决不能任意杜撰天然气能量计量系统中的量值传递/溯源链

近日有幸拜读了由诸多权威人士联名发表的“中国天然气能量计量体系建设探讨”的论 [1]，感触良多，很想一吐为快。

笔者认为该论 在讨论天然气流量计量技术进步的部分，论点准正确且数据丰富，尤其是对多气源条件下的气质跟踪与监控，以及大数据分析应用于天然气管 能量平衡技术方面的论述，深感得益非浅。但在有关天然气直接法和/或间接法测定发热量部分的论述，不仅概念不清、谬误甚多；甚至杜撰从计量学角度审视，根本不能成立溯源（量传）链。故笔者想不揣冒昧，班门弄斧地发表一些管见供有关领导与专家参考，不当之处，敬请广大读者不吝赐教。

1．关于Cutler-Hammer 连续记录式热量计

按国际标准ISO15971规定，天然气热量计分为间歇式和连续式两大类，前者可以在检测和校准实验室内用作基（标）装置，后者则为现场使用的商用检测仪器。美国国家标准局1956年研制成功的Cutler-Hammer 连续记录式热量计，其不确定度为0.25%( k=2)，故该仪器的准确度等级为0.5%（级），符合国家标准“天然气计量系统技术要求”附录A中，对A级计量系统实施能量计量时配套使用的(在线)热量计规定的准确度要求。但它们只能作为现场用的检测仪器，不能应用于确认基准级多元标准气混合物（RGM），故不能提供溯源性。

由于0级热量计可以通过电学校准溯源至SI制单位焦耳（J），因而是当今世界上唯一能确认扩展不确定度达到优于0.05%（k=2）基准级标准气混合物（RGM）的计量基准。据 导，目前在运转的、能达到上述不确定度水平的此类设备仅有3台，均建于欧洲；建于韩国标准科学研究院的那台使用金属燃烧器的0级热量计，虽测量不确定度水平稍差，但也能满足给能量计量专用多元RGM定值的要求。2010年某重点实验室（在德国专家指导下）耗费巨资到德国联邦物理技术研究院（PTB）引进了一台此类设备，以期改善发热量直接测定的溯源性，结果一事无成。如果送几瓶有代表性的气样到PTB去测定一下，岂非事半功倍？！

2．关于发热量直接（连续）测定式热量计的分级建议

国际国际ISO15971对现场使用的连续测定式热量计分级的建议可归纳为表1所示。但必须强调：根据测量不确定度对燃烧式热量计进行分级仅仅是个便于进行商贸的“建议”。它与国际标准“天然气分析溯源准则”(ISO 14111)规定的标准气混合物(RGM)应分为基准级→论证级→工作级等3个级别的溯源链完全风马牛不相及！。它也与我国目前已基本与国际接轨的天然气流量计量基（标）准装置分为原级→次级→工作级等3个级别的溯源链的规定无任何关系。

上述错误认识导致我国迄今尚未发布天然气分析用标准气混合物（RGM）、测定天然气发热量的基(标)准级热量计等属于法制计量范畴的有关溯源准则，故相应的天然气能量计量溯源链结构、RGM分级及其不确定度要求也没有从法规或标准的角度加以明确；这是一个在全面实施能量计量前亟待解决的重要问题。

3．关于德国PTB建立天然气能量计量的溯源链

以热量计测定天然气发热量属物理化学计量范畴。根据国际标准化组织发布的技术 告ISO/TR24094的规定，0级热量计以电学校准方式向SI制单位焦耳（J）溯源；然后以纯甲烷或RGM进行量值传递或溯源。因此，目前天然气热量计的量值溯源是采用纯甲烷或RGM。PTB在量值传递与溯源的过程中，采用称量法制备的RMG与标准热量计进行比对，从而将这两种溯源方式结合使用的成功经验很值得借鉴（参见表2）。

参考 献

[1] 黄维和等，中国天然气能量计量体系建设探讨，天然气工业，

2021，41（8）:186

[2] 高立新等，天然气能量计量的溯源性，北京：石油工业出版社（2015）。

表1 天然气（发热量直接测定式）热量计的分级建议

*假定样品天然气的体积高位发热量为40 MJ/m3。

图1 献[1]中图1所示的溯源/量传关系

表2 德国天然气能量计量的溯源链