LNG适用性检验方法、过冷度计算示例、气化器换热功率计算、样品储气容器容积计算方法（连续法）.docx

1 LNG储气罐2345低压泵检测回路 被测取样系统 高压泵附录A适用性检验方法为对取样设施进行适用性检验，需要搭建一套试验装置并行比对，包含一套经过测试的LNG取样设 施的测试回路。试验装置通过色谱仪分析临界再气化的LNG组分，进而比拟密度、热值等物理性质来确 定取样设施的精度。附录A. 1和A. 2分别规定了试验装置的组成局部以及其评价方法。附录A. 3和A. 4分别规定了评价连 续和间歇取样系统的计算方法。附录A. 5-A. 7分别规定了试验装置，连续和间歇取样设施精度的计算方 法。6 LNG气化器7泄压阀8参考气体取样线9气体分析仪器图A.I.试验装置图A. 7. 6计算例如A. 7. 6.1包含40个实验数据的例如表A.7实验结果样品编号12345678取样时间TssLNGi l/100h02551.6776. 70103. 33128.33155. 00180物理性质XsslngiPlng kg/m*）456. 58453. 93454. 16454.21454.22454.26454.35453. 96样品编号910111213141516取样时间TssLNGl l/WOh206. 67231.67258.33283. 33310. 00335. 00361.67386. 67物理性质Xsslngi Eng kg/m3）453. 88453. 87454.51453. 86453. 94454. 23454.21454. 23样品编号1718192021222324取样时间TssLNCi l/WOh413.33440.00465. 00491.67516. 67543. 33568.33595. 00物理性质XssLNGi 9lng kg/加）454.15454. 12453. 95454. 02453. 99454.01454.22454.18样品编号2526272829303132取样时间TssLNCi l/100h620.00646. 67671.67698. 33723. 33750. 00775. 00801.67物理性质Xsslngi（P/，ng kg/m3）454.28454.36454. 27454. 22454.4454.23454.14454.17样品编号3334353637383940取样时间TssLNGl l/100h826.67853. 33878. 33905. 00930. 00956.67981.671008. 3物理性质Xsslngi ®ng kg/元）454.50454. 13454. 30454.39454. 44454.52454.59454.58表A.8误差样品编号12345678910AX?2.5-0. 280. 040. 080. 090. 140. 23-0. 15-0. 22-0. 22样品编号111213141516171819200. 42-0. 22-0. 140. 150. 130. 140. 050. 02-0. 16-0. 11样品编号21222324252627282930Xj-0. 15-0. 140. 060. 000. 090. 160. 060. 000. 17-0. 02样品编号31323334353637383940X/-0. 12-0. 100. 22-0. 17-0. 020. 040. 050. 080. 100.01A. 7. 6. 2被测取样系统的随机误差aAX.=0. 4212 kg/m3Er）x=8. 256X10-1 kg/m33A. 7. 6. 3被测取样系统的系统误差Es,x = AX Es,x=7. 025 X 10 2 kg/m37. 6. 4系统误差的统计检验b = aXRef/TRef Xid J nl n2%”一1 80X 10'（见附录a. 5. 6. 2）皈尸0.4212 （见附录A. 7. 6. 2）3=40n2=40ad =6. 67X10 2wl-a/2-l- 96%-a/2Pd=L 307X10,函=7. 025X10"（见附录A. 7. 6. 3）函 V %-a/2 ,4因此，物理性质X的系统误差在统计学上不显著。附录B过冷度计算例如B.1原始参数取样管线规格：外径：13.8 mm mm内径：7. 8 mm长度：3mm隔热层厚度：80 mm取样点LNG条件：压力:250 kPa kPa温度：113 K k密度：421 kg/m3LNG样品流量：20 kg/i大气温度：293 K管线(包括阀门)的压力降：50 kPa2计算方法a)过冷度从图B. 