1

сгорания природного газа
— 水流式热量计 - Проточный калориметр
— Cutler-Hammer型热量计 - Калориметр Cutler-Hammer
— 基准（0级）热量计 - Контрольный (уровень 0) калориметр
三、下一步发展计划 III. План последующего развития

надежность ее измеренного значения является важным фактором для обеспечения объективности и справедливости учета энергии.

1、发热量直接测定技术 1. Технология прямого измерения теплоты сгорания
2、发热量间接测定技术 2. Технология косвенного измерения теплоты сгорания
3、关联技术测定发热量 3. Измерение теплоты сгорания интерактивной техникой

发热量可直接测定、通过色谱组成分析数据计算、或通过赋值方法、关联技术得到。其中，高不确定水平的发热量直接测定技术，是完善天然气发热量溯源链的重要环节。 Теплота сгорания может быть определена прямым измерением, расчетом данных хроматографического анализа состава или методом присвоения и интерактивной техникой. Среди них технология прямого измерения теплоты сгорания с высокой неопределенностью измерений является важным звеном в совершенствовании цепочки прослеживания теплоты сгорания природного газа.

一、背景 I. Теоретические предпосылки

построена в Китае

1、水流式热量计 1. Проточный калориметр
U=1.0% (k=2)

2、Cutler-Hammer型热量计 2. Калориметр Cutler-Hammer
U=0.25% (k=2)

3、Rossini型热量计 3. Калориметр Rossini
U=0.3% (k=2)

газа"
主要针对城市燃气，目前应用较少 В основном для городского газа, в настоящее время мало применяется

二、发热量直接测定技术现状-水流式热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- проточный калориметр

测试原理&标准方法 Принцип измерения и эталонный метод

工作原理：一定量的燃气经稳压后进入燃烧室内完全燃烧，燃烧时释放的热量被水流吸收，根据达到稳定状态时的各个参数，计算出燃气的热量。 Принцип работы: газ определенного количества поступает в камеру сгорания после стабилизации давления для полного сгорания, тепло, выделяющееся во время сгорания, поглощается потоком воды, а тепло газа рассчитывается в соответствии с различными параметрами при достижении состояния стабилизации. .

GB/T 12206- 2006
代替GR/T 12206~12207- -1990 Заменен GR / T 12206 - 12207-1990

城镇燃气热值和相对密度测定方法 Метод определения теплоты сгорания и относительной плотности городского газа
Testing method to determine the calorific values of town gas

2006-09-12发布 2007-03-01实施 Опубликован 12 сентября 2006 г. Введен в действие 01 марта 2007 г.

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 Главным государственным управлением КНР по контролю качества, инспекции и карантину
中国国家标准化管理委员会 Государственным комитетом по стандартизации КНР

发布 Опубликован

Тестируемый газ

воды

различных исследований находится в диапазонах 0.5% - 1.5%, общепризнанная неопределенность измерений проточным калориметром составляет около 1.0%.

数据来源：
Источник данных:
1、GB/T 31253-2014 《天然气气体标准物质的验证》，
1. GB / T 31253-2014 «Проверка образцовых материалов для природного газа»,
2、曾文平,李忠诚.天然气发热量测定方法研究[J].石油与天然气化工,1999(01). 2. Цэн Вэньпин, Ли Чжунчэн. Исследование метода измерения теплоты сгорания природного газа [J]. Химическая инженерия нефти и природного газа, 1999 (01).

间接法与直接发测定发热量结果的比对2
Сравнение результатов измерения теплоты сгорания косвенным методом прямым методом 2

注：比对误差=(H仪器法-H计算法）/ H计算法x 100%。 Примечание. отклонение сравнения = (H метод применения прибора - H-метод расчета) / H-метод расчета x 100%.

二、发热量直接测定技术现状-水流式热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- проточный калориметр

газа и передать тепло, выделяемое при сгорании, соответствующей теплопоглощающей среде через теплообменник, таким образом, температура среды повышается, путем измерения повышенной температуре среды можно определить теплоту сгорания соответствующего газа.

