《冷凍烴類流體 動態(tài)測量 用于液化天然氣（LNG）和其他冷凍烴類流體的流量計校準(zhǔn)和安裝的要求和指南》

ICS75.060

CCSE24

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T×××××—××××

液化天然氣和其他冷凍烴類液體流量計的

安裝與使用技術(shù)規(guī)范

Technicalcodeforthecalibrationandinstallationofflowmetersusedforliquefied

naturalgas(LNG)andotherrefrigeratedhydrocarbonfluids

(ISO21903:2020，Refrigeratedhydrocarbonfluids—Dynamicmeasurement—

Requirementsandguidelinesforthecalibrationandinstallationofflowmetersused

forliquefiednaturalgas(LNG)andotherrefrigeratedhydrocarbonfluids，IDT)

（報批稿）

××××-××-××發(fā)布××××-××-××實施

GB/T×××××—××××

目??次

前言..................................................................錯誤！未定義書簽。

引言.................................................................................III

1范圍.................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.......................................................................1

3術(shù)語、定義、符號和縮略語.............................................................1

3.1術(shù)語和定義.......................................................................1

3.2縮略語...........................................................................3

4流量計選擇...........................................................................3

4.1LNG計量專用儀表的考慮因素........................................................3

4.2科里奧利流量計...................................................................4

4.3超聲流量計.......................................................................4

5工藝條件.............................................................................4

5.1溫度影響.........................................................................4

5.2壓力影響.........................................................................6

5.3機械振動.........................................................................6

5.4空化............................................................錯誤！未定義書簽。

5.5LNG的熱力學(xué)性質(zhì)..................................................................8

6安裝.................................................................................8

6.1閥門.............................................................................8

6.2渦流和非均勻剖面.................................................................8

6.3流量調(diào)節(jié)器.......................................................................8

6.4管道應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)...................................................................8

6.5流量計安裝建議...................................................................9

6.6串?dāng)_和噪聲敏感性................................................................10

6.7零位偏移-驗證和調(diào)整程序.........................................................10

6.8溫度管理........................................................................13

7校準(zhǔn)................................................................................14

7.1一般規(guī)定........................................................................14

7.2實驗室校準(zhǔn)......................................................................14

7.3現(xiàn)場校準(zhǔn)........................................................................17

7.4互連管道的容積..................................................................18

附錄A（資料性）科里奧利流量計工作原理................................................22

附錄B（資料性）超聲流量計工作原理....................................................25

附錄C（規(guī)范性）LNG校準(zhǔn)設(shè)備硬件......................................................27

C.1管道設(shè)計........................................................................27

C.2壓力連接點的設(shè)計和位置..........................................................27

C.3電樞設(shè)計、溫度傳感器的位置、薄而堅固的熱電偶套管設(shè)置............................28

I

GB/T×××××—××××

C.4機械工裝........................................................................28

附錄D（資料性）校準(zhǔn)數(shù)據(jù)示例..........................................................29

D.1使用校準(zhǔn)設(shè)備的重量分析法........................................................29

D.2使用校準(zhǔn)設(shè)備的主儀表法..........................................................29

D.3使用地磅定位的重量分析法........................................................31

附錄E（規(guī)范性）基于替代液體的替代校準(zhǔn)程序............................................32

E.1超聲流量計......................................................................32

E.2科里奧利流量計..................................................................32

附錄F（資料性）LNG的熱力學(xué)特性......................................................34

F.1LNG組成........................................................................34

F.2作為壓力和溫度函數(shù)的密度........................................................34

F.3作為壓力和溫度函數(shù)的粘度........................................................34

F.4甲烷飽和曲線....................................................................34

II

GB/T×××××—××××

引??言

可靠、準(zhǔn)確和公認(rèn)的計量方法是貨物貿(mào)易的首要要求。在液化天然氣（LNG）分銷鏈中，正如各

種國際標(biāo)準(zhǔn)和GIIGNL儲存交接手冊[10]中所述，有一種公認(rèn)的測量方法。LNG行業(yè)致力于提高測量精

度，以降低財務(wù)風(fēng)險，并優(yōu)化整個LNG測量鏈的質(zhì)量和能量平衡。動態(tài)測量技術(shù)具有降低測量不確定

度的潛力。作為LNG傳統(tǒng)分銷鏈的延伸，與運輸燃料和計量基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的LNG專業(yè)消費者新市場

正在發(fā)展。在這方面，以下動態(tài)流量測量工具的可用性至關(guān)重要：

——LNG物質(zhì)含量測定和工作標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)的一級標(biāo)準(zhǔn)；

——LNG測試和校準(zhǔn)設(shè)施（用于體積和質(zhì)量流量），用于校準(zhǔn)運行條件下的儲存交接、分配或過

程控制設(shè)備；

——低溫條件下測定體積和質(zhì)量流量的穩(wěn)定儀表；

——低溫流量計的選擇和安裝指南；

——低溫流量計歸零和調(diào)整的指南，包括噴嘴和疏水閥；

——通過（主儀表）校準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)一步傳播可追溯性的指南，包括寄生計量效應(yīng)的校正方法；

——使用替代流體（如水）校準(zhǔn)體積和質(zhì)量流量計的指南。

本文件為計量站的設(shè)計者和終端用戶提供了一套有價值的指南，以使液體流量計在低溫操作條件下

具有更好的性能。該文件側(cè)重于將LNG作為一種介質(zhì)，然而，假設(shè)大部分信息也直接適用于其他低溫

流體。

III

GB/T×××××—××××

液化天然氣和其他冷凍烴類液體流量計的安裝與使用技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了擬用于液化天然氣（LNG）和其他冷凍烴類流體動態(tài)測量的流量計的計量和技術(shù)要

