ISO 17089-1:2019
(Main)Measurement of fluid flow in closed conduits — Ultrasonic meters for gas — Part 1: Meters for custody transfer and allocation measurement
Measurement of fluid flow in closed conduits — Ultrasonic meters for gas — Part 1: Meters for custody transfer and allocation measurement
This document specifies requirements and recommendations for ultrasonic gas flowmeters (USMs), which utilize the transit time of acoustic signals to measure the flow of single phase homogenous gases in closed conduits. This document applies to transit time ultrasonic gas flowmeters used for custody transfer and allocation metering, such as full-bore, reduced-area, high-pressure, and low-pressure meters or any combination of these. There are no limits on the minimum or maximum sizes of the meter. This document can be applied to the measurement of almost any type of gas, such as air, natural gas, and ethane. Included are flow measurement performance requirements for meters of two accuracy classes suitable for applications such as custody transfer and allocation measurement. This document specifies construction, performance, calibration, diagnostics for meter verification, and output characteristics of ultrasonic meters for gas flow measurement and deals with installation conditions. NOTE It is possible that national or other regulations apply which can be more stringent than those in this document.
Mesurage du débit des fluides dans les conduites fermées — Compteurs à ultrasons pour gaz — Partie 1: Compteurs pour transactions commerciales et allocations
Le présent document spécifie les exigences et les recommandations relatives aux compteurs à ultrasons pour gaz qui utilisent le temps de transit de signaux acoustiques pour mesurer le débit de gaz homogènes à phase unique dans des conduites fermées. Le présent document s'applique aux compteurs à ultrasons à temps de transit pour gaz utilisés pour le mesurage des transactions commerciales et des allocations, tels que les compteurs à passage intégral, les compteurs à surface réduite, les compteurs haute pression, les compteurs basse pression et toute combinaison de ceux-ci. Il n'y a pas de limites aux dimensions minimales ou maximales du compteur. Le présent document peut s'appliquer au mesurage de pratiquement tous les types de gaz, tels que l'air, le gaz naturel et l'éthane. Des exigences de performance de mesurage du débit sont incluses pour les compteurs appartenant à deux classes d'exactitude appropriées pour des applications telles que le mesurage à des fins de transactions commerciales et d'allocations. Le présent document spécifie la construction, les performances, l'étalonnage, le diagnostic pour la vérification des compteurs et les caractéristiques du signal de sortie des compteurs à ultrasons employés pour le mesurage du débit de gaz et traite des conditions d'installation. NOTE Il est possible que des réglementations nationales ou d'autres réglementations qui s'appliquent soient plus sévères que celles données dans le présent document.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17089-1
Second edition
2019-08
Measurement of fluid flow in closed
conduits — Ultrasonic meters for gas —
Part 1:
Meters for custody transfer and
allocation measurement
Mesurage du débit des fluides dans les conduites fermées —
Compteurs à ultrasons pour gaz —
Partie 1: Compteurs pour transactions commerciales et allocations
Reference number
ISO 17089-1:2019(E)
©
ISO 2019
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ISO 17089-1:2019(E)
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Published in Switzerland
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ISO 17089-1:2019(E)
Contents Page
Foreword .vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, definitions and symbols . 1
3.1 Terms and definitions . 1
3.1.1 Quantities . 2
3.1.2 Meter design . 2
3.1.3 Thermodynamic conditions . 3
3.1.4 Statistics . 3
3.2 Symbols and subscripts . 5
3.3 Abbrevations . 7
4 Principles of measurement . 7
4.1 Basic formulae . 7
4.2 Factors affecting the performance . 9
4.3 Description of generic types. 9
4.3.1 General. 9
4.3.2 Transducers. 9
4.3.3 Meter body and acoustic path configurations .10
4.3.4 Average velocity calculation.12
4.4 Contributions to the uncertainty in measurement .13
4.5 Reynolds number .13
4.6 USM classification .13
5 Meter characteristics .14
5.1 Operating conditions .14
5.1.1 Flow rates and gas velocities .14
5.1.2 Pressure .14
5.1.3 Temperature .14
5.1.4 Gas quality .14
5.2 Meter body, materials, and construction .15
5.2.1 Materials .15
5.2.2 Meter body .15
5.2.3 Connections .15
5.2.4 Dimensions .15
5.2.5 Ultrasonic transducer ports .16
5.2.6 Pressure tappings .16
5.2.7 Anti-roll provision .16
5.2.8 Flow conditioner .17
5.2.9 Markings .17
5.2.10 Corrosion protection .18
5.3 Transducers .18
5.3.1 Specification . .18
5.3.2 Rate of pressure change.18
5.3.3 Transducer characterization .18
5.3.4 Path configuration .18
5.3.5 Marking .18
5.3.6 Cable .18
5.3.7 Robustness .19
5.4 Electronics .19