1中查得过冷度为27000 j/kg3b)取样管线的热吸收取样管线的热吸收按下式计算获得：n(Ta - G)Q=11 D x L% . 0。十 2k in 5式中：乃是常数Ta大气温度，单位为开(K) (=293 K)TsLNG温度，单位为开(K) (=113 K)ha热传递表两系数，单位为瓦每平方米开W/(m2 K) (=8. 14 W/(m2 K)k隔热层材料单位长度的热导率，单位为瓦每平方米开W/(m2.K) (=0.0187 W/(m2 - K)Do隔热层的外径，单位为米(m)(-0.01738 m)Di隔热层的内径，单位为米(ni) (-0.0138 m)L-管线长度，单位为米(rn)(=3 m);因此：x 3 = 24.81Vtt(293- 113)I - I 0.17388.14 x 0.1738 + 2 x 0.0187ln 0.0138c)取样管线热吸收导致的LNG熔增量Q X 3600Q吸收热，单位为瓦(W) (=24.8 W)； 取样管线热吸收导致的LNG样焰增量 因此：H =24.8 x 360020=4460j/kg由于0%过冷度，在取样管线中将不会发生分偏。图B.1饱和液体的熔附录C气化器换热功率计算C.1原始参数取样点LNG条件：压力：250 kPa温度：-142 流量：1.55 kg/h气化后样品气体条件：温度：60 定压比热容：2. 204 kj/(kg - K)LNG气化潜热:510.4 j/kg2计算方法a)气化显热% = Cp x (T2- ) 式中：Hs气化显热，单位为kj/kgCp一定压比热容，单位为kj/(kg,K)(=2.204 kj/(kg K)Ti取样点温度，单位为 (=742 C)T2气化后温度，单位为 (=60 ) 因此：生=445. 208 kj/kgb)气化1 kg的LNG需要的总热量比=Htr + Hs 式中：气化1 kg的LNG需要的总热量，单位为kj/kg %气化显热，单位为kj/kg(=445. 208 kj/kg) HbLNG气化潜热，单位为kj/kg(=510. 4 kj/kg) 因此：上=955. 61 kj/kgb)气化器功率_HtxFx 1000=3600式中：P气化功率，单位为W心一气化1 kg的LNG需要的总热量，单位为kj/kg(=955.61kj/kg) F取样LNG流量，单位为kg/h(=1.55 kg/h) 因此：气化器换热功率P=411.44 Wo14附录D样品储气容器容积计算方法(连续法)D.1原始参数缓冲罐充气压力(绝压)：2 bar吹扫压力(绝压)：3 bar取样钢瓶充装压力(绝压)：5 bar吹扫次数：3吹扫管线长度：10 m吹扫管线直径:0.008 m取样钢瓶个数：3取样钢瓶容积：0. 5 L缓冲罐充装时间：0.5 hA. 2计算方法a)吹扫所需样本气体参数%匕=Rm (n2v+100QLnd2/4) 式中：Pl一吹扫压力(绝压)，单位为bar(=3 bar)nl一吹扫次数(=3)n2一取样钢瓶个数(=3)v一取样钢瓶容积，单位为L(=0.5 L)L-吹扫管线长度，单位为m(=10 m)d一吹扫管线直径，单位为m(=0.008 m)因此：PiV/18.02b)充装钢瓶消耗样本气的参数P2V2 = P2(n2v + 1000L7rd2/4 ) 式中：P2一取样钢瓶充装压力(绝压)，单位为bar (=5 bar)n2一取样钢瓶个数，(=3)V一取样钢瓶容积，单位为L(=0.5 L)L一吹扫管线长度，单位为m(=10 m)d一吹扫管线直径，单位为m(=0.008 m)因此：p2V2=10. 01c)缓冲罐有效容积.P1L+P2 % =P0式中：Vo一样品缓冲罐有效容积，单位为Lp(j一缓冲罐充气压力(绝压)，单位为bar(=2 bar)Pi%一吹扫所需样本气体参数，(=18. 02)p2V2一充装钢瓶消耗样本气的参数，(=10.01)因此：样品储气罐的有效容积V0=20L。1516A. 2评价试验装置的方法A. 2.1概述由于需要记录所有测量值，因此建议在本试验中使用连接到计算机的数据采集系统。A. 2. 2测量仪器用于评价试验装置的测量仪器如表A. 1所示：表A.1所需测量仪器列表A. 2. 3试验装置中测量仪器的布置测量仪器测量内容压力变送器P1试验取样系统取样点的LNG压力温度传感器T1试验取样系统取样点的LNG温度压力变送器P2高压气化器出口气体压力温度传感器T2高压气化器出口焦的温度流量计高压气化器出口气体流量色谱分析仪参考气体分析测量仪器的位置应符合图A. 