求。關(guān)于在儲存交接中使用的LNG靜態(tài)體積測量，請參見GB/T24964。

本文件規(guī)定了在低溫應(yīng)用中正確選擇和安裝流量計的最佳做法，并確定了可能影響流量計使用性能

的具體問題。

此外，它還為使用LNG或其他參考流體進(jìn)行實驗室和現(xiàn)場條件（質(zhì)量或體積）校準(zhǔn)提供了指南。

校準(zhǔn)液的選擇取決于可用流量校準(zhǔn)設(shè)施的能力以及預(yù)期應(yīng)用的總體測量不確定度要求。

本文件適用于但不限于使用科里奧利流量計和超聲流量計對LNG進(jìn)行動態(tài)測量。

原則上，本文件中考慮了LNG和其他冷凍液態(tài)烴。本文件中的建議基于LNG的可用試驗結(jié)果，

這些結(jié)果可能適用于其他低溫流體。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(yīng)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/T20728封閉管道中流體流量的測量科里奧利流量計的選型、安裝和使用指南（GB/T

20728-2021，ISO10790:2015，IDT）

GB/T35138封閉管道中流體流量的測量渡越時間法液體超聲流量計（GB/T35138-2017，ISO

12242:2012，IDT）

3術(shù)語、定義、符號和縮略語

3.1術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1.1

標(biāo)準(zhǔn)儀表mastermeter

MM

根據(jù)具有足夠低不確定度的一級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)的流量計，并用于校準(zhǔn)被測儀表。

3.1.2

測量誤差measurementerror

測得的量值減去參考量值。

注：“測量誤差”的概念在以下兩種情況下均可使用：

a）當(dāng)涉及存在單個參考量值，如用測得值的測量不確定度可忽略的測量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)，或約定量值給定時，測

量誤差是已知的；

1

GB/T×××××—××××

b）假設(shè)被測量使用唯一的真值或范圍可忽略的一組真值表征時，測量誤差是未知的。

[來源:GB/T20728—2021,3.2.3]

3.1.3

測量值measuredquantityvalue

表示測量結(jié)果的數(shù)量值。

3.1.4

測量不確定度measurementuncertainty

根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測量量值分散性的非負(fù)參數(shù)。

注1：測量不確定度包括由系統(tǒng)影響引起的分量，如與修正量和測量標(biāo)準(zhǔn)所賦量值有關(guān)的分量及定義的不確定度。

有時對估計的系統(tǒng)影響未作修正，而是當(dāng)作不確定度分量處理。

注2：測量不確定度一般由若干分量組成。其中一些分量可根據(jù)一系列測量值的統(tǒng)計分布，按測量不確定度A類評定

進(jìn)行評定，并可用標(biāo)準(zhǔn)差表征。而另一些分量則可根據(jù)基于經(jīng)驗或其他信息所獲得的概率密度函數(shù)，按測量不

確定度B類評定來評定，也可以用標(biāo)準(zhǔn)差表征。

[來源:GB/T20728—2021,3.2.2]

3.1.5

存儲零值storedzerovalue

Szv

存儲在流量計變送器中的值，表示無流量條件下的儀表讀數(shù)。

3.1.6

調(diào)節(jié)比turndownratio

最大流速與最小流速之比。

3.1.7

調(diào)零zeroadjustment

設(shè)置新存儲零值（3.1.5）的專用程序，目的是將流量計保持在其零點偏移限值（3.1.9）內(nèi)。

3.1.8

零點偏移zerooffset

ZO

流量為零狀態(tài)下顯示的流量。

注：這可能是由于機械或電氣噪聲疊加在傳感器的輸出上造成的，但同樣可能是由于安裝效應(yīng)造成的，如法蘭螺栓

扭矩加載不當(dāng)，或者極端溫度導(dǎo)致管道偏轉(zhuǎn)。

[來源:GB/T20728—2021,3.1.11]

