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建立天然气分析溯源国家标准是当务之急

发布时间:2015-07-20 00:00 作者:中国计量网 阅读量:530

随着国家标准GB/T22723-2008《天然气能量的测定》的发布,天然气能量计量的实施已经进入倒计时阶段。与此同时,该标准实际上也明确了在实施能量计量之后,商品天然气的发热量与其体积流量一样,都将属于法制计量范畴。根据《计量法》的规定,法制计量项目的计量器具(特别是计量基准和标准)、计量方法和测量不确定度必须有明确的规定和具体要求,并由政府或其授权机构根据法制、技术和行政的需要进行强制管理。

根据强制性国家标准GB17820-1999《天然气》的规定,商品天然气发热量应按GB/T13610-2003《天然气的组成分析?摇气相色谱法》的规定以气相色谱测定组成,然后按GB/T11062-1998《天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》的规定计算发热量。同时,根据国家标准《天然气计量系统技术要求》(GB/T18603-2001规范性附录A)的规定,对于A级计量站其发热量的测量准确度应优于0.5%。在GB/T18603-2001的规范性附录B(报批稿)中则进一步明确,在线发热量测定的准确度应优于0.5%;而离线(或值赋)发热量测定的准确度可放宽至0.6%。经各有关单位多年努力,上述一系列标准规定的技术指标目前均已达到。因此,实施天然气能量计量的主要技术准备工作已经完成。但笔者认为,就进行法制计量而言,当前尚缺少一个有关天然气分析溯源(准则)的国家标准,理由如下:

1.国际标准化组织天然气技术委员会(ISO/TC193)在1996年就发布了国际标准《天然气分析溯源准则》(ISO14111),其规定了天然气组成分析的溯源(或量传)利用标准气混合物(RGM)进行,即将天然气组成分析结果的溯源还原为RGM的溯源。同时规定,从现场用工作标准气混合物(3级)溯源至SI制单位(0级)的结构层次分三级:即工作标准气混合物(代号WRM)→二级标准气混合物(代号CRM)→基准标准气混合物(代号PSM)。很明显,此标准气混合物溯源的层次结构与国际标准化组织标准物质委员会(ISO/REMCO)发布的化学计量溯源图给出的理想情况下的溯源方式相一致,因而它也是当前国外在化学计量中利用气体标准物质进行溯源的通用方式。然而,迄今为止此方式尚未以国家标准的文件形式发布。

2.我国1987年7月发布的《标准物质管理办法》是指导各类标准物质研制与应用的法律法规性文件。虽然该文件中也提及对一级标准物质和二级标准物质的总体要求,但此处的“一级”和“二级”仅仅是指对各种类别有证标物(CRM)的分级原则,因而并未规定CRM的定值、准确度和具体应用的有关要求,后者应在天然气分析(专用的)溯源准则国家标准中进一步明确。例如,在英国国家物理实验室(NPL)发布的气体标准物质溯源链中,将第二层次(二级标准气混合物)又分为两个档次,天然气分析用的多组分RGM属于该层次的第一档,称为基准参比气体混合物(PRGM),总不确定度优于0.5%。

3.从计量学的角度看,溯源性是一致性和准确性的技术归宗。因此,我国2008年发布的《标准样品工作导则(3)》规定:所有RGM必须采用计量学上有效(测量)程序测定其一个或多个规定特性,并在其附有的证书中提供规定的特性值及其不确定度和计量溯源性的陈述。因此,作为天然气分析(专用)溯源准则国家标准,必须按ISO14111的原则及我国有关天然气计量技术规范及分析方法标准的规定,对诸如被测量的范围、要求的不确定度、选择的测量方法、溯源链的结构等关键性技术要求作出相应的规定。

4.目前,国际上对各个级别的天然气工业用多组分RGM要求达到的不确定度水平为:PSM级优于0.1%;CRM级优于0.5%;WRM级在2.5%~3.0%范围。例如,NPL研制的供商品天然气(以气相色谱法)测定发热量使用的多组分RMG共有10个组分(8个烃类组分,加上N2和CO2)。在其附有的证书中说明,该多组分RGM以称量法制备,同时列出所有10个组分的特性值及其测量不确定度。比如(某编号钢瓶的)甲烷组分的特性值为摩尔分数0.9124,在置信度为95%时的扩展不确定度为0.02%(包含因子k=2)。由此可见,对此类RGM定值不能使用“平衡值”概念,尤其像甲烷这样对RGM的总不确定度贡献值起决定性作用的组分,必须标明其不确定度。诸如此类的技术要求皆应在溯源准则中予以明确。

5.由于我国目前尚未发布天然气分析(专用的)溯源准则,故对RGM溯源体系中各级标准气的命名容易发生混淆。目前,在很多天然气组成分析报告中均将认证编号为GBW06306~GBW06308的3种(天然气分析用)RGM命名为一级标准气,其原因是根据标准物质管理办法,它们在国家授证时其准确度达到了国内最高水平(1%)。但按ISO14111的规定,PSM(基准级或一级RGM)是指“能对特定组成提供最准确水平量值复现的RGM”;而这3种RGM就其达到的不确定度水平而论,仅是第三层次上的工作标准气混合物(WRM)。至于第一层次上的基准标准气混合物(PSM),目前我国尚未研制与保存。同时应指出,在国家标准“天然气词汇”(GB/T20604)中已经明确地给出了PSM、CRM和WRM三者的定义,而且这些定义均与ISO14111及国际惯例相一致。

综上所述,为了规范天然气组成分析的不确定度评定,以及RGM的研制与应用,从而保证商品天然气发热量测定达到法制计量的要求,尽快建立并发布天然气分析溯源准则国家标准是当务之急。

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