5.4.1 General requirements .19
5.4.2 Display .19
5.4.3 Power supply . .19
© ISO 2019 – All rights reserved iii
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ISO 17089-1:2019(E)
5.4.4 Signal detection method .19
5.4.5 Sampling or pulsating flow .19
5.4.6 Signal-to-noise ratio .19
5.4.7 Alarm signal .19
5.4.8 Processing of data .19
5.4.9 Output .20
5.4.10 Cable jackets and insulation.20
5.4.11 Marking .20
5.5 Software .20
5.5.1 Firmware .20
5.5.2 MODBUS communication data specification .21
5.5.3 Discontinuity .21
5.5.4 Marking and version management .21
5.5.5 Monitoring and recording of measuring and diagnostic data .21
5.5.6 Correction functions and parameters .21
5.5.7 Inspection and verification functions .22
5.6 Exchange of components . .22
5.7 Secondary measurements .22
5.7.1 General.22
5.7.2 Pressure measurement .22
5.7.3 Temperature measurement .22
5.8 Performance requirements .24
5.8.1 General.24
5.8.2 Accuracy requirements .24
5.8.3 Influence of pressure, temperature, and gas composition .25
5.9 Operation and installation requirements .26
5.9.1 General.26
5.9.2 Operational requirements .26
5.9.3 Installation requirements .27
5.9.4 Manual handling and transportation .30
5.10 Documentation .30
5.10.1 General.30
5.10.2 Generic meter documentation .30
5.10.3 Particular meter documentation .31
6 Test and calibration .31
6.1 Pressure testing and leakage testing.31
6.2 Individual testing — Static testing .31
6.2.1 General.31
6.2.2 Timing and time delays .31
6.2.3 Zero flow verification test .31
6.3 Individual testing — Flow calibration .32
6.3.1 General.32
6.3.2 Laboratory flow calibration .32
6.3.3 Judging the measurement performance of the meter.35
6.3.4 Adjustment and records .35
7 Type testing.37
7.1 General .37
7.2 Accuracy .38
7.3 Installation conditions.38
7.4 Path failure simulation and exchange of components .39
7.5 Electronics design testing .39
8 Audit trail and diagnostics for meter verification .40
8.1 General .40
8.2 USM Lifecycle Process .40
8.3 Production and Factory Acceptance Test .42
8.4 Initial Flow Calibration .42
8.5 Site installation and site acceptance test .43
iv © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17089-1:2019(E)
8.6 Operation .43
8.7 Diagnostic warning and alarm levels in operation .44
8.7.1 MSOS and MSOS ratios warning & alarm levels .44
8.7.2 Velocity ratios warning & alarm levels .45
8.7.3 S/N ratios warning & alarm levels .45
8.8 Service and recalibration .45
8.8.1 General.45
8.8.2 Service Related Diagnostics .46
8.9 Diagnostic parameters .47
8.9.1 Speed of sound . . .47
8.9.2 Automatic gain control .49
8.9.3 Signal-to-noise ratio (S/N) .49
8.9.4 Acoustic signal acceptance .50
8.9.5 Flow profile .50
8.9.6 Standard deviation/turbulence .50
9 Operational practice .51
9.1 Temperature and pressure correction .51
9.1.1 Correction for the temperature .51
9.1.2 Correction for the pressure .53
Annex A (informative) Registration of error bands .58
Annex B (informative) Derivation and correction of USM errors .59
Annex C (informative) Valve characterization and noise in a metering and regulating station .63
Annex D (informative) The calibration time of ultrasonic flow meters .74
Annex E (informative) Detailed calculation of geometry-related temperature and pressure
corrections .80
Annex F (normative) MODBUS communication data specification .102
Annex G (informative) Disturbance tests .108
Bibliography .110
© ISO 2019 – All rights reserved v
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ISO 17089-1:2019(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 30, Measurement of fluid flow in closed
conduits, Subcommittee SC 5, Velocity and mass methods.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 17089-1:2010), which has been technically
revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Clause 3 has been revised;
— Formulae have been corrected throughout the document;
— editorial and terminological changes throughout the document;
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
vi © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO 17089-1:2019(E)
Introduction
Ultrasonic meters (USMs) for gas flow measurement have penetrated the market for meters rapidly
since 2000 and have become one of the prime flowmeter concepts for operational use as well as custody
transfer and allocation measurement. Next to the high repeatability and high accuracy, ultrasonic
technology has inherent features like: negligible pressure loss; high rangeability; and the capability to
handle pulsating flows.
USMs can deliver extended diagnostic information through which it may be possible to demonstrate the
functionality of an USM. Also, the measured speed of sound of the USM may be compared with the speed
of sound calculated from pressure, temperature, and gas composition, to check the mutual consistency
of the four instruments involved. Due to the extended diagnostic capabilities, this document advocates
the addition and use of automated diagnostics instead of labour-intensive quality checks.