3.1.9

零點偏移限值zerooffsetlimit

ZOL

制造商規(guī)定的最大允許零點偏移（3.1.8）。

注：一些科里奧利質(zhì)量流量計制造商還規(guī)定了用于驗證和調(diào)整的特定零點偏移。

3.1.10

2

GB/T×××××—××××

零點驗證zeroverification

流量計實際零點偏移（3.1.8）未超過零點偏移限值（3.1.9）的檢查程序。

3.2縮略語

下列縮略語適用于本文件。

CMF科里奧利質(zhì)量流量計（Coriolismassflowmeter）

LNG液化天然氣（Liquefiednaturalgas）

MM標(biāo)準(zhǔn)儀表（Mastermeter）

MUT被測儀表（Meterundertest）

USM超聲流量計（Ultrasonicflowmeter）

4流量計選擇

4.1LNG計量專用儀表的注意事項

表1概述了在特定情況下選擇適當(dāng)流量計的注意事項。

表1流量計選擇注意事項

參數(shù)科里奧利流量計超聲流量計

測量類型質(zhì)量流量測量，密度測量。體積流量測量（實際條件）

儀表直徑有限的管道尺寸a可用于更大的管道尺寸b

安裝儀表所需空間相對較大的儀表本體尺寸相對較小的儀表本體尺寸c

在高流速下有相當(dāng)大的壓降。

壓降低壓降

存在LNG閃蒸的可能。

調(diào)節(jié)比大量程；該流量計能應(yīng)用于大的流量范圍。大量程；該流量計能應(yīng)用于大的流量范圍。

多聲道流量剖面、聲速、增益、信噪比（氣體

診斷密度、激勵增益（氣體檢測）、管道溫度。

檢測）。

對于具有少量聲道（<4）的儀表，需要儀表上

下游有顯著的直線長度以達(dá)到足夠的精度。這

流量計上游不需要有直線長度。這是因為CMF是因為具有少量聲道的流量計可能對上游或

直線長度要求

通常不受上游或下游管道結(jié)構(gòu)引起的渦流和下游管道結(jié)構(gòu)引起的渦流和非均勻流速剖面

（流量剖面）

非均勻流速剖面的影響。敏感。

多聲道類型的流量計可能對上游或下游管道

結(jié)構(gòu)引起的渦流和非均勻流速剖面不敏感。

雙向流適用于雙向流適用于雙向流

對于低粘度流體（如LNG），通常對雷諾數(shù)的

根據(jù)聲道的數(shù)量，雷諾數(shù)具有中等到高的靈敏

敏感性較低。對于粘度非常高的流體，流量計

度。

雷諾數(shù)靈敏度誤差取決于雷諾數(shù)，尤其是層流-湍流過渡。

由于組分變化引起的粘度變化預(yù)計可以忽略

由于組分變化引起的粘度變化預(yù)計可以忽略

不計。

不計。

當(dāng)頻率接近管道的振動頻率時，可能會受到振

振動敏感性對振動不敏感。

動的影響。

機械應(yīng)力對機械應(yīng)力敏感。對機械應(yīng)力不敏感。

3

GB/T×××××—××××

參數(shù)科里奧利流量計超聲流量計

能在零流量條件下監(jiān)測機械應(yīng)力的影響。

壓力高達(dá)約30bar時影響較小。影響較小。

壓力能根據(jù)可用的校正模型和內(nèi)部或外部壓力測能根據(jù)可用的校正模型和內(nèi)部或外部壓力測

量進(jìn)行校正。量進(jìn)行校正。

可根據(jù)內(nèi)部/外部溫度測量對儀表本體的熱膨可根據(jù)內(nèi)部/外部溫度測量對儀表本體的熱膨

溫度

脹進(jìn)行補償。d脹進(jìn)行補償。

測量的流量和密度可能會受到由（局部）沸騰

測量的流量和密度可能會受到由（局部）沸騰

其他和/或流動中的空化引起的氣泡的影響。考慮

和/或流動中的空化引起的氣泡的影響。

速度限制，以防止傳感器周圍的空化。

a通?？商峁┲睆讲怀^12”的流量計。

b通常可提供直徑不超過36”的流量計。

c由于上游直管長度較長，總安裝空間可能相對較大。

d低溫對振動管的剛度變化具有顯著影響，但能通過溫度模型對其進(jìn)行校正。

4.2科里奧利流量計

CMF是一種測量質(zhì)量流量和流體密度的裝置。它的基本工作原理是基于振動力學(xué)及其和流體動力學(xué)

的相互作用。由于其工作原理，當(dāng)流量計與諧振頻率相匹配時，流量計能夠確定流體密度，該諧振頻率

對應(yīng)于封閉在測量管有限體積中的流體質(zhì)量。

質(zhì)量流量與流體以一定速度運動并結(jié)合測量管的角運動時所產(chǎn)生的科里奧利力直接相關(guān)。當(dāng)這種情

況發(fā)生時，將發(fā)生二次振蕩模式，從而在測量管位移中產(chǎn)生相移。這種相移與質(zhì)量流量成比例，因此被

用作確定流量的主要輸出信號。

注：關(guān)于CMF的更多信息見附錄A。

4.3超聲流量計

超聲波渡越時間法流量計是一種使用一對或多對換能器測量離散聲道速度的取樣裝置。每對換能器

位于相距已知距離處，以便一個換能器位于另一個換能器的上游。上游和下游換能器交替發(fā)送和接收超

聲波脈沖，到達(dá)時間用于計算平均軸向速度。在任何給定時刻，運動液體中的表觀聲速與靜止液體中的

聲速之差與液體的瞬時速度成正比。因此，通過沿聲道在兩個方向上傳輸超聲波信號并隨后測量傳輸時

間差，能獲得液體沿聲道的平均軸向速度的測量值。

在完全充滿的封閉管道中流動的液體的體積流量定義為液體在橫截面上的平均速度與橫截面面積

的乘積。因此，通過測量液體沿一個或多個超聲波聲道（即線，而非面積）的平均速度，并將測量結(jié)果

與橫截面面積和橫截面上的速度剖面知識相結(jié)合，可以獲得管道中液體體積流量的估計值。

注：關(guān)于超聲流量計的更多信息見附錄B。

5工藝條件

5.1溫度影響

5.1.1裝載程序

CMF和USM應(yīng)用都需要穩(wěn)定一致的單相流動介質(zhì)，以便正確測量流量。當(dāng)在低溫下裝載時，考慮這

一要求更為重要，因為潛在的大的溫度變化和熱增量增加了兩相流的可能性。如果流量計/連接流量計

的管道在裝載前處于環(huán)境溫度，則至少會出現(xiàn)這種情況。

4

GB/T×××××—××××

可以采取一些緩解措施來增加維持低溫單相液體流的可能性。實現(xiàn)這一點的一種有效方法是，不僅

在裝載操作期間，而且始終保持流量計冷卻，例如使用適當(dāng)?shù)难h(huán)回路。缺點是冷卻低溫介質(zhì)的成本增

加，因為循環(huán)會增加熱增量。通常，宜避免流速低、管徑大、儀表和流量管線絕緣不良的情況，因為這

會增加沸騰和兩相流的可能性。

將流量計的溫度保持在低溫條件下將使管道材料上的應(yīng)力最小化，這是可取的。

根據(jù)裝載產(chǎn)品的不同，通常的做法是在移交之前將流量計和管道從環(huán)境條件冷卻到低溫條件。對于

LNG的應(yīng)用，通常使用氣體和液氮。從環(huán)境溫度開始，可引入冷氮氣，以逐漸降低溫度，避免溫度沖擊

產(chǎn)生的應(yīng)力。然后注入少量液氮以蒸發(fā)并進(jìn)一步冷卻系統(tǒng)。

對于某些應(yīng)用（例如，小規(guī)模LNG輸送），無法使用液氮冷卻流量計和管道，因為該位置無法獲取

液氮。在這種情況下，允許使用冷天然氣吹掃系統(tǒng)。

裝載后，溫度將從低溫變?yōu)榄h(huán)境條件。通常會讓剩余液體從儀表/管道中蒸發(fā)，這會導(dǎo)致兩相計量

條件。

根據(jù)不同的條件，在裝載時，CMF和USM都可以對工藝條件(如溫度)的變化進(jìn)行補償。任何這種補

償都會增加測量的不確定度，應(yīng)具體考慮實際應(yīng)用。因此，建議咨詢流量計制造商。

5.1.2溫度對CMF測量的影響

低溫下CMF的一個基本設(shè)計參數(shù)是考慮測量管的材料特性及其在極低溫度下的行為。這是非常相關(guān)