Cutler-Hammer热量计的结构示意图 Принципиальная схема калориметра Cutler-Hammer

1-温度稳定装置；2-空气分配器；3-燃烧室；4-温度计；5-助燃空气流量计；6-吸热介质空气流量计；7-燃烧泄压口；8-节流孔板；9-溢流口；10-气体流量计；11-排水管；12-水泵；a-减压装置；b-气体入口；c-二次给气；d-一次空气；e-冷凝物排放；f-气体混合 1- стабилизатор температуры; 2- распределитель воздуха; 3- камера сгорания; 4- термометр 5- расходомер воздуха вспомогательного зажигания; 6- расходомер воздуха-теплопоглощающей среды; 7- отверстие сброса давления при сгорании; 8- дроссельная диафрагма; 9 - сливное отверстие; 10- газовый расходомер; 11- водоотвод; 12-водяной насос; а - декомпрессионное устройство; b вход газа; с - вторичная подача воздуха, d -первичный воздух; e - выброс конденсата; f- смесь газов

二、发热量直接测定技术现状-Cutler-Hammer型热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- калориметр Cutler-Hammer

измерения теплоты сгорания природного газа»
ISO 15971：2008《Natural gas — Measurement of properties — Calorific value and Wobbe index》 Annex D

标准方法 Стандартный метод

天然气研究院依托中国石油天然气集团公司天然气质量控制与能量计量重点实验室，建立了国内首套Cutler-Hammer发热量直接测定标准装置，基于大量测试结果，制定了相应的方法标准。 Опираясь на ключевую лабораторию контроля качества природного газа и учета энергии Китайской национальной нефтяной корпорации, Научно-исследовательский институт природного газа создал первый отечественный комплект эталонной установки прямого измерения теплоты сгорания Cutler-Hammer и разработал соответствующие стандарты методов на основе результатов массовых испытаний.

Cutler-Hammer发热量直接测定装置 Установка прямого измерения теплоты сгорания природного газа Cutler-Hammer

中华人民共和国国家标准 Государственный стандарт КНР

GB/T 35211- -2017

天然气发热量的测量连续燃烧法 Метод непрерывного горения для измерения теплоты сгорания природного газа
Measurement of nature gas calorific value- - Continuous combustion

2017-09-12发布 2018-07-01实施 Опубликован 12.09.2017 Введен в действие 01.07.2018

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 Главным государственным управлением КНР по контролю качества, инспекции и карантину
中国国家标准化管理委员会 Государственным комитетом по стандартизации КНР

发布 Опубликован

二、发热量直接测定技术现状-Cutler-Hammer型热量计 II.Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- калориметр Cutler-Hammer

устанавливается на 22,0 ℃. После подтверждения нормальной работы расходомера, открыть клапан газопровода высокочистого метана и несколько раз сбросать давление, чтобы поддерживать давление на распределительной панели приточного газа на уровне 10-15мбар.
启动高压点火装置点燃燃烧炉，待燃烧稳定后，按照“甲烷—LLgas—甲烷—LHgas—甲烷—HHgas—甲烷—样品气1—甲烷—样品气2—甲烷”顺序，切换到不同的气体进行燃烧，每种气体测量时间1h。 Запустить устройство зажигания под высоким давлением для зажигания печи сжигания. После того, как горение станет стабильным, переключить на другие газы для горения в следующем порядке: метан - LLгаз - метан - LHgas - метан - HHgas - метан - пробный газ 1-метан - пробный газ 2-метана, продолжительность измерения каждого газа составляет 1 час.
测试完毕后，关闭气体，导出数据。 При завершении измерения отключить газ и экспортировать данные.

关键测试控制 Критический контроль измерения

二、发热量直接测定技术现状-Cutler-Hammer型热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа- калориметр Cutler-Hammer

теплоты сгорания с помощью образцовых газов с разной теплотой сгорания, затем корректировать неопределенность измерений, вносимую системой установки, с помощью теплоты сгорания чистого метана.

Ashift,T表示为实验气或者标准气体的甲烷修正值， Ashift,T означает значение поправки метана для экспериментального или образцового газа,
Hs,CH4为ISO给出的甲烷标准值， Hs, CH4 - стандартное значение метана, указанное в ISO,
ACH4,T，b和ACH4,T，a为实验气或者标准气体测试前后的甲烷测试值 ACH4, T, b и ACH4, T, a - испытательные значения метана до и после испытания экспериментального газа или образцового газа.

甲烷修正值 Значение поправки метана

不确定评定 Определение неопределенности измерений

二、发热量直接测定技术现状-Cutler-Hammer型热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- калориметр Cutler-Hammer

измерения теплоты сгорания 5 образцов

二、发热量直接测定技术现状-Cutler-Hammer型热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа- калориметр Cutler-Hammer

оценки неопределенности измерений и результаты испытаний для этого калориметра Cutler-Hammer.

