ICS 75.180.30
CCS E 98
13
中華人民共和國國家標準
GB/T 18604—2023
代替GB/T 18604—2014
用氣體超聲流量計測量天然氣流量
Measurement of natural gas flow by gas ultrasonic flow meters
2023-05-23發布
2023-12-01實施
國家市場監督管理總局
發布國家標準化管理委員會
GB/T 18604—2023
目次
前言 …………………………………………………………………………………………………………………Ⅲ
1范圍 …………………………………………………………………………………………………………………1
2 規范性引用文件 …………………………………………………………………………………………1
3 術語和定義 ……………………………………………………………………………………………………1
4測量原理 …………………………………………………………………………………………………………4
4.1 基本原理 ………………………………………………………………………………………………4
4.2 測量準確度的影響因素 …………………………………………………………………………………4
5 工作條件 …………………………………………………………………………………………………4
5.1 天然氣氣質 …………………………………………………………………………………………………4
5.2 壓力 ……………………………………………………………………………………………………………5
5.3溫度 ………………………………………………………………………………………………………5
5.4 流量范圍及流動方向 ………………………………………………………………………………………5
5.5 速度分布 ……………………………………………………………………………………………………5
6 測量性能要求 …………………………………………………………………………………………………5
6.1總體要求 ………………………………………………………………………………………………5
6.2 多聲道氣體超聲流量計測量性能要求 ………………………………………………………………5
6.3 單聲道氣體超聲流量計測量性能要求 ………………………………………………………………6
6.4 工作條件對測量性能的影響 ……………………………………………………………………………6
7 流量計 ……………………………………………………………………………………………………………7
7.1組成和基本規定 …………………………………………………………………………………………7
7.2 表體 ……………………………………………………………………………………………………7
7.3 超聲換能器 …………………………………………………………………………………………………8
7.4電子部件 ……………………………………………………………………………………………………9
7.5流量計算機………………………………………………………………………………………………10
8 安裝及維護要求…………………………………………………………………………………………11
8.1安裝影響因素……………………………………………………………………………………………11
8.2 管道配置………………………………………………………………………………………………12
8.3 維護…………………………………………………………………………………………………14
9 現場驗證測試要求………………………………………………………………………………………14
9.1 通則……………………………………………………………………………………………………14
9.2 測試內容及步驟…………………………………………………………………………………………14
9.3 測試報告……………………………………………………………………………………………14
10 流量計算方法及測量不確定度估算 ……………………………………………………………………15
GB/T 18604—2023
10.1 流量計算方法 …………………………………………………………………………………………15
10.2 流量測量不確定度估算 ………………………………………………………………………………16
附錄 A(資料性) 氣體超聲流量計測量的基本原理………………………………………………………18
附錄B(資料性) 流量計的實流校準…………………………………………………………………………24
附錄C(規范性) 出廠測試要求 ………………………………………………………………………………28
附錄D(資料性) 具備的文件……………………………………………………………………………30
附錄E(資料性) 聲學噪聲的產生及防治措施……………………………………………………………32
附錄F(資料性) 流量計和流動調整器的性能驗證測試 ………………………………………………36
附錄G(資料性)流量計現場測量性能的檢驗和保證……………………………………………………37
參考文獻 ………………………………………………………………………………………………………40
圖1插入式氣體超聲流量測量的簡化幾何關系示意圖……………………………………………………2
圖2 多聲道氣體超聲流量計測量性能要求匯總………………………………………………………………6
圖3 超聲流量計單向測量安裝示意圖 ………………………………………………………………………12
圖4 超聲流量計雙向測量安裝示意圖 ………………………………………………………………………12
圖A.1 光滑管紊流速度分布示意圖 …………………………………………………………………………19
圖A.2夸大的聲道曲率示意圖 ……………………………………………………………………………20
圖A.3 接收脈沖的簡單檢測示意圖 …………………………………………………………………………23
圖E.1 噪聲測量安裝示意圖 …………………………………………………………………………………33
圖G.1 一臺5聲道流量計用氮氣干標和實流校準時的相對聲速偏差曲線示意圖 ………………38
表 E.1 200kHz時管道元件對噪聲的衰減量 ………………………………………………………………34
表G.1 自診斷信息分析示例表 ………………………………………………………………………………38
GB/T 18604—2023
前 言
本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。
本文件代替GB/T 18604—2014《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》,與GB/T 18604—2014相比，除結構調整和編輯性改動外，主要技術變化如下：