的，因為在標(biāo)準(zhǔn)條件下（例如，實驗室溫度下的水）管道材料的楊氏彈性模量與低溫條件明顯不同，更

重要的是，其值由與溫度的非線性關(guān)系定義。此外，由于低溫，測量管的體積會發(fā)生顯著變化。忽略這

些影響可能會導(dǎo)致校準(zhǔn)曲線發(fā)生偏移，從而產(chǎn)生測量偏差。

由于CMF制造商意識到這些影響，在CMF軟件中實現(xiàn)了一個專門的算法，以校正楊氏模量對溫度、

熱收縮和任何其他相關(guān)參數(shù)的依賴性(如果適用)。

一般來說，直測量管CMF對低溫更敏感，因為管中產(chǎn)生的軸向應(yīng)力可能非常高，并且可能超過材料

強度。彎曲測量管CMF是一種更堅固的傳感器，因為在低溫下管中產(chǎn)生的軸向應(yīng)力更小，即在允許的材

料強度范圍內(nèi)，因此它提供了更好的零點穩(wěn)定性。

對低溫條件下CMF性能的一些獨立研究表明，大多數(shù)流量計適合于低溫流量測量。然而，流量測量

值與參考值的接近程度將根據(jù)制造商開發(fā)的校正算法以及從擬合多項式曲線獲得的有關(guān)傳感器材料特

性的數(shù)據(jù)而變化。值得注意的是，盡管有可靠的數(shù)據(jù)來源，但管道材料特性和/或制造過程的影響可能

會導(dǎo)致參考數(shù)據(jù)的偏移，從而在傳感器上造成無法解釋的軸向應(yīng)力。

5.1.3溫度對USM測量的影響

對于所有超聲流量計，由于低溫下流量計幾何結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生的流量校正系數(shù)能作為簡單的分析

解決方案給出，見GB/T35138。因此，該校正具有非常小的不確定度，與該校正相關(guān)的唯一不確定度

是與材料常數(shù)相關(guān)的不確定度。

流量計本體溫度變化引起的流量校正系數(shù)ΔT由公式（1）表示：

·························（1）

323

K??=(1+???)=(1+3???+3???+???)

其中,

—熱校正系數(shù)；

—T操作-T校準(zhǔn)；

K??

—熱膨脹系數(shù)。

??

公式（1）可被簡化，但不會對公式（2）的準(zhǔn)確性造成重大損失：

?

5

GB/T×××××—××××

·················································（2）

K??=1+3???

5.2壓力影響

5.2.1科里奧利流量計

在高于校準(zhǔn)參考條件的流體壓力下操作CMF將導(dǎo)致測量管的機械特性發(fā)生變化，從而改變CMF的基本

振動頻率，如果不對此進(jìn)行校正，可能會產(chǎn)生顯著的流量測量誤差。

流體壓力效應(yīng)可用機械術(shù)語解釋為作用在測量管上的附加軸向應(yīng)力。從制造商的數(shù)據(jù)和獨立測試中

發(fā)現(xiàn)，壓力效應(yīng)可能因測量管的幾何結(jié)構(gòu)而異。對于大多數(shù)彎管CMF，壓力靈敏度的符號（誤差百分比

/bar）為負(fù)值，而對于大多數(shù)直管CMF，則為正值。

目前，大多數(shù)CMF對壓力變化的敏感性相對較小。但是，如果需要量化CMF對被測量的影響，則建議

終端用戶遵循制造商的建議?；蛘撸ㄈ邕m用），可使用壓力傳感器對被測量進(jìn)行實時校正，從而使CMF

對壓力的靈敏度最小化。只有當(dāng)CMF壓力引起的誤差超過工藝測量允許的最大誤差、或者如果操作壓力

非常高，制造商建議使用輔助壓力傳感器時，才應(yīng)將后者納入考慮范圍。

5.2.2超聲流量計

如果在不同于校準(zhǔn)壓力的流體壓力下操作，壓力對USM性能的影響幾乎可以忽略不計。只有由壓差

引起的表體膨脹才會影響內(nèi)徑，從而導(dǎo)致讀數(shù)過低或過高。但只有當(dāng)壓差很大時，這一點才會顯著。在

這種情況下，流量計宜具有能力進(jìn)行校正。計算壓力校正系數(shù)的通用公式如公式（3）所示：

（）·····································（3）

???

其中，K??=1+100×?????????????

—壓力膨脹校正系數(shù)；

—線性壓力系數(shù)，單位為%/kPa；

K??

—過程壓力，單位為kPa；

???

—參考壓力，單位為kPa。

????????

壓差的典型壓力校正系數(shù)為=0,00004%/kPa。

????

注：計算壓力引起的體積增加效應(yīng)的通用公式如公式（4）所示：

???

···················································（4）

?????+??

其中，??=?×?

—內(nèi)部橫截面積的差值；

—內(nèi)部橫截面積；

???

—管道內(nèi)徑；

??

—壁厚；

??

—壓力；

?

—彈性模量。

?

