LNG適用性檢驗方法、過冷度計算示例、氣化器換熱功率計算、樣品儲氣容器容積計算方法（連續(xù)法）

1、 23適用性檢驗方法為對取樣設(shè)施進行適用性檢驗，需要搭建一套試驗裝置并行比對，包含一套經(jīng)過測試的LNG取樣設(shè)施的測試回路。試驗裝置通過色譜儀分析臨界再氣化的LNG組分，進而比較密度、熱值等物理性質(zhì)來確定取樣設(shè)施的精度。附錄A.1和A.2分別規(guī)定了試驗裝置的組成部分以及其評價方法。附錄A.3和A.4分別規(guī)定了評價連續(xù)和間歇取樣系統(tǒng)的計算方法。附錄A.5-A.7分別規(guī)定了試驗裝置，連續(xù)和間歇取樣設(shè)施精度的計算方法。A.1試驗裝置圖例1 LNG儲氣罐 6 LNG氣化器2 低壓泵 7 泄壓閥3 檢測回路 8 參考氣體取樣線4 被測取樣系統(tǒng) 9 氣體分析儀器5 高壓泵圖A.1. 試驗裝置圖A.2評價試驗

2、裝置的方法A.2.1概述由于需要記錄所有測量值，因此建議在本試驗中使用連接到計算機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。A.2.2測量儀器用于評價試驗裝置的測量儀器如表A.1所示：表A.1 所需測量儀器列表測量儀器測量內(nèi)容壓力變送器P1試驗取樣系統(tǒng)取樣點的LNG壓力溫度傳感器T1試驗取樣系統(tǒng)取樣點的LNG溫度壓力變送器P2高壓氣化器出口氣體壓力溫度傳感器T2高壓氣化器出口NG的溫度流量計高壓氣化器出口氣體流量色譜分析儀參考氣體分析A.2.3試驗裝置中測量儀器的布置測量儀器的位置應(yīng)符合圖A.2的規(guī)定。圖例1 P1壓力變送器 4 T2溫度傳感器2 T1溫度傳感器 5 流量計3 P2壓力變送器 6 色譜儀圖A.2 試驗裝

3、置中測量儀器的布置A.3評價連續(xù)LNG取樣系統(tǒng)的方法A.3.1概述由于需要記錄所有測量值，因此建議在本試驗中使用連接到計算機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。A.3.2測量儀器用于評價試驗裝置的測量儀器如表A.2所示：表A.2 所需測量儀器列表測量儀器測量內(nèi)容溫度傳感器T1氣化器出口氣體壓力流量計Q1氣化器出口氣體流量壓力變送器P2儲氣罐充滿氣體時的壓力流量計Q2儲氣罐充滿氣體時的流量壓力變送器P3樣本儲存器充滿時的壓力流量計Q3樣本儲存器充滿時的流量色譜分析儀樣本儲存器中的氣體分析A.3.3被測取樣系統(tǒng)中測量儀器的布置測量儀器的位置應(yīng)符合圖A.3的規(guī)定。圖例1 T1溫度傳感器 5 P3壓力變送器2 Q1流量計

4、 6 Q3流量計3 P2壓力變送器 7 色譜儀4 Q2流量計圖A.3 被測系統(tǒng)中測量儀器的布置A.4評價間歇LNG取樣系統(tǒng)的方法A.4.1概述由于需要記錄所有測量值，因此建議在本試驗中使用連接到計算機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。A.4.2測量儀器用于評價試驗裝置的測量儀器如表A.3所示：表A.3 所需測量儀器列表測量儀器測量內(nèi)容溫度傳感器T1氣化器出口氣體壓力流量計Q1離開氣化器和流經(jīng)取樣管線的氣體流量色譜分析儀離開氣化器和流經(jīng)取樣管線的氣體分析A.4.3被測取樣系統(tǒng)中測量儀器的布置測量儀器的位置應(yīng)符合圖A.4的規(guī)定。圖例1 T1溫度傳感器 2 Q1流量計 3 色譜儀圖A.4 被測系統(tǒng)中測量儀器的布置A.

