城鎮(zhèn)燃氣相對密度計校準規(guī)范

中華人民共和國國家計量技術規(guī)范

JJFXXXX－20XX

城鎮(zhèn)燃氣相對密度計校準規(guī)范

CalibrationSpecificationforTownGasRelativeDensityMeters

（征求意見稿）

20XX－XX－XX發(fā)布20XX－XX－XX實施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

JJFXXXX－20XX

城鎮(zhèn)燃氣相對密度計校準規(guī)范

1范圍

本規(guī)范適用于本生-希林式城鎮(zhèn)燃氣相對密度計（以下有時也簡稱儀器）的校準。

2引用文件

本規(guī)范引用了下列文件：

JJF1001通用計量術語及定義

GB/T6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法

GB/T11062/ISO6976:2016天然氣發(fā)熱量、密度、相對密度、和沃泊指數的計算方法

GB/T12206城鎮(zhèn)燃氣熱值和相對密度測定方法

GB/Z35474天然氣通過組成計算物性參數的技術說明

凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，

其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。

3術語

3.1燃氣相對密度Relativedensityofagas

一定體積干燃氣的質量與同溫度同壓力下等體積的干空氣質量的比值。無量綱，以符

號d表示。

3.2濕燃氣相對密度Relativedensityofawetgas

一定體積的濕燃氣的質量與同溫度同壓力下等體積的濕空氣質量的比值。無量綱，以

符號dw表示。dw受測定時溫度與壓力的影響，通過計算將其換算成相對密度d。

3.3壓縮因子Compressionfactor

在規(guī)定的壓力和溫度條件下，給定質量的氣體的真實體積除以在相同條件下按理想氣

體定律計算出的該氣體的體積。

3.4干空氣Dryair

干空氣由氮氣、氧氣、氬氣等氣體組成，其摩爾質量為28.96546kg?kmol-1。

3.5干空氣替代品Dryairalternative

干空氣替代品由氮氣、氧氣兩種氣體組成，其摩爾質量接近干空氣。當氧氣的摩爾分

數為0.2389，氮氣摩爾分數為0.7611時，干空氣替代品的摩爾質量為28.96551kg?kmol-1。

干空氣替代品用于實際校準工作。

4概述

城鎮(zhèn)燃氣相對密度計主要用來測量燃氣相對密度。儀器的測量原理是在相同的溫度與

壓力下，等體積的不同種類的氣體流過某固定直徑的銳孔所需要的時間的平方與氣體的密

度成正比，通過測量燃氣、空氣流過銳孔的時間可計算出燃氣的相對密度值。

儀器一般由內筒、外筒、銳孔、測溫設備及氣體管路等部件組成，其結構如圖1所示。

1

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A—內筒；B—外筒；C—玻璃溫度計；D—三向閥；E—銳孔；F—放氣孔；G—氣體入口；

H—上部支架；I—下部支架；M，N—標線。

圖1城鎮(zhèn)燃氣相對密度計結構示意圖

5計量特性

城鎮(zhèn)燃氣相對密度計計量性能要求表1所示。

表1儀器計量性能要求

計量性能技術要求

時間測量重復性≤1%

相對密度測量誤差不超過±2%

相對密度測量重復性≤1%

6校準條件

6.1環(huán)境條件

溫度：（20±2）℃，濕度：不大于85%RH，氣壓：（90～110)kPa。應防止密度計受日

光或其他熱源的直接照射或輻射。工作臺無機械振動干擾。

儀器用純水符合GB/T6682《分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法》中二級水規(guī)格要求。