5.3?機械振動

5.3.1科里奧利流量計

在某些情況下，CMF會受到外部振動或脈動的影響。此類振動可能由機械裝置（即泵系統(tǒng)）、環(huán)境

或管道中的流體動力學(xué)引起。

通常，CMF的設(shè)計方式應(yīng)確保外部振動的影響最小化，從而對CMF測量沒有相關(guān)影響。

6

GB/T×××××—××××

在終端用戶處理嚴(yán)重振動應(yīng)用的情況下，建議使用柔性管道或隔離管支架將振動降至最低，或聯(lián)系

制造商尋求進(jìn)一步幫助。

5.3.2超聲流量計

USM由堅固的金屬體制成，其工作原理是基于測量沿相反方向穿過管道直徑的兩個超聲波脈沖之間

的時間差。目前，沒有證據(jù)表明儀表讀數(shù)對機械振動的敏感性。

5.4空化

5.4.1科里奧利流量計

CMF中的空化被定義為測量管內(nèi)液體氣相的形成過程。這種現(xiàn)象發(fā)生在靜水壓力降低時，這是由橫

截面積減小引起的。靜水壓力的降低導(dǎo)致沸點降低，從而能使液體開始沸騰。這種現(xiàn)象也稱為“閃蒸”。

當(dāng)液體在測量管內(nèi)空化時，它會形成微小的蒸汽氣泡，當(dāng)它們彼此坍塌（內(nèi)爆）時，氣泡會膨脹。

如果測量管處的流體速度繼續(xù)增加（壓力繼續(xù)下降），則蒸汽氣泡將以相同的方式繼續(xù)增長（見圖1）。

就線性而言，空化效應(yīng)起著重要作用，因為兩相條件可能會產(chǎn)生顯著的測量誤差，該誤差由CMF上

游流量范圍的非線性響應(yīng)所描述。

與CMF上的其他非線性效應(yīng)不同，空化效應(yīng)可能是最容易處理的，因為能通過適當(dāng)設(shè)置操作過程條

件來防止空化。在這方面，有六條避免空化的基本建議：

a)根據(jù)工藝條件使用正確的CMF尺寸；

b)避免上游壓力過低；

c)避免流體速度超出制造商的規(guī)范；

d)使用正確的操作窗口和壓力/溫度關(guān)系（見相位包絡(luò)）；

e)確保在高點適當(dāng)通風(fēng)，以防止蒸汽袋隨時間增長；

f)確保管路上有足夠的再循環(huán)（冷卻），以將環(huán)境熱增量的影響降至最低。

圖1描述了CMF響應(yīng)中測量誤差的突然擴展，這是由于測量管中早期存在空化所致。

說明：

早期存在的空化；

流量，單位為；

1—

相對誤差，單位為。

X—kg/h

Y—%圖1科里奧利流量計中的早期空化現(xiàn)象

5.4.2超聲流量計

7

GB/T×××××—××××

當(dāng)換能器以不存在空腔的方式內(nèi)置時（換能器與管壁內(nèi)齊平），USM中不太可能發(fā)生空化。如果流

量計中發(fā)生空化現(xiàn)象，讀數(shù)將不穩(wěn)定，在某些情況下，由于聲脈沖的衰減，讀數(shù)將完全停止。

5.5LNG的熱力學(xué)特性

LNG密度和粘度的流體特性見附錄F中的表格。

6安裝

6.1閥門

對于CMF和USM，建議使用完全密封的閥門。流量調(diào)節(jié)閥（控制閥）宜安裝在下游，以確保流體保持

單相，且不會發(fā)生閃蒸或空化現(xiàn)象。

6.2渦流和非均勻剖面

6.2.1科里奧利流量計

CMF在單相流中的性能不受上游或下游管道結(jié)構(gòu)引起的渦流或非均勻速度分布的影響。

如GB/T20728所述，在規(guī)劃和安裝科里奧利流量計時，應(yīng)注意在流量管上引起的外部應(yīng)力或振動。

6.2.2超聲流量計

超聲流量計可能對水力影響很敏感。換言之，如果在流量計設(shè)計或系統(tǒng)配置中未解決流量計上游的

彎管、閥門和其他管件造成的軸向速度分布扭曲或非軸向流動成分的引入或旋流，可能會導(dǎo)致測量誤差。

有可能對影響此類水力安裝效果大小的因素作一些一般性說明。例如，通常情況下，采用更多測量

聲道的USM對水力效應(yīng)的敏感性低于采用較少聲道的USM。此外，交叉排列測量聲道的流量計能有效地減

少非軸向流和旋流的影響。

最終，需要類型評估數(shù)據(jù)來正確判斷給定流量計設(shè)計對水力擾動的敏感性。對于LNG應(yīng)用，建議根

據(jù)GB/T35138的型式試驗要求，基于實驗室試驗數(shù)據(jù)，確定給定流量計設(shè)計和上游管道結(jié)構(gòu)的水力效應(yīng)

引起的不確定度分量。

6.3流量調(diào)節(jié)器

流量調(diào)節(jié)器可安裝在上游，以達(dá)到超聲流量計所需的水力條件。然而，流量調(diào)節(jié)器會產(chǎn)生壓降，這

可能導(dǎo)致流量計上游的LNG閃蒸。因此，如果通過參考GB/T35138證明流量計設(shè)計在沒有流量調(diào)節(jié)器的

情況下達(dá)到了存儲交接所需的不確定度，則不宜使用上游流量調(diào)節(jié)器。

由于使用流量調(diào)節(jié)器而產(chǎn)生的壓力損失可按公式（5）所示進(jìn)行計算：

···················································（5）

2

??=0.5???

其中：

—壓力損失，單位為bar；

—管道中的流體速度，單位為m/s；

??

—給定類型調(diào)節(jié)器的損失系數(shù)；

?