5、5試驗裝置精度的計算方法A.5.1從參考氣體的分析中得到的物理性質(zhì)的平均值下列方法應(yīng)適用于所研究的每種物理性質(zhì)。XRefi是通過對第i次樣品在TRefi時進行參考氣體分析計算出的物理性質(zhì)。A.5.2參考氣體物理性質(zhì)與時間關(guān)系的計算根據(jù)參考氣體組成的測量值，計算出X的物理性質(zhì)與時間的關(guān)系。這是一個調(diào)整為最小二乘的5階多項式方程，如下：XRef=j=05ajTRefj其中XRef/TRef為相關(guān)殘差標準差。A.5.3參考氣體物理性質(zhì)的平均值物理量X的平均值表示如下：XRef=1ni=1nXRefi此時n是樣品數(shù)。A.5.4參考氣體數(shù)值的隨機誤差從分析中得到的每個值的隨機誤差ER,XRef等于ER,

6、XRef=tXRef/TRef在這里t是置信概率為95時的特征值（對于40個樣品的系統(tǒng)，t=2.02）。A.5.5參考氣體所有值的隨機誤差隨機誤差ER,XRef表示如下：ER,XRef=tXRef/TRefnA.5.6計算示例A.5.6.1包含40個實驗值的示例表A.4實驗結(jié)果樣品編號12345678取樣時間TRefi 1/100h16.1141.1167.7892.81119.44144.44171.11196.11物理性質(zhì)XRefi（LNG kg/m3）454.11454.13454.10454.10454.12454.11454.10454.10樣品編號910111213141516取樣

7、時間TRefi 1/100h222.78247.78274.44299.44326.11351.11377.78402.78物理性質(zhì)XRefi（LNG kg/m3）454.11454.09454.12454.10454.11454.09454.10454.10樣品編號1718192021222324取樣時間TRefi 1/100h429.44456.11481.11507.78532.78559.44584.44611.11物理性質(zhì)XRefi（LNG kg/m3）454.09454.11454.10454.12454.13454.13454.13454.18樣品編號25262728293031

8、32取樣時間TRefi 1/100h636.11662.78687.78714.44739.44766.11791.11817.78物理性質(zhì)XRefi（LNG kg/m3）454.17454.18454.20454.21454.26454.27454.26454.28樣品編號3334353637383940取樣時間TRefi 1/100h842.78869.44894.44921.11946.11972.78997.781024.4物理性質(zhì)XRefi（LNG kg/m3）454.31454.31454.34454.38454.38454.43454.48454.53A.5.6.2物理性質(zhì)與時間

9、的關(guān)系調(diào)整到最小二乘的多項式方程XRef=j=05ajTRefj的系數(shù)aj的值為：表A.5多項式系數(shù)a0454.05a33.0169410-8a11.5366110-3a4-3.305210-11a2-1.1278510-5a51.306410-14相關(guān)殘差的標準差XRef/TRef為：1.8010-2。A.5.6.3參考氣體物理性質(zhì)的平均值XRef=454.192 kg/m3A.5.6.4參考氣體的隨機誤差ER,XRef=3.6410-2 kg/m3A.5.6.5參考氣體的隨機誤差ER,XRef=5.7510-3 kg/m3A.6 LNG連續(xù)取樣系統(tǒng)精度的計算方法A.6.1通過被測取樣系統(tǒng)獲

10、得氣體分析得到的物理性質(zhì)相對于參考氣體的偏差對于所研究的每個物理性質(zhì)，應(yīng)采用以下方法：XSBLNGi通過對標號為i的樣品SBLNGi分析得出的物理性質(zhì)；XRef見附錄A.5。對于被測系統(tǒng)進行的每次分析，偏差Xi的計算方法如下：Xi=XSBLNGi- XRefA.6.2被測取樣系統(tǒng)的隨機誤差對被測系統(tǒng)進行的每一次分析的隨機誤差ER,X等于：ER,X=tXi其中t是置信概率95時的特征值（對于6次分析情況，t=2.571）；Xi是與偏差Xi相關(guān)的標準偏差。A.6.3被測取樣系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差被測取樣系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差ES,X表示為：ES,X=X其中X是偏差Xi的平均值。A.6.4系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計檢驗為了確定