中国计量科学研究院 Национальный научно-метрологический институт КНР

报告编号NMwh2015-0352 Номер отчета NMwh2015-0352

测试结果 Результаты испытаний

气瓶号 Номер газобаллона

测量次数 Число измерений

测量结果 Результаты измерения

测量不确定度U(k=2),Wh/m3 Измерение неопределенности измерений U(k=2),Втч / м3

相对不确定度 Относительная неопределенность измерений

示值误差Погрешность индикации

发热量测量结果 Результаты измерений теплоты сгорания

以下空白 Ниже пусто

声明: Заявление:
1.我院仅对加盖“中国计量科学研究院测试专用章”的完整报告负贵。 1. Наш институт несет ответственность только за полный отчет со специальной печатью «Национальный метрологический институт КНР».
2.本报告的测试结果仅对本次所测试的样品有效。 2. Результаты испытаний в настоящем отчете распространяются только для образцов, подвергающихся испытанию данного раза.

测试员 Испытатель

核验员 Проверщик

第3年 共3年
Стр. 3 из 3

二、发热量直接测定技术现状-Cutler-Hammer型热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- калориметр Cutler-Hammer

Ref. Data 48, 043103 (2019).

主要由燃料气体质量测量系统、配气系统、热值测量主体系统（燃烧系统、恒温系统、测温系统、热容标定系统）、烟气成分检测系统和操控软件系统构成。 В основном состоит из системы измерения качества топливного газа, системы газораспределения, основной системы измерения теплоты сгорания (система сгорания, система термостатирования, система измерения температуры, система калибровки теплоемкости), системы определения состава дымового газа и системы программного обеспечения управления.

Rossini型量热计 Калориметр Rossini

二、发热量直接测定技术现状-基准（0级）热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- контрольный (уровень 0) калориметр

Rossini с уровнем неопределенности измерений, близким или превышающим 0,1% (k = 2) (ISO 15971, уровень 0).
韩国标准科学研究院热量计甲烷发热量测试重复性标准差为0.08%左右。 Эталонное отклонение повторяемости измерения теплоты сгорания метана калориметром Научно-исследовательского института стандартов и науки Кореи составляет около 0,08%.

Rossini型量热计 Калориметр Rossini

德国PTB热量计 Калориметр физико-технического института (PTB) Германии

法国LNE热量计 Калориметр Национальной испытательной лаборатории (LNE) Франции

韩国标准科学研究院热量计 Калориметр Научно-исследовательского института стандартов и науки Кореи

2. Int J Thermophys (2017) 38:171

来源： 1. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 97 (2009) 2, 673–678 Источник: 1. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 97 (2009) 2, 673–678

二、发热量直接测定技术现状-基准（0级）热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа - контрольный (уровень 0) калориметр

на основе принципа Rossini, выполнил тщательные и целенаправленные работы по исследованию системы измерения качества топливного газа, системы распределения газа, основной системы измерения теплоты сгорания газа (калибровка теплоемкости, оптимизация поля температуры), а также системы обнаружения состава дымовых газов, по результатах которых, ожидаемый уровень неопределенности измерений теплоты сгорания метана после оптимизации может достигать 0,3%.

参考文献： Литература:
1.金梁勇, 基于Rossini法的燃气热值测量主体装置的研究[D].
2016, 中国计量大学. 1. Цзинь Лянюн, Исследование основного устройства
для измерения теплоты сгорания газа на основе метода Rossini
[D], 2016 г., Китайский университет Цзилян.
2.杜军燕等, Rossini型气体热量计非稳态温度场的优化分析. 中国测试, 2017. 43(08): p. 119-124. 2. Ду Цзюньян и др. Оптимизационный анализ нестационарного температурного поля газового калориметра Rossini // China Measurement & Test, 2017г. 43 (08): стр. 119-124.

中国计量科学研究院搭建了Rossini型热量计，甲烷发热量的测量不确定度估计为0.2%。
Национальный научно-исследовательской метрологический институт КНР построила калориметр Rossini, измеренная которым неопределенность измерений метана оценивается в 0,2%.

计算机 Компьютер

恒温槽 Термостат

制冷模块 Модуль охлаждения

参考电阻 Эталонное сопротивление

量热容器 Калориметрический сосуд

质量测量系统 Система измерения качества

氩气 Аргон

氧气 Кислород

燃气 Газ

配气系统 Система газораспределения

操作系统 Операционная система

烟气成分检测系统 Система обнаружения состава дымовых газов

燃气热值测量主体 Основной блок измерения теплоты сгорания газа

二、发热量直接测定技术现状-基准（0级）热量计 II. Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- контрольный (уровень 0) калориметр

метрологии имени Д.И.Менделеева, осуществляет расчет теплоты сгорания природного газа на основе обеспечения баланса температуры и давления в тепловой трубе в результате газификации фреона, вызванной теплопередачей при сгорании природного газа в тепловой трубе сжижения посредством непрерывного электрического охлаждения, и мощности электрического охлаждения.