—流體密度，單位為kg/m3。

?

流量調(diào)節(jié)器的典型損失系數(shù)在2~5之間。一旦計算了壓力損失，就能計算出壓力和溫度，以確保LNG

?

保持在沸點以下，從而避免空化，見圖F.1。

6.4管道應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)

8

GB/T×××××—××××

6.4.1科里奧利流量計

根據(jù)流量計的類型和結(jié)構(gòu)，CMF可能對管道應(yīng)力敏感。請咨詢制造商并考慮使用波紋管。

流量傳感器在運行過程中會受到軸向力、彎曲力和扭曲力的作用。由工藝溫度和/或壓力變化引起

的這些力的變化，可能會影響科里奧利質(zhì)量流量測量。宜注意確保這些力不會通過緊固裝置作用于CMF。

還宜采取措施防止連接管道對CMF施加對準(zhǔn)應(yīng)力。在任何情況下，均不宜使用CMF來對齊管道工程。

6.4.2超聲流量計

由于USM是由堅固的金屬儀表主體制成的，因此管道應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)的影響可以忽略不計。

6.5流量計安裝建議

6.5.1科里奧利流量計

首選安裝方向為垂直，見圖2a），流向為向上。通過使用這種結(jié)構(gòu)，夾帶的固體將向下沉，當(dāng)流

體不流動時，氣體將向上流動。這種安裝還允許測量管完全排空，并防止固體堆積。

CMF不宜安裝在系統(tǒng)的最高點，或彎曲的測量管朝上，見圖2b），因為在這些位置氣體可積聚。對

于高端校準(zhǔn)/應(yīng)用，即小于量程范圍10%的流速和小于（例如）0.2%實際值的不確定度，建議使用波紋管

來降低可能的機械應(yīng)力，見圖2c）。

第二種選擇是將CMF水平放置，角度為α，變送器頭部朝上，以避免氣體積聚，見圖2c）。

a）CMF的垂直安裝b）向上CMF測量管中的夾氣c）LNG流量計的水平CMF安裝

說明：

1—CMF；

2—夾氣；

3—彎曲測量管。

圖2科里奧利流量計安裝建議

安裝CMF時，宜考慮由于大的溫度變化引起的流量計管道膨脹和收縮，并在流量計兩側(cè)設(shè)計足夠的

管道柔性和滑動支架，見圖3。

還宜采取措施防止連接管道對CMF施加對準(zhǔn)應(yīng)力。在任何情況下，均不宜使用CMF來對齊管道工程。

這可通過零位驗證進(jìn)行檢查。

9

GB/T×××××—××××

說明：

1—CMF；

2—流向。

圖3科里奧利流量計的管道和支架示例

6.5.2超聲流量計

USM宜水平安裝，流量計上游應(yīng)有足夠的直線長度，見圖4。

有關(guān)上游管道最小長度的指南，請聯(lián)系制造商。根據(jù)GB/T35138，流量計下游所需的最小直管長度

應(yīng)為直徑的三倍，LNG應(yīng)用除外。USM安裝宜完全沒有氣泡。

圖4超聲流量計的水平安裝

6.6串?dāng)_和噪聲敏感性

6.6.1科里奧利流量計

如果將兩臺或多臺CMF安裝在一起，可能會由于機械耦合而產(chǎn)生干擾。這通常被稱為“串?dāng)_”。宜

向制造商咨詢避免串?dāng)_的方法。

宜在安裝的裝置機械設(shè)計階段就加以注意，以避免干擾或“串?dāng)_”。在安裝后宜進(jìn)行測試，因為由

此引入的流量計誤差會很顯著，但在正常運行中是不明顯的。如果觀察到，宜咨詢制造商。

6.6.2超聲流量計

超聲波氣體流量計可能受到聲學(xué)噪聲的影響，特別是壓力調(diào)節(jié)閥（氣體應(yīng)用）產(chǎn)生的噪聲。目前，

沒有關(guān)于LNG或一般液體應(yīng)用中存在類似問題的報告。其原因有兩個：氣體應(yīng)用中噪聲的產(chǎn)生和傳播比

液體應(yīng)用中更糟糕，液體應(yīng)用中使用的超聲波換能器頻率高于氣體應(yīng)用中使用的頻率，因此遠(yuǎn)離聲噪聲

頻譜中的高振幅成分。在液體應(yīng)用中，USM對噪聲不敏感，因為噪聲頻率通常在（300~600）kHz范圍內(nèi)，

流量計換能器的頻率在（1~2）MHz范圍內(nèi)。

換能器之間的串?dāng)_現(xiàn)象不適用于USM，因為每個單獨的流量計換能器只監(jiān)聽其管段上的專用對手。

6.7零點偏移-驗證和調(diào)整程序

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GB/T×××××—××××

6.7.1科里奧利流量計

通則

在進(jìn)行零點驗證和調(diào)整時，應(yīng)考慮~中的說明。

預(yù)設(shè)置和先決條件

a)設(shè)置制造商指定的零點驗證參數(shù)，例如：

1)低流量截止過濾器（禁用）；

2)在累加器模式激活的情況下，流向為“雙向”；

3)流量阻尼停用；

4)專用寄存器作為組合，在短時間內(nèi)直接代表ZO；

5)數(shù)據(jù)記錄（可選）。

b)零點驗證或調(diào)整程序的工藝條件應(yīng)盡可能接近流體溫度、壓力和密度，并由制造商定義過程變

量的允許范圍。

零點驗證