a) 增加了"計量標準裝置和其他應用場所”中的天然氣流量測量。刪除了"外夾式氣體超聲流量計測量天然氣流量參考本文件”(見第1章，2014年版的第1章);
b) 刪除了第3章"量"的內容(見2014年版的3.1);
c) 刪除了速度采樣間隔、實流校準系數、一個聲道失效時測量誤差的最大偏移術語(2014年版的
3.2.12、3.2.16、3.2.17);
d) 增加了“天然氣組成”(見4.2.2,2014年版的4.2.2);
e) 刪除了“正常輸氣工作條件下，在流量計表體內的附著物(如凝析液或帶有加工雜質的油品殘留物、灰和砂等)會減少流量計的流通而積而影響計量準確度，同時附著物還會阻礙或衰減超聲換能器發射和接收超聲信號，或者影響超聲信號在流量計表體內壁的反射，因此對流量計應定期檢查清洗”(見2014年版的5.1);
f) 增加了溫度要求的部件包括流量計表體、現場安裝電子裝置，及其相關外部設備、連接電纜和超聲換能器內容(見5.3);
g)更改了流量計長度和口徑要求，增加了等徑和縮徑流量計的說明和內徑差的要求(見7.2.4,
2014年版的7.2.4);
h)增加了"縮徑流量計的取壓口應位于縮徑部分，取壓口的連接管上應標注‘Pm’和當有多個‘Pm'取壓口，在最大流量下，各取壓口壓力讀數的差值不應超過100 Pa”的要求(見7.2.6,
2014年版的7.2.6);
i) 更改了組態和維護軟件要求，能量/熱值的顯示功能、參數設置可靠保存和不可更改的事件記
錄功能的要求(見7.5.2,2014年版的7.5.2);
j) 增加了單、雙向測量安裝示意圖(見8.2.1);
k)增加了“與流量計緊鄰的上、下游直管段內表面粗糙度(Ra)不宜大于3.2×10-⁶m”的要求(見
8.2.4);
1) 增加了"插入深度大于1/3D時溫度計套管需要特殊設計",或采取其他措施以防止環境溫度對流量計計量性能的影響。”(見8.2.5);
m)增加了"串聯計量"的相關要求(見8.2.8);
n) 增加了"定期檢查"的相關要求(見8.3.2);o) 增加了"偏移量檢查"要求(見8.3.3);
p)將聲速測試中計算方法依據的標準更改為GB/T 30500(見9.2.3,2014年版的9.1.3);q) 更改了“經實流校準的標準參比條件下的體積流量測量不確定度評定公式7”(見10.4.2,2014
年版的10.4.2)。
請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國石油天然氣標準化技術委員會(SAC/TC 355)提出并歸口。
本文件起草單位：中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司天然氣研究院、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司、中國石油工程建設有限公司西南分公司、大慶油田有限責任公司、國家石油天然氣管網集團有限公司西氣東輸分公司、國家管網集團西部管道有限責任公司、美卓倫儀表(常州)有限公司、上海中核維思儀器儀表股份有限公司、中油國際管道有限公司、德聞儀器儀表(上海)有限公司。
本文件主要起草人：段繼芹、任佳、何敏、黃敏、黃和、陳學鋒、肖迪、王強、國明昌、陳薈宇、蔡浩暉、周理、陳琦、倪銳、張西、王中洲、何勝利、王華青、徐剛、彭鋒。
本文件于2001年首次發布，2014年為第一次修訂，本次為第二次修訂。
GB/T 18604—2023
用氣體超聲流量計測量天然氣流量
1 范圍
本文件規定了插入式傳播時間差法氣體超聲流量計(以下簡稱“流量計”)的測量性能、流量計本體、安裝和維護、現場驗證測試等要求，以及流量計算方法及測量不確定度估算。
本文件適用于集輸裝置、輸氣管線、儲存設施、配氣系統、用戶計量系統、計量標準裝置和其他應用場所中的天然氣流量測量。
2 規范性引用文件
下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。
GB/T 2624.2 用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量 第2部分：孔板
GB/T 3836.1 爆炸性環境 第1部分：設備 通用要求
GB/T 3836.2 爆炸性環境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設備
GB/T 3836.4 爆炸性環境 第4部分：由本質安全型“i”保護的設備GB/T 4208外殼防護等級(IP代碼)
GB/T 11062 天然氣 發熱量、密度、相對密度和沃泊指數的計算方法GB/T 13610 天然氣的組成分析 氣相色譜法GB/T 17747(所有部分) 天然氣壓縮因子的計算GB/T 21446用標準孔板流量計測量天然氣流量GB/T 30500 氣體超聲流量計使用中檢驗 聲速檢驗法GB/T 35186 天然氣計量系統性能評價JJG 1030 超聲流量計
SY/T 0599 天然氣地面設施抗硫化物應力開裂和應力腐蝕開裂金屬材料技術規范
3 術語和定義
下列術語和定義適用于本文件。
3.1
傳播時間差法 transit-time difference method
在流動氣體中的相同行程內，用順流和逆流傳播的兩個超聲信號的傳播時間差來確定沿聲道的氣體平均流速所進行的氣體流量測量方法。
[來源：GB/T 8423.4—2022,4.1.25,有修改]
3.2
超聲換能器 ultrasonic transducer
把聲能轉換成電信號和反過來把電信號轉換成聲能的組件。注：一般都是成對安裝，并同時工作。
GB/T 18604—2023
[來源：GB/T 8423.4—2022,4.1.22]
3.3
信號處理單元 signal processing unit;SPU
由電子組件和微處理器系統組成，具有接受超聲換能器信號、處理測量信號、顯示、輸出及記錄測量結果等功能的電子設備。
注：流量計的一部分。
3.4
流量計表體 meter body
安裝超聲換能器和測壓接頭等部件，并經過特殊制造，在各方面都符合有關標準規定的被測氣體通過的管段。
[來源：GB/T 8423.4—2022,4.1.26]
3.5
聲道acoustic path
在一對發射和接收超聲換能器間的超聲信號傳播的實際路徑。[來源：GB/T 8423.4—2022,4.1.27]
3.6
聲道長度 path lengthL
一對超聲換能器端面之間的直線長度。
注：見圖1。[來源：GB/T 8423.4—2022,4.1.28,有修改]
標引序號說明：
D ——測量管內徑；L ——聲道長度；φ —聲道角；Tx—超聲換能器1;Tx₂—超聲換能器2;X —超聲換能器1與超聲換能器2的聲道距離。
圖1 插入式氣體超聲流量測量的簡化幾何關系示意圖2