裝有純水的儀器必須在校準條件下穩(wěn)定24小時后進行校準。

應保持通風。

6.2校準用標準氣體及設備

6.2.1標準氣體

純度不低于99.999％的氮氣；

干空氣替代品：由氧氣摩爾分數為0.2374～0.2404，余下為氮氣組成的氣體，

Urel=1%,k=3。

6.2.2電子秒表

最小分度不大于0.01s，最大允許誤差：±0.5s/d。

6.2.3溫度計

量程：（0～50）℃，0.1℃分度，最大允許誤差：±0.2℃。

6.2.4氣壓表

2

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測量范圍：（800～1150）hPa，0.04級，最大允許誤差：±0.4hPa。

6.2.5鋼直尺

（0～500）mm，分度值0.5mm，最大允許誤差：±0.15mm。

6.2.6氣體潤濕器

氣體潤濕器2個，用來潤濕干空氣替代品，氮氣等氣體。

7校準項目和校準方法

7.1校準項目

校準項目見表2。

表2校準項目

序號校準項目

1外觀及氣密性檢查

2時間測量重復性

3相對密度測量誤差

4相對密度測量重復性

7.2校準方法

7.2.1外觀及氣密性檢查

儀器內外筒表面應平整光滑、透明度良好，無鋒棱、毛刺和裂痕等；金屬件表面鍍層

應無脫落、銹蝕和起層等。

將儀器擺正調平于工作臺上，將空氣替代品、氣體潤濕器、氣體相對密度計用氣管連

接好，向儀器的內筒中注入經氣體潤濕器潤濕的干空氣替代品（以下有時簡稱濕空氣），

使內筒的水位降至最低。維持5min后，水位位置目測無變化，表示儀器達到氣密性要求。

打開氣體相對密度計三向閥放氣孔閥，打開氣瓶控制閥放氣(15～30)min，確保氣體潤濕

器等原有空氣已排出去。關閉氣瓶控制閥，關閉三向閥，儀器處于待測狀態(tài)。

7.2.2相對密度測量誤差及重復性

7.2.2.1打開氣瓶控制閥注入濕空氣，使內筒的水位降至最低，關閉氣瓶控制閥。打開三

向閥放氣孔閥，放出濕空氣后，再注入濕空氣，重復5～10次，直到確認儀器的內筒中充

滿純的濕空氣為止。

7.2.2.2打開氣瓶控制閥注入濕空氣，使內筒的水位降至最低，關閉氣瓶控制閥。打開三

向閥測試孔閥，使?jié)窨諝庾詼y試孔流出，用電子秒表記錄水位由下部刻線到上部刻線所需

的時間t1。

7.2.2.3再次注入濕空氣，按7.2.2.2重復兩次，記錄t2和t3。當儀器的時間測量重復性

按式（1）計算，當t超過1%時，應重測。

tmaxtmin

t100%

t（1）

ttt

t123

3（2）

式中：

—時間測量重復性；

tmax—3次記錄時間中的最大值；

tmin—3次記錄時間中的最小值；

3

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t—3次記錄時間的平均值；

t1,t2,t3—分別為3次記錄時間。

7.2.2.4將氮氣、氣體潤濕器、氣體相對密度計用氣管連接好，打開氣體相對密度計三向

閥放氣孔閥，打開氣瓶控制閥放氣(15～30)min，確保氣體潤濕器等原有空氣已排出去。

關閉氣瓶控制閥，關閉三向閥，儀器處于待測狀態(tài)。

7.2.2.5打開氣瓶控制閥注入濕氮氣，使內筒的水位降至最低，關閉氣瓶控制閥。打開三

向閥放氣孔閥，放出濕氮氣后，再注入濕氮氣，重復5～10次，直到確認儀器的內筒中充

滿純的濕氮氣為止。

7.2.2.6按7.2.2.2與7.2.2.3步驟求出濕氮氣通過測試孔的平均時間和時間測量重復性。

7.2.3重復7.2.2，得到2次校準數據。2次校準中共有取4組時間測量重復性，其中最

大者為儀器的時間測量重復性。

7.2.4儀器水位差的測量

向儀器的內筒中注入濕氮氣或者濕空氣。打開三向閥測試孔閥，當水位到達下部刻線

時關閉測試孔閥，用鋼直尺測量儀器外筒與內筒的水位差h(A)。繼續(xù)打開三向閥測試孔閥，