2的规定。图例1 P1压力变送器2T1温度传感器3 P2压力变送器图例1 P1压力变送器2T1温度传感器3 P2压力变送器4T2温度传感器5流量计6色谱仪图A.2试验装置中测量仪器的布置A. 3评价连续LNG取样系统的方法A. 3.1概述由于需要记录所有测量值，因此建议在本试验中使用连接到计算机的数据采集系统。A. 3. 2测量仪器用于评价试验装置的测量仪器如表A. 2所示：表A.2所需测量仪器列表A. 3. 3被测取样系统中测量仪器的布置测量仪器测量内容温度传感器T1气化器出口气体压力流量计Q1气化器出口气体流量压力变送器P2储气罐充满气体时的压力流量计Q2储气罐充满气体时的流量压力变送器P3样本储存器充满时的压力流量计Q3样本储存器充满时的流量色谱分析仪样本储存器中的气体分析测量仪器的位置应符合图A. 3的规定。图例1T1温度传感器2 Q1流量计3 P2压力变送器4 Q2流量计图例1T1温度传感器2 Q1流量计3 P2压力变送器4 Q2流量计5 P3压力变送器6 Q3流量计7色谱仪图A.3被测系统中测量仪器的布置A. 4评价间歇LNG取样系统的方法A. 4.1概述由于需要记录所有测量值，因此建议在本试验中使用连接到计算机的数据采集系统。A. 4. 2测量仪器用于评价试验装置的测量仪器如表A. 3所示：测量仪器的位置应符合图A. 4的规定。 n1cpl3l-HiiVentfSampling hneVent图例1T1温度传感器2 Q1流量计3色谱仪表A.3所需测量仪器列表测量仪器测量内容温度传感器T1气化器出口气体压力流量计Q1离开气化器和流经取样管线的气体流量色谱分析仪离开气化器和流经取样管线的气体分析A. 4. 3被测取样系统中测量仪器的布置图A.4被测系统中测量仪器的布置A. 5试验装置精度的计算方法从参考气体的分析中得到的物理性质的平均值以下方法应适用于所研究的每种物理性质。Xr也是通过对第i次样品在玲砧时进行参考气体分析计算出的物理性质。A. 5. 2参考气体物理性质与时间关系的计算根据参考气体组成的测量值，计算出X的物理性质与时间的关系。这是一个调整为最小二乘的5阶多项 式方程，如下：5、Ref = W %/=0其中。Y /T 为相关残差标准差。xRef/TRefA. 5. 3参考气体物理性质的平均值物理量X的平均值表示如下： nXr" = % . 2 Xr5i=i此时n是样品数。A. 5. 4参考气体数值的随机误差从分析中得到的每个值的随机误差ER网”等于Er,Xrh - t .。Xr/Trh 在这里t是置信概率为95%时的特征值（对于40个样品的系统，t=2. 02）0A. 5. 5参考气体所有值的随机误差随机误差Er,呵表示如下：r，. XRef/TRefer 福=£ .kA. 5. 6计算例如A. 5. 6.1包含40个实验值的例如表A.4实验结果样品编号12345678取样时间TRefi l/100h16. 1141. 1167. 7892.81119.44144.44171. 11196. 11物理性质454. 11454. 13454. 10454. 10454. 12454.11454. 10454. 10样品编号910111213141516取样时间rRefi 1/100h222. 78247. 78274. 44299. 44326. 11351. 11377. 78402. 78物理性质xReft (Plng kg/m3)454. 11454. 09454. 12454.10454. 11454. 09454. 10454. 10Xfteh (Plng kg/m3)样品编号1718192021222324取样时间TRefi 1/100h429.44456. 11481. 11507. 78532.78559. 44584.44611. 11物理性质XRefi (pLNG kg/加)454. 09454. 11454.10454. 12454. 13454. 13454. 13454. 18样品编号2526272829303132取样时间TRefi 1/100h636. 11662.78687. 78714.44739.44766. 11791. 11817. 78物理性质Refi (Plng kg/m3)454. 17454. 18454.20454.21454. 26454.27454. 26454. 28样品编号3334353637383940取样时间TRefi 1/100h842.78869. 44894.44921. 11946. 11972. 78997. 