11、上述系統(tǒng)誤差是否顯著，應(yīng)在比較兩個已知方差均值的基礎(chǔ)上，根據(jù)ISO 2854的要求進行統(tǒng)計檢驗。與物理性質(zhì)有關(guān)的方差分別稱為Xi2和XRef/TRef2。如果出現(xiàn)以下情況，則非重大的系統(tǒng)誤差的假設(shè)不成立Xu1-/2d其中d=XRef/TRef2n1+ Xi2n2此時XRef/TRef見附錄I；n1和n2 用參考氣體和被測取樣系統(tǒng)分別進行的測量次數(shù)；u1-/2 在95%的置信概率水平下（=0.05）。A.6.5計算示例A.6.5.1物理性質(zhì)的平均值參考氣體的物理性質(zhì)的平均值為：XRef=454.192（見附錄A.5.6.3）。在表A.6中給出了被測取樣系統(tǒng)獲得的氣體分析得出的物理特性X的偏差。表

12、A.6誤差樣品編號123456誤差Xi=XSBLNGi- XRef-1.10-1.13-1.12-1.14-1.14-1.12A.6.5.2被測取樣系統(tǒng)的隨機誤差ER,XER,X= tXiXi=0.01517 kg/m3ER,X=2.5710.01517ER,X=3.9010-2 kg/m3A.6.5.3被測取樣系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差ES,XES,X=XES,X=-1.125 kg/m3A.6.5.4系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計檢驗d=XRef/TRef2n1+ Xi2n2XRef/TRef=1.8010-2（見附錄A.5.6.2）n1=4n2=6d=6.81610-3u1-/2d=1.33610-2X=1.125

13、(見附錄A.6.5.3)X u1-/2d因此，物理性質(zhì)X的系統(tǒng)誤差在統(tǒng)計學上顯著。A.7 LNG間歇取樣系統(tǒng)精度的計算方法A.7.1參考氣體回歸方程的計算應(yīng)根據(jù)附錄A.5計算由參考氣體的成分和相關(guān)的殘留標準偏差得出的物性X的時間演化方程。A.7.2物理性質(zhì)X與回歸方程的偏差對于所研究的每種物理性質(zhì)，均應(yīng)采用以下方法：XSSLNGi為對該取樣系統(tǒng)樣品i在時間TSSLNGi進行分析計算得到的物理性質(zhì)。對被測系統(tǒng)進行的每一次分析，其偏差Xi應(yīng)按如下方式計算：XSSLNGi-XRefTSSLNGi其中XRef/TSSLNGi=ajTSSLNGiiA.7.3被測取樣系統(tǒng)的隨機誤差受測試系統(tǒng)執(zhí)行的每次分析

14、所影響的隨機誤差ER,X等于：ER,X=1.96Xi其中Xi是與偏差Xi相關(guān)的標準偏差。A.7.4被測取樣系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差被測取樣系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差ES,X表示為：ES,X=X其中X是偏差Xi的平均值。A.7.5系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計檢驗為了確定上述系統(tǒng)誤差是否顯著，應(yīng)在比較兩個已知方差均值的基礎(chǔ)上，根據(jù)ISO 2854的要求進行統(tǒng)計檢驗。與物理性質(zhì)有關(guān)的方差分別稱為Xi2和XRef/TRef2。如果出現(xiàn)以下情況，則出現(xiàn)顯著的系統(tǒng)誤差的假設(shè)成立：Xu1-/2d此時d=XRef/TRef2n1+ Xi2n2其中XRef/TRef 見附錄I；n1和n2 用參考氣體和被測取樣系統(tǒng)分別進行的測量次數(shù)；u1-/2=1

15、.96 在95%的置信概率水平下（=0.05）。A.7.6計算示例A.7.6.1包含40個實驗數(shù)據(jù)的示例表A.7實驗結(jié)果樣品編號12345678取樣時間TSSLNGi 1/100h02551.6776.70103.33128.33155.00180物理性質(zhì)XSSLNGi（LNG kg/m3）456.58453.93454.16454.21454.22454.26454.35453.96樣品編號910111213141516取樣時間TSSLNGi 1/100h206.67231.67258.33283.33310.00335.00361.67386.67物理性質(zhì)XSSLNGi（LNG kg/m3

16、）453.88453.87454.51453.86453.94454.23454.21454.23樣品編號1718192021222324取樣時間TSSLNGi 1/100h413.33440.00465.00491.67516.67543.33568.33595.00物理性質(zhì)XSSLNGi（LNG kg/m3）454.15454.12453.95454.02453.99454.01454.22454.18樣品編號2526272829303132取樣時間TSSLNGi 1/100h620.00646.67671.67698.33723.33750.00775.00801.67物理性質(zhì)XSSLN