當水位到達上部刻線時關閉測試孔閥，用鋼直尺測量儀器外筒與內筒的水位差h(B)。

7.3數據處理

7.3.1干氮氣相對密度測量值

7.3.1.1濕氮氣相對密度測量值

2

t

dn

wt

a（3）

式中：

dw—濕氮氣相對密度測量值；

tn—濕氮氣通過銳孔的平均時間；

ta—濕空氣通過銳孔的平均時間。

7.3.1.2干氮氣相對密度測量值的計算

測量時如果氮氣和空氣替代品都被水蒸氣飽和，干氮氣的相對密度按下式計算：

dda

w（4）

dtS

as(d1)

BPSw

P（5）

9.81(h(A)h(B))

PP

2（6）

式中：

d—干氮氣相對密度測量值；

—濕氮氣相對密度測量值；

a—換算為干氮氣相對密度的修正值；

t

ds—在溫度t下（20℃）水蒸氣相對密度，可以從附錄B查得或者按附錄E計算。

S—校準環(huán)境溫度下飽和水蒸氣壓，單位Pa，從附錄C查得；

B—校準環(huán)境經修正后大氣壓值，Pa;

Pb—校準過程中氣體的平均壓力，Pa；

—儀器下部刻線的水位差，mm；

—儀器上部刻線的水位差，mm。

4

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7.3.2儀器相對密度測量重復性

2次的干氮氣相對密度測量值分別為與儀器相對密度測量重復性按下式計算：

d1d2，

2dd

12100%

d1d2（7）

式中：

—相對密度測量重復性；

—第1次干氮氣相對密度測量值；

—第2次干氮氣相對密度測量值。

7.3.3儀器相對密度測量誤差的計算

7.3.3.1儀器相對密度測量絕對誤差由下式計算

(d1d2)

dds

2（8）

式中：

d—相對密度測量絕對誤差；

d1—第1次干氮氣相對密度測量值；

d2—第2次干氮氣相對密度測量值；

ds—在溫度t下（20℃）氮氣相對密度，可以從附錄A查得或者按附錄D計算。

7.3.3.2儀器相對密度測量誤差（相對誤差）由下式計

d

E100%

d

s（9）

式中：

E—相對密度測量誤差；

—儀器相對密度測量絕對誤差；

—在溫度t下（20℃）氮氣相對密度，可以從附錄A查得或者按附錄D計算。

8校準結果表達

校準結果應在校準證書上反映。校準證書至少應包括以下信息：

a)標題“校準證書”；

b）實驗室名稱和地址；

c）進行校準的地點（如果與實驗室的地址不同）；

d）證書的唯一性標識（如編號），每頁及總頁數的標識；

e）客戶的名稱和地址；

f）被校對象的描述和明確標識；

g）進行校準的日期；

h)校準所依據的技術規(guī)范的標識，包括名稱及代號；

i）本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；

j）校準環(huán)境的描述；

k）校準結果及其測量不確定度的說明；

l）對校準規(guī)范的偏離的說明；

m)校準證書或校準報告簽發(fā)人的簽名、職務或等效標識；

n)校準人和核驗人簽名；

o）校準結果僅對被校對象有效性的聲明；

p）未經實驗室書面批準，不得部分復制校準證書的聲明。

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9復校時間間隔

儀器的復校時間間隔建議不超過1年，由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、

使用者、儀器本身質量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據實際使用情況自主決定

復校時間間隔。

6

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附錄A

氮氣相對密度（20℃）

大氣壓(hPa)