781024.4物理性质XRefi (Plng kg/m')454.31454.31454.34454. 38454.38454.43454.48454. 53A. 5. 6. 2物理性质与时间的关系XRefi (Plng kg/m3)调整到最小二乘的多项式方程Xr。/ =牛=o%7%f的系数为的值为:表A.5多项式系数相关残差的标准差。吸仆娘为：L80XI。)%454.05%3. 01694X108%1.53661X103-3. 3052X 10 11«2-1. 12785 X IO 5电1.3064X10 14A. 5. 6. 3参考气体物理性质的平均值X/?ef=454. 192 kg/m3A. 5. 6. 4参考气体的随机误差ErkrL 64X10-2 kg/m3A. 5, 6. 5参考气体的随机误差“隔=5. 75X10" kg/m3A. 6 LNG连续取样系统精度的计算方法A. 6.1通过被测取样系统获得气体分析得到的物理性质相对于参考气体的偏差对于所研究的每个物理性质，应采用以下方法：Xs/叫通过对标号为i的样品54忸分析得出的物理性质；砺见附录A.5。对于被测系统进行的每次分析，偏差的计算方法如下：Xi = XsRlngJ XRefA. 6. 2被测取样系统的随机误差对被测系统进行的每一次分析的随机误差Er,x等于：Er,X = £ , 其中I是置信概率95%时的特征值（对于6次分析情况，L2. 571）； 是与偏差相关的标准偏差。A. 6. 3被测取样系统的系统误差被测取样系统的系统误差表示为：Es,x AX其中欧是偏差AX的平均值。A. 6. 4系统误差的统计检验为了确定上述系统误差是否显著，应在比拟两个方差均值的基础上，根据ISO 2854的要求进行统 计检验。与物理性质有关的方差分别称为。品和。九叼。如果出现以下情况，那么非重大的系统误差的假设不成立 函 > Wl-a/2 ,其中O =性或"Ref | 脸（J nl n2此时一"Ref见附录I ；%和矿用参考气体和被测取样系统分别进行的测量次数； 在95%的置信概率水平下（a =0.05）。A. 6. 5计算例如A. 6. 5.1物理性质的平均值望气体的物理性质的平均值为：行=454. 192 （见附录A. 5. 6. 3）。在表A. 6中给出了被测取样系统获得的气体分析得出的物理特性X的偏差。表A.6误差样品编号123456误差AXi = XsBg-一在7-1. 10-1. 13-1. 12-1. 14-1. 14-1. 12A. 6. 5. 2被测取样系统的随机误差ErxEr,X二 t ,<rAXj=0. 01517 kg/m3Erx=2. 571X0.01517Er>x=3. 90 XI O_2 kg/m3A. 6. 5. 3被测取样系统的系统误差殳内Es,x二EStX=-l. 125 kg/m3A. 6. 5. 4系统误差的统计检验,城小% 二 十 Z-、nln2%4小尸,80X JO 2 （见附录A. 5. 6. 2）%二4n2=6ad =6. 816X10 3Wi-a/2-d=l. 336X10 215yl=1. 125（见附录A. 6. 5. 3）函Wi-a/2 * <rd因此，物理性质X的系统误差在统计学上显著。A. 7 LNG间歇取样系统精度的计算方法A. 7.1参考气体回归方程的计算应根据附录A. 5计算由参考气体的成分和相关的残留标准偏差得出的物性X的时间演化方程。A. 7. 2物理性质X与回归方程的偏差对于所研究的每种物理性质，均应采用以下方法：Xsslng为对该取样系统样品i在时间”slng.进行分析计算得到的物理性质。对被测系统进行的每次分析，其偏差AXj应按如下方式计算：XSSLNCi - 又 Ref (tsslng) 其中A. 7. 3被测取样系统的随机误差受测试系统执行的每次分析所影响的随机误差等于：Er,x = L96 . aAx. 其中%七是与偏差AX,相关的标准偏差。A. 7. 4被测取样系统的系统误差被测取样系统的系统误差氏x表示为：Es,x = ZC 其中欢是偏差的平均值。A. 7. 5系统误差的统计检验为了确定上述系统误差是否显著，应在比拟两个方差均值的基础上，根据ISO 2854的要求进 行统计检验。与物理性质有关的方差分别称为。和说皿。如果出现以下情况，那么出现显著的系统误差的假设成立：I瓯 > x-a/2 % 此时laxRef/rRef碌XtOd = + q nin2其中Ref/TRef见附录；%和叼用参考气体和被测取样系统分别进行的测量次数；%-a/2 =1.96在95%的置信概率水平下(a =0. 05) o