测量甲烷发热量的相对不确定度水平达到0.1%（k=2）。 Уровень относительной неопределенности измерений теплоты сгорания метана достигает 0,1% (k = 2).

参考文献：Y.I. Alexandrov /Thermochimica Acta 382 (2002) 55–64 Летература: Y.I. Alexandrov /Thermochimica Acta 382 (2002) 55–64

二、发热量直接测定技术现状-基准（0级）热量计 II.Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа - контрольный (уровень 0) калориметр

газового калориметра Rossini, разница между различными методами заключается в способе определения объема впрыска образцов газа и анализе отходящего газа.
俄罗斯的Alexandrov采用KTT-7获取的测量结果。 Alexandrov России использует результаты, измеренные калориметром КТТ-7.

GERG

<0.05%（k=2）

二、发热量直接测定技术现状-基准（0级）热量计 II.Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- контрольный (уровень 0) калориметр

Acta 382 (2002) 55–64

二、发热量直接测定技术现状-基准（0级）热量计 II.Текущая ситуация технологии прямого измерения теплоты сгорания природного газа
- контрольный (уровень 0) калориметр

установка прямого измерения теплоты сгорания нулевого уровня, определенное в стандарте ISO 15971. По сравнению с неопределенностью прямого измерения теплоты сгорания, достигнутой в Европе и США, составляющей лучше 0,1% (k = 2), Китай все еще немного отстает, наша цепь отслеживания прямого измерения теплоты сгорания пока не совершенная.

三、下一步发展计划 III. План последующего развития

0级 Уровень 0
≤±0.10%
实验室用基准仪器，间歇测定 Эталонный прибор для лабораторного использования, периодическое измерение

质量(g) Масса (г)
热力学温度(K) Термодинамическая температура (K)
电流(A) Ток (А)

质量(g) Масса (г)
热力学温度(K) Термодинамическая температура (K)
电流(A) Ток (А)

1级 Уровень 1
≤+0.25% (±0.1 MJ/m3） ≤ 0,25% (± 0,1 МДж / м3)
现场连续测定用最高等级 Высочайший уровень непрерывных измерений на месте

纯气体，基准热量计 Чистый газ, эталонный калориметр
不确定度0.05- -0.12% неопределенность измерений 0,05- -0,12%

待建设 В ожидании строительству

2级 Уровень 2
≤±0.50% (±0.2 MJ/ m3) ≤ ± 0,50% (± 0,2 МДж / м3)
一般现场连续测定用 Для обычных непрерывных измерений на месте

2级 Уровень 2
≤±1.25% (±0.5 MJ/ m3) ≤ ± 1,25% (± 0,5 МДж / м3)
一般现场连续测定用 Для обычных непрерывных измерений на месте

一级 Уровень 1
不确定度0.17% неопределенность измерений 0,17%

二级 Уровень 2
不确定度0.25% неопределенность измерений 0,25%

连续记录式热量计 Калориметр непрерывной регистрации
不确定度0.17% неопределенность измерений 0,17%

水流式热量计 Проточный калориметр
不确定度1.0% неопределенность измерений 1,0%
德国
Германия
我国 Китай

и другими учреждениями, осуществить улучшение и оптимизирование на основе принципа измерения калориметра Rossini и существующих работ, путем комбинации эксперимента и численного моделирования:
—燃料气体称量系统 —Система взвешивания топливного газа
—气体燃烧系统 —Система сгорания газа
—热容标定系统 —Система калибровки теплоемкости
—温度场控制和温度测量系统 —Система контроля температурного поля и измерения температуры
—燃烧尾气分析系统 —Система анализа отходящего газов сгорания
不断优化提升热量计的不确定水平，争取早日建成达到国际先进水平的0级发热量直接测定装置，以完善天然气发热量直接测定的溯源链，保障天然气能量计量实施的公平公正和我国在天然气计量领域的国际话语权。 Постоянно оптимизировать и улучшить уровень неопределенности измерений калориметра и стремиться к быстрому построению установки прямого измерения теплоты сгорания нулевого уровня, достигавшей международного передового уровня, чтобы улучшить цепь отслеживания прямого измерения теплоты сгорания природного газа и обеспечить объективность и справедливость учета энергии, а также международное право слова Китая в области учета природного газа.

三、下一步发展计划 III. План последующего развития