氧氣90095010001013.2510501100

摩爾分數

0.23700.967310.967300.967300.967300.967290.96729

0.23720.967280.967280.967270.967270.967270.96726

0.23740.967250.967250.967250.967240.967240.96724

0.23760.967230.967230.967220.967220.967210.96721

0.23780.967200.967200.967190.967190.967190.96718

0.23800.967170.967170.967170.967160.967160.96716

0.23820.967150.967140.967140.967140.967130.96713

0.23830.967130.967130.967130.967120.967120.96712

0.23840.967120.967120.967110.967110.967110.96710

0.23850.967110.967100.967100.967100.967090.96709

0.23860.967090.967090.967090.967080.967080.96708

0.23870.967080.967080.967070.967070.967070.96706

0.23880.967070.967060.967060.967060.967050.96705

0.23890.967050.967050.967050.967040.967040.96704

0.23900.967040.967040.967030.967030.967030.96702

0.23910.967030.967020.967020.967020.967010.96701

0.23920.967010.967010.967010.967000.967000.96700

0.23930.967000.967000.966990.966990.966990.96698

0.23940.966990.966980.966980.966980.966970.96697

0.23950.966970.966970.966970.966960.966960.96696

0.23960.966960.966960.966950.966950.966950.96694

0.23980.966930.966930.966930.966920.966920.96692

0.24000.966910.966910.966900.966900.966890.96689

0.24020.966880.966880.966870.966870.966870.96686

0.24040.966850.966850.966850.966840.966840.96684

0.24060.966830.966820.966820.966820.966810.96681

0.24080.966800.966800.966790.966790.966790.96678

7

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附錄B

水蒸氣相對密度（20℃）

大氣壓(hPa)

氧氣900910920930940950960

摩爾分數

0.23700.635000.635150.635300.635450.635600.635750.63590

0.23720.634990.635140.635290.635440.635590.635750.63590

0.23740.634980.635130.635280.635430.635590.635740.63589

0.23760.634970.635120.635270.635430.635580.635730.63588

0.23780.634960.635120.635270.635420.635570.635720.63588

0.23800.634960.635110.635260.635420.635570.635720.63587

0.23820.634950.635100.635250.635410.635560.635710.63586

0.23830.634940.635100.635250.635400.635550.635700.63586

0.23840.634940.635090.635240.635400.635550.635700.63585

0.23850.634940.635090.635240.635390.635540.635700.63585

0.23860.634930.635080.635240.635390.635540.635690.63585

0.23870.634930.635080.635230.635380.635540.635690.63584

0.23880.634920.635080.635230.635380.635530.635690.63584

0.23890.634920.635070.635220.635380.635530.635680.63584

0.23900.634920.635070.635220.635370.635530.635680.63583

0.23910.634910.635070.635220.635370.635520.635680.63583

0.23920.634910.635060.635210.635370.635520.635670.63582

0.23930.634910.635060.635210.635360.635510.635670.63582

0.23940.634900.635060.635210.635360.635510.635660.63582

0.23950.634900.635050.635200.635350.635510.635660.63581

0.23960.634890.635050.635200.635350.635500.635660.63581

0.23980.634890.635040.635190.635340.635500.635650.63580

0.24000.634880.635030.635180.635340.635490.635650.63580

0.24020.634870.635020.635170.635330.635480.635630.63579

0.24040.634860.635010.635170.635320.635470.635630.63578

0.24060.634850.635010.635160.635310.635470.635620.63577

0.24080.634850.635000.635150.635310.635460.635610.63577

8

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水蒸氣相對密度（20℃）

大氣壓(hPa)