17、Gi（LNG kg/m3）454.28454.36454.27454.22454.4454.23454.14454.17樣品編號3334353637383940取樣時間TSSLNGi 1/100h826.67853.33878.33905.00930.00956.67981.671008.3物理性質(zhì)XSSLNGi（LNG kg/m3）454.50454.13454.30454.39454.44454.52454.59454.58表A.8誤差樣品編號12345678910Xi2.5-0.280.040.080.090.140.23-0.15-0.22-0.22樣品編號11121314151617

18、181920Xi0.42-0.22-0.140.150.130.140.050.02-0.16-0.11樣品編號21222324252627282930Xi-0.15-0.140.060.000.090.160.060.000.17-0.02樣品編號31323334353637383940Xi-0.12-0.100.22-0.17-0.020.040.050.080.100.01A.7.6.2被測取樣系統(tǒng)的隨機誤差Xi=0.4212 kg/m3ER,X=8.25610-1 kg/m33A.7.6.3被測取樣系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差ES,X=XES,X=7.02510-2 kg/m3A.7.6.4系統(tǒng)誤差

19、的統(tǒng)計檢驗d=XRef/TRef2n1+ Xi2n2XRef/TRef=1.8010-2（見附錄A.5.6.2）Xi=0.4212（見附錄A.7.6.2）n1=40n2=40d=6.6710-2u1-/2=1.96u1-/2d=1.30710-1X=7.02510-2 (見附錄A.7.6.3)X u1-/2d因此，物理性質(zhì)X的系統(tǒng)誤差在統(tǒng)計學上不顯著。過冷度計算示例B.1 原始參數(shù)取樣管線規(guī)格:外徑：13.8 mm mm內(nèi)徑：7.8 mm長度：3 m m隔熱層厚度：80 mm取樣點LNG條件：壓力：250 kPa kPa溫度：113 K k密度：421 kg/m3LNG樣品流量：20 kg/h

20、大氣溫度：293 K管線(包括閥門)的壓力降：50 kPaB.2 計算方法a) 過冷度從圖B.1中查得過冷度為27000 j/kg。b) 取樣管線的熱吸收取樣管線的熱吸收按下式計算獲得:Q=(Ta-Ts)1haD0+12klnD0D1L式中：是常數(shù)Ta大氣溫度，單位為開(K)(=293 K)TsLNG溫度，單位為開(K)(=113 K)ha熱傳遞表兩系數(shù)，單位為瓦每平方米開W/(m2K)(=8.14 W/(m2K)k隔熱層材料單位長度的熱導率，單位為瓦每平方米開W/(m2K)(=0.0187 W/(m2K)D0隔熱層的外徑，單位為米(m)(-0.01738 m)D1隔熱層的內(nèi)徑，單位為米(m)

21、(-0.0138 m)L管線長度，單位為米(rn)(=3 m);因此：Q=(293-113)18.140.1738+120.0187ln0.17380.01383=24.8Wc)取樣管線熱吸收導致的LNG焓增量H1=Q3600FQ吸收熱，單位為瓦(W)(=24.8 W)；取樣管線熱吸收導致的LNG樣焓增量因此:H=24.8360020=4460j/kg由于oH過冷度，在取樣管線中將不會發(fā)生分餾。圖B.1 飽和液體的焓 氣化器換熱功率計算C.1 原始參數(shù)取樣點LNG條件：壓力：250 kPa溫度：-142 流量：1.55 kg/h氣化后樣品氣體條件：溫度：60 定壓比熱容：2.204 kj/(kgK)LNG氣化潛熱：510.4 j/kgC.2 計算方法a) 氣化顯熱HS=CP(T2-T1)式中：HS氣化顯熱，單位為kj/kg CP定壓比熱容，單位為kj/(kgK)(=2.204 kj/(kgK)T1取樣點溫度，單位為(=-142 )T2氣化后溫度，單位為(=60 )因此：HS=445.208 kj/kgb) 氣化1 kg的LNG需要的總熱量Ht=Htr+HS式中：Ht氣化1 kg的LNG需要的總熱量，單位為kj/kgHS氣化顯熱，單位為kj/kg(=445.208 kj/kg)HtrLNG氣化潛熱，單位為kj/kg(=510.4 kj/kg)因此：Ht=955.61 kj/k