ICS 75.060 SY CCS E 24 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 77042023 天然气 发热量的测定 可见光光谱-一超声波关联法 Natural gas - Determination of calorific value Visible spectrum ultrasonic correlation method 2023 －10 －11 发布 2024－04－11实施 国家能源局 发布 SY/T 7704—2023 目 次 前言· 范围 规范性引用文件 术语和定义 4 原理 5 试剂与材料 6 分析系统 检测步骤 8 检测结果的处理 9 校准 10 精密度 S 11 检测报告 SY/T 77042023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的 规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国天然气标准化技术委员会（SAC/TC 244）提出并归口。 本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司输气管理处、中国石油天然气 股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院、国家管网集团西气东输分公司、中国石化天然气榆济 管道分公司、国家管网集团西部管道分公司、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司、中国 计量科学研究院、安徽瑞盛能源科技有限公司、安徽省天然气开发股份有限公司。 本文件主要起草人：丁思家、胡剑、罗敏、罗勤、周理、蔡浩晖、周雷、刘明亮、曾文平、刘译 文、林敏、杨建明、张西、孙辉、王海龙、何敏、吴海、倪锐、杜爽、张、张佩颖、徐冲、程勇、 吴泽清、张先锋。 II SY/T 77042023 天然气，发热量的测定可见光光谱一超声波关联法 警示：使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验，本文件并未指出所有可能的安全问 题。本文件的使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。 1 范围 本文件描述了用可见光光谱一超声波关联法测定天然气发热量的在线测定方法。 本文件适用于30MJ/m ～45MJ/m 管输天然气高位发热量的测定，同时也可用于天然气低位发 热量的测定。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适 用于本文件。 GB/T 5274.1气体分析校准用混合气体的制备第1部分：称量法制备一级混合气体 GB/T 13609天然气取样导则 GB/T 20604—2006天然气词汇 3术语和定义 GB/T 20604一2006界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 可见光光谱一超声波关联法 visible spectrum ultrasonic correlation method 通过光学折射和声速变化的关联方式检测天然气发热量的方法。 4原理 天然气的发热量分别与通过天然气介质光学折射率和声波传播速度成线性关系，利用光学传感器 和声速传感器分别测出天然气混合物的折射率和声波传播速度，并通过两者的相互补偿修正，以消除 N2、CO, 等不含发热量干扰气体的影响，通过相互关联关系计算得到其对应的发热量。 原理示意图见图1。 发热量按公式（1）计算： Copr -QoNiC =0 1-α (1) 式中: Q一一待测气体的发热量，单位为兆焦每立方:米（MJ/m’）； 1 SY/T7704—2023 Qopr一一通过光学折射率测定的发热量，单位为兆焦每立方米（MJ/m=）； QSONIC- -通过声速传播速度测定的发热量，单位为兆焦每立方米（MJ/m3）： -可见光光谱与超声波关联系数，为仪器常数，无因次。 光学传感器 _3 光学折射率检测热值 光学折射率与声速 声速传感器 关联计算输出发热量 声速热值检测 13 11 标引序号说明： 平行镜； 7- 平面镜； 一光学检测仓（中部空间为参比气仓， 光源； 上下两端为样品气仓）； 9——声源发射端； 干涉条纹； 10 声源接收端； 棱镜； 11- 天然气出口； -光屏； 12- 声速检测仓； 6- 一透镜； 13 天然气入口。 图1可见光光谱一超声波关联法测定天然气发热量原理示意图 5试剂与材料 5.1标准气 根据GB/T5274.1制备或使用经国家计量行政部门批准的天然气标准物质。 5.2参比气 纯度不小于99.99%（体积分数）的氮气。 6 分析系统 6.1分析系统构成 采用可见光光谱一超声波关联法测定天然气发热量的完整分析系统应包括以下部分： 取样系统； 样品处理系统； 声速传感器； 光学传感器； 旁路放空系统； 2 SY/T7704—2023 -尾气放空系统； 一信号处理单元； 一显示终端。 其中，该原理典型的仪器一般包含光学传感器、声速传感器和信号处理单元等重要部分，一套完 整的分析系统构成及流程示意图见图2。 样品气 取样系统 样品处理系统 旁路放空系统 氮气 标准气 光学传感器 显示终端 信号处理单元 尾气放空系统 声速传感器 图2可见光光谱一超声波关联法测定天然气发热量的分析系统构成及流程示意图 6.2取样系统 该系统能够从管道中获取具有代表性、稳定性的样品气流，宜使用专用取样探头取样，应符合 GB/T13609的相关要求。所用的样品传输管线宜尽可能短，以减少样品在管道内的时间延迟。样品 传输管线应防止重烃或水分析。 6.3样品处理系统 样品处理系统应安装在仪器进样口之前，以防止样品气中的粉尘、液滴等杂质进人仪器，并根据 仪器所需范围具备压力调节、流量、控制、防止重烃组分和气态水凝析等功能。 6.4声速传感器 声速传感器由声源发射端、接收端及声速检测仓组成。该传感器通过检测声波经过声速检测仓中 的声速变化来测定发热量。 6.5光学传感器 光学传感器由光源、平面镜、棱镜、凸镜、凹镜、光学检测仓、光屏等部分组成。该传感器通过 检测光线经过样品气与参比气中的折射率差异来测定发热量。 6.6旁路放空系统 旁路放空系统具有压力和流量调节功能，在保证仪器正常工作状态下，根据仪器与取样探头之间 的距离，以较大流量进行旁路放空，让管道中的气体以较快速度流向仪器。 6.7尾气放空系统 尾气放空系统具有将检测后的气体放空的功能。 6.8 3信号处理单元 信号处理单元将声速传感器和光学传感器输出的信号进行数据处理，并具有数据传输和就地显示 检测结果读数的功能。 3