氧氣9709809901000101010201030

摩爾分數

0.23700.636060.636210.636360.636510.636670.636820.63697

0.23720.636050.636200.636350.636510.636660.636810.63697

0.23740.636040.636190.636350.636500.636650.636810.63696

0.23760.636040.636190.636340.636490.636650.636800.63695

0.23780.636030.636180.636330.636490.636640.636790.63695

0.23800.636020.636180.636330.636480.636640.636790.63694

0.23820.636010.636170.636320.636470.636630.636780.63693

0.23830.636010.636160.636320.636470.636620.636780.63693

0.23840.636010.636160.636310.636470.636620.636770.63693

0.23850.636000.636160.636310.636460.636620.636770.63692

0.23860.636000.636150.636310.636460.636610.636770.63692

0.23870.636000.636150.636300.636460.636610.636760.63692

0.23880.635990.636150.636300.636450.636610.636760.63691

0.23890.635990.636140.636300.636450.636600.636760.63691

0.23900.635990.636140.636290.636450.636600.636750.63691

0.23910.635980.636140.636290.636440.636600.636750.63690

0.23920.635980.636130.636290.636440.636590.636750.63690

0.23930.635970.636130.636280.636440.636590.636740.63690

0.23940.635970.636120.636280.636430.636590.636740.63690

0.23950.635970.636120.636270.636430.636580.636740.63689

0.23960.635960.636120.636270.636430.636580.636730.63689

0.23980.635960.636110.636260.636420.636570.636730.63688

0.24000.635950.636100.636260.636410.636570.636720.63688

0.24020.635940.636100.636250.636410.636560.636710.63687

0.24040.635940.636090.636240.636400.636550.636710.63686

0.24060.635930.636080.636240.636390.636550.636700.63686

0.24080.635920.636080.636230.636380.636540.636690.63685

9

JJFXXXX－20XX

水蒸氣相對密度（20℃）

大氣壓(hPa)