零點驗證程序基于三次ZO測定。在與制造商和/或當(dāng)?shù)胤Q重和測量官員協(xié)商后，可在驗證過程中允

許/證明一次或兩次ZO測定。具體要求如下。

a)使工藝流體在CMF中以測試所需的最大可能流速循環(huán)，直到工藝變量穩(wěn)定。

b)確保系統(tǒng)中沒有蒸汽（即進(jìn)行吹掃），以防止兩相流和/或氣體截留在CMF測量管中。夾氣的

存在通常通過波動的測量值（即驅(qū)動頻率/電流、電流增益）以及ZO的顯著變化來檢測。

c)通過以下方法之一來使系統(tǒng)停止流動：

1)關(guān)閉CMF上游和下游閥門，并停止泵送系統(tǒng)（無流量）；

2)降低泵送系統(tǒng)的運行速度，并關(guān)閉CMF下游閥（上游閥保持打開）。

選擇的方法取決于校準(zhǔn)設(shè)施或用戶測量現(xiàn)場閥門的可用性或位置。在繼續(xù)測試前，為保證結(jié)果

準(zhǔn)確，需確保閥門不會泄漏?？紤]到壓力增加可能會導(dǎo)致安全問題，應(yīng)與用戶討論停止方法。

d)在試驗期間，檢查CMF處的壓力和/或監(jiān)測某一個工藝參數(shù)是否保持恒定，以防止流體放氣。

零點偏移確定

確定零點偏移的具體要求如下。

a)在計算零點偏移（ZO）之前，先記錄實際存的零值（SZV），再通過以下兩種方法之一記錄ZO：

1)累加器模式（累計質(zhì)量除以時間）；

2)直接ZO質(zhì)量流量讀數(shù)（專用寄存器）。

對于LNG測量的具體情況，不建議長時間監(jiān)控CMF讀數(shù)，因為這可能導(dǎo)致工藝條件不穩(wěn)定，

從而影響ZO測定。典型的零點監(jiān)測時間約為30秒，但如果工藝條件在計量點保持穩(wěn)定，則能

夠允許更長的零點監(jiān)測時間。

b)打開閥門，使流體在CMF中循環(huán)，直到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的工藝條件。

c)按照制造商規(guī)定的次數(shù)（通常為3~5次）重復(fù)步驟c）、d）、a）和b）。

d)確定ZO的最大和最小讀數(shù)：

1)記錄ZO,max和ZO,min，并計算讀數(shù)之間的差值（ZO）；

2)ZO=ZO,max–ZO,min。

?

e)根據(jù)采集的樣本計算零點偏移的平均值（ZO,average）。

?

零點驗證或零點調(diào)整的判定標(biāo)準(zhǔn)

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GB/T×××××—××××

根據(jù)表2中的標(biāo)準(zhǔn)選擇是否需要進(jìn)行零點調(diào)整。

表2零點調(diào)整的判定標(biāo)準(zhǔn)

ZO<ZOL且全部ZO<ZOL不需調(diào)零

且某一需調(diào)零

?ZO<ZOLZO>ZOL

可能的原因：

?

—工藝條件不穩(wěn)定

如果—未相應(yīng)執(zhí)行零點驗證程序

ZO>ZOL—CMF的不穩(wěn)定零點

可能采取的行動：

?

—重復(fù)零點驗證程序

—聯(lián)系制造商以獲得進(jìn)一步指導(dǎo)

調(diào)零

根據(jù)表3中的標(biāo)準(zhǔn)檢查是否需要調(diào)零。具體要求如下。

a)在進(jìn)行零點調(diào)整之前，記錄實際的SZV值。

b)按照中a）~d）的步驟進(jìn)行初始化。

c)選擇使用中CMF的零點調(diào)整功能并啟動調(diào)整程序。

注1：一些CMF制造商有一個附加的軟件功能，如果在調(diào)整過程中測量管處的流體速度超過

規(guī)定值，則會顯示錯誤信息。

d)如果一段時間后沒有達(dá)到穩(wěn)定的工藝條件，打開閥門，使流體在CMF中循環(huán)直到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)

定的工藝條件。

e)按照制造商建議的次數(shù)（通常為3次）重復(fù)調(diào)零程序，即步驟b）~d），并記錄獲得的調(diào)零值。

注2：SZV將作為上次進(jìn)行調(diào)零的結(jié)果。

f)確定最大和最小零點調(diào)整讀數(shù)：

1)（SZV,max和SZV,min）并計算兩者之間的差值（SZV）；

2)SZV=SZV,max-SZV,min。

?

g)根據(jù)采集的樣本計算SZV平均值。

?

h)執(zhí)行1次零位驗證，以驗證有流量后的零位調(diào)整程序。

表3調(diào)零準(zhǔn)確的判定標(biāo)準(zhǔn)

SZVZOL調(diào)零準(zhǔn)確

調(diào)零不準(zhǔn)確

?≤

可能的原因：

—工藝條件不穩(wěn)定

如果—未相應(yīng)執(zhí)行零點調(diào)整程序

SZV>ZOL

—CMF的不穩(wěn)定零點

?可能采取的行動：

—重復(fù)調(diào)零程序

—聯(lián)系制造商以獲得進(jìn)一步指導(dǎo)

