D<0.15，S/L<0.35。涡轮流
取压口
流动调整器
过滤器
或过滤
筛 (可选）
90弯管或三通最大
缩径为1倍立管公
称直径
工作压力超过
1.4MPa时宜
使用旁通或放
直通式流量计的安装配置
涡轮流量计
取温口
取温口-Www.bzxZ.net
取压口一
流动调整器
取温口或取
样口（可选）
旁通管和阅门（可选）
图2带辅助设备的直通式流量计的安装配置8
取样口
（可选）
限流器（可选）
下游放空
闽（可选）
阔（可
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