氧氣1040105010601070108010901100

摩爾分數

0.23700.637130.637280.637430.637590.637740.637900.63805

0.23720.637120.637270.637430.637580.637740.637890.63805

0.23740.637110.637270.637420.637580.637730.637890.63804

0.23760.637110.637260.637420.637570.637720.637880.63803

0.23780.637100.637260.637410.637560.637720.637870.63803

0.23800.637090.637250.637400.637560.637710.637870.63802

0.23820.637090.637240.637400.637550.637710.637860.63802

0.23830.637090.637240.637390.637550.637700.637860.63801

0.23840.637080.637240.637390.637550.637700.637860.63801

0.23850.637080.637230.637390.637540.637700.637850.63801

0.23860.637080.637230.637380.637540.637690.637850.63801

0.23870.637070.637230.637380.637540.637690.637850.63800

0.23880.637070.637220.637380.637530.637690.637840.63800

0.23890.637070.637220.637380.637530.637690.637840.63800

0.23900.637060.637220.637370.637530.637680.637840.63799

0.23910.637060.637210.637370.637520.637680.637840.63799

0.23920.637060.637210.637370.637520.637680.637830.63799

0.23930.637050.637210.637360.637520.637670.637830.63799

0.23940.637050.637210.637360.637520.637670.637830.63798

0.23950.637050.637200.637360.637510.637670.637820.63798

0.23960.637040.637200.637350.637510.637670.637820.63798

0.23980.637040.637190.637350.637500.637660.637820.63797

0.24000.637030.637190.637340.637500.637650.637810.63797

0.24020.637020.637180.637340.637490.637650.637800.63796

0.24040.637020.637170.637330.637490.637640.637800.63795

0.24060.637010.637170.637320.637480.637640.637790.63795

0.24080.637010.637160.637320.637470.637630.637790.63794

注：“水蒸氣相對密度（20℃）”使用方法：先根據氧氣的摩爾分數和大氣壓值（儀器修正后數值）確定水蒸氣相對密度數

值范圍，然后根據大氣壓實際數據用插入法計算水蒸氣相對密度。

10

JJFXXXX－20XX

附錄C

飽和蒸汽壓

單位:Pa

溫度/℃0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

0611616620625629634638643648652

1657662667671676681686691696701

2706711716721726732737742747753

3758763769774780785791797802808

4814819825831837843848854860866

5873879885891897903910916922929

6935942948955961968975982988995

71002100910161023103010371044105110581066

81073108910881095110211101117112511331140

91148115611641172118011871195120412121220

101228123612451253126112701278128712951304

111313132113301339134813571367137513841393

121403141214211431144014491459146914781488

131498150815171527153715471558156815781588

141599160916191630164116511662167316841694

151705171617271739175017611772178417951807

161818183018421853186518771889190119131926

171938195019631975198820002013202620382051

182064207720902103211721302143215721702184

192198221122252239225322672281229523102324

202339235323682382239724122427244224572472

212487250325182534254925652581259626122628

222644266026772693271027262743276027762793

232810282728442862287928962914293129492968

242985300330213039305730763094311331313150

253169318832073226324532643284330333233343

263363338334033423344334633484350435233546

273567358836093630365136733694371637383760

283782380438263848387138933916393939613984

294008403140544078410141254149417341974221

304245427042944319434443694394441944444470

314495452145474572459946254651467747044731

324758478548124839486648944921494949775005

335033506250905119514751765205523452645293

345323535253825412544254735503553455655595

355627565856895721575257845816584858805913

365945597860116044607761106144617762116245

376279631463486383641864526488652365586594

386630666667026738677468116848688569226959

396997703470727110714871877225726473037342

407381742074607500754075807621766177027743

注：數據來源于GB/T12206-2006附錄B。

11

JJFXXXX－20XX

附錄D

由氣體組份計算干氮氣的相對密度

0

D.1氮氣與干空氣替代品的理想氣體相對密度Gn

0Mn

Gn

Ma（D.1)

MxM(1x)M

aooon(D.2)

式中：

—氮氣與干空氣替代品的理想氣體相對密度；

-1

Mn—氮氣摩爾質量，由附錄F查到為28.0134kg?kmol；

-1

Ma—干空氣替代品摩爾質量，kg?kmol；

-1

Mo—氧氣摩爾質量，由附錄F查到為31.9988kg?kmol；

xo—干空氣替代品中氧氣的摩爾分數。

D.2氮氣與干空氣替代品的相對密度Gn(t2,p2)計算

G0Z(t,p)

G(t,p)na22

n22Z(t,p)

n22（D.3)

式中：

—氮氣與干空氣替代品在計量參比溫度t2，計量參比壓力p2下的相對密度；

—氮氣與干空氣替代品的理想氣體相對密度；

Za(t2,p2)—干空氣替代品在計量參比溫度，計量參比壓力下的壓縮因子；

Zn(t2,p2)—氮氣在計量參比溫度，計量參比壓力下的壓縮因子。

D.3計算

由“附錄F”得：

p

Z(t,p)12xs(t,p)2

n22pnn20

0（D.4)

式中：

—氮氣在計量參比溫度，計量參比壓力下的壓縮因子；

t2－校準時密度計環(huán)境溫度，取20℃；

p2－校準時密度計環(huán)境大氣壓，90kPa～110kPa，由大氣壓計讀得；

p0－標準大氣壓值，一般取1013.25hPa；

xn－氮氣的摩爾分數，取1；

sn(t2,p0)－20℃時氮氣的求和因子，由附錄F查得為0.0156。

D.4計算

由“附錄F”得：

p

Z(t,p)12xs(t,p)(1x)s(t,p)2

a22poo20on20

0（D.5)

式中：

12

JJFXXXX－20XX

Za(t2,p2)—干空氣替代品在計量參比溫度t2，計量參比壓力p2下的壓縮因子；

t2－校準時密度計環(huán)境溫度，取20℃；

p2－校準時密度計環(huán)境大氣壓，90kPa～110kPa，由氣壓計讀得；

p0－標準大氣壓值，一般取101.325kPa；

xo－氧氣的摩爾分數，取值范圍0.2374～0.2404；

so(t2,p0)－20℃時氧氣的求和因子，由附錄F查得為0.0156；

sn(t2,p0)－20℃時氮氣的求和因子，由附錄F查得為0.0265。