6.7.2超聲流量計

由于USM基于時間差，因此從參考條件到低溫工藝條件的變化和/或流量計上的機械應(yīng)力對其零偏

12

GB/T×××××—××××

移的影響可以忽略不計。

6.8溫度管理

6.8.1隔熱

LNG管道的隔熱質(zhì)量在流量計量中起著至關(guān)重要的作用。本小節(jié)簡述了隔熱方面的內(nèi)容。

低溫管道的隔熱有兩個功能：

a)通過限制熱量進(jìn)入和溫度變化來維持低溫運行條件；

b)限制管道外部的冷凝，以防止管套外表面的快速劣化。

必要時，管道和管道設(shè)備應(yīng)進(jìn)行隔熱處理，以：

a)盡量減少熱增量，以避免計量問題，如管道中氣泡的形成和連接管道的體積效應(yīng)；

b)加強測量管道中流動LNG的溫度控制；

c)防止冷凝、結(jié)冰等。

以下隔熱類型將對計量性能產(chǎn)生積極影響：

a)真空隔熱管道（最佳方法）；

b)隔熱材料（泡沫、纖維、粉末和氣凝膠型）；

c)冷箱中非隔熱工藝管道周圍的冷惰性干氣沖洗，主要用于有廢低溫氮氣的情況。

安裝隔熱層時，應(yīng)采取預(yù)防措施，防止水滲入隔熱層。隔熱系統(tǒng)中以蒸汽、液體或冰形式存在的水

將降低隔熱材料的效率。

如果對流量計本體進(jìn)行任何維護，應(yīng)在拆除所有隔熱層之前對流量計進(jìn)行預(yù)熱。如果任何外殼或換

能器袋要向大氣開放，則流量計本體溫度必須高于冰點，以避免外殼內(nèi)結(jié)霜。在完成維護和冷卻之前，

應(yīng)重新安裝流量計本體隔熱層。

如需對流量計進(jìn)行任何操作，如維護、隔熱或重新校準(zhǔn)，則流量計應(yīng)首先處于環(huán)境溫度。

注：如果流量計未達(dá)到環(huán)境溫度，則存在結(jié)冰堵塞的高風(fēng)險。

隔熱層厚度宜根據(jù)ISO12241進(jìn)行計算。應(yīng)評估傳熱速率對第一個流量計的互連體積和上游管道的

影響。流動LNG的運行條件宜保持在過冷范圍（見F.4中給出的過冷裕度）。

安裝的質(zhì)量和方式應(yīng)根據(jù)以下要求確定：

a)隔熱材料對濕氣的敏感性低；

b)能夠耐受大的溫度梯度；

c)適用于非常低的溫度。

6.8.2預(yù)冷程序

LNG在大氣壓力下的正常工作溫度約為?160℃。因此，在計量系統(tǒng)投入使用之前，應(yīng)首先冷卻流

量計和相關(guān)管道。

在開始冷卻之前，宜清除所有水分和非惰性氣體。這能通過使用環(huán)境氮氣吹掃來實現(xiàn)。

實際上，直到氧氣含量低于1%（體積）且水露點低于?40℃時吹掃結(jié)束。

冷卻的實際方法為10℃/小時，具體取決于管道直徑。溫降應(yīng)不超過30℃/小時。

為了避免任何熱沖擊和管道的任何潛在變形，冷卻過程從注入冷氮氣開始，直到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定溫度。

在引入低溫流體之前，溫度宜在-130℃以下。為了清除初始冷卻過程中殘留的氮氣，最好在初始冷卻后

注入氣化的LNG，以10°C/小時的速率繼續(xù)冷卻。這種方法的問題在于，LNG比氮氣回收熱量速度快，

因此冷卻梯度更難控制。經(jīng)驗表明，利用LNG進(jìn)行冷卻是一個間歇過程，其中一小部分LNG被供應(yīng)

至管道，LNG可自然蒸發(fā)以冷卻管道。重復(fù)該過程，直到管道低于?130℃。

對于真空隔熱管道，冷卻程序更為敏感，因為內(nèi)部管道的冷卻速度比外部真空套快，而這可能會導(dǎo)

致內(nèi)部焊縫失效。

因此，真空隔熱管道宜以受控的方式用液氮開始冷卻。

13

GB/T×××××—××××

在冷卻過程中，宜注意實現(xiàn)均勻冷卻。宜在管道/儀表的底部和頂部測量溫度。當(dāng)使用LNG冷卻時，

由于液體從底部向上蒸發(fā)，管道底部和頂部之間的溫度始終存在差異。該溫差不宜超過30℃，以避免

管道材料出現(xiàn)明顯應(yīng)力。

冷卻管段時，宜密切監(jiān)測管道的收縮情況。管道宜始終能夠在支架上自由移動，不會因收縮而出現(xiàn)

障礙。在整個過程中，應(yīng)對冷卻過程和管道收縮情況進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測收縮的一種方法是在冷卻過程前后

在管道上使用永久性標(biāo)記。這將指示從環(huán)境條件變化到寒冷條件時管道收縮的程度。

冷卻過程后，宜循環(huán)低溫液體，直到達(dá)到所需的低溫條件。循環(huán)流量取決于安裝尺寸。

當(dāng)溫度變化不會顯著影響調(diào)零程序時，建議將該過程視為穩(wěn)定過程。流量計在零流量下指示的質(zhì)量

流量應(yīng)在預(yù)期應(yīng)用的限制范圍內(nèi)。

工藝溫度的變化不宜影響儀表正常工作所規(guī)定的測量條件。這一過程取決于設(shè)施的大小、隔熱和其

他因素。

當(dāng)管道處于穩(wěn)定狀態(tài)時，可將LNG引入系統(tǒng)。冷卻過程可能需要一些時間，流量計制造商宜注意，

初始注入冷氣體可能會導(dǎo)致流量計主體內(nèi)的溫度迅速降低。換能器設(shè)計宜考慮到這一點。

6.8.3預(yù)熱程序

出于維護或其他操作原因，計量系統(tǒng)可停止使用并預(yù)熱。冷卻過程可能需要很多小時。在排放LNG

之前，應(yīng)隔離管道。隨著LNG蒸發(fā)，管道將排空。如果出于安全原因需要排空計量系統(tǒng)，則應(yīng)吹掃管

道以達(dá)到環(huán)境溫度。溫度變化不會像冷卻過程那樣強烈。

需要按照6.8.2反向控制向上的溫度梯度，這樣溫度會更容易控制。實際上，這是通過向系統(tǒng)提供

環(huán)境氮氣來實現(xiàn)的，直到所有液體蒸發(fā)并達(dá)到環(huán)境溫度。

在實際操作中，進(jìn)行吹掃/排氣，直到CH4含量低于1%（體積）。