This document focuses on meters for custody transfer and allocation measurement (class 1 and class 2
me
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17089-1
Deuxième édition
2019-08
Mesurage du débit des fluides dans
les conduites fermées — Compteurs à
ultrasons pour gaz —
Partie 1:
Compteurs pour transactions
commerciales et allocations
Measurement of fluid flow in closed conduits — Ultrasonic meters
for gas —
Part 1: Meters for custody transfer and allocation measurement
Numéro de référence
ISO 17089-1:2019(F)
©
ISO 2019
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ISO 17089-1:2019(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 17089-1:2019(F)
Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, définitions et symboles . 1
3.1 Termes et définitions . 1
3.1.1 Grandeurs . 2
3.1.2 Conception du compteur . 2
3.1.3 Conditions thermodynamiques . 3
3.1.4 Statistiques . 4
3.2 Symboles et indices . 5
3.3 Abréviations . 7
4 Principes de mesure . 7
4.1 Formules de base . 7
4.2 Facteurs ayant une incidence sur les performances . 9
4.3 Description des types génériques .10
4.3.1 Généralités .10
4.3.2 Transducteurs .10
4.3.3 Corps du compteur et configurations de trajet acoustique .11
4.3.4 Calcul de la vitesse moyenne .13
4.4 Contributions à l'incertitude de mesure .14
4.5 Nombre de Reynolds .14
4.6 Classification des compteurs à ultrasons .15
5 Caractéristiques du compteur .15
5.1 Conditions de fonctionnement .15
5.1.1 Débits et vitesses de gaz .15
5.1.2 Pression .15
5.1.3 Température .16
5.1.4 Qualité du gaz .16
5.2 Corps, matériaux et construction du compteur .16
5.2.1 Matériaux .16
5.2.2 Corps du compteur .16
5.2.3 Raccordements .16
5.2.4 Dimensions .17
5.2.5 Orifices des transducteurs à ultrasons .17
5.2.6 Prises de pression .17
5.2.7 Dispositif antiroulis .18
5.2.8 Tranquilliseur .18
5.2.9 Marquages .19
5.2.10 Protection contre la corrosion .20
5.3 Transducteurs .20
5.3.1 Spécification . .20
5.3.2 Vitesse de variation de la pression .20
5.3.3 Caractérisation des transducteurs .20
5.3.4 Configuration du trajet .20
5.3.5 Marquage .20
5.3.6 Câble .20
5.3.7 Robustesse .20
5.4 Électronique .20
5.4.1 Exigences générales .20
5.4.2 Affichage.21
5.4.3 Alimentation électrique .21
© ISO 2019 – Tous droits réservés iii
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ISO 17089-1:2019(F)
5.4.4 Méthode de détection du signal .21
5.4.5 Échantillonnage ou écoulement pulsatoire .21
5.4.6 Rapport signal/bruit .21
5.4.7 Signal d’alarme .21
5.4.8 Traitement des données .21
5.4.9 Sortie .21
5.4.10 Gaines et isolation de câble .22
5.4.11 Marquage .22
5.5 Logiciel .22
5.5.1 Micrologiciel .22
5.5.2 Spécification des données de communication MODBUS .23
5.5.3 Discontinuité .23
5.5.4 Marquage et gestion des versions .23
5.5.5 Surveillance et enregistrement des données de mesurage et de diagnostic .23
5.5.6 Paramètres et fonctions de correction .23
5.5.7 Fonctions d'inspection et de vérification .24
5.6 Échange de composants .24
5.7 Mesurages secondaires .25
5.7.1 Généralités .25
5.7.2 Mesurage de la pression .25
5.7.3 Mesurage de la température .25
5.8 Exigences de performance .26
5.8.1 Généralités .26
5.8.2 Exigences d’exactitude .26
5.8.3 Influence de la pression, de la température et de la composition du gaz .28
5.9 Exigences relatives à l’installation et au fonctionnement .29
5.9.1 Généralités .29
5.9.2 Exigences relatives au fonctionnement .29
5.9.3 Exigences relatives à l’installation .30
5.9.4 Manutention manuelle et transport .33
5.10 Documentation .34
5.10.1 Généralités .34
5.10.2 Documentation générique du compteur .34
5.10.3 Documentation spécifique du compteur .35
6 Essais et étalonnage .35
6.1 Essais de pression et essais d'étanchéité .35
6.2 Essais individuels — Essais statiques .35
6.2.1 Généralités .35
6.2.2 Synchronisation et temporisation .35
6.2.3 Essai de vérification de débit nul .35
6.3 Essais individuels — Étalonnage du débit .36
6.3.1 Généralités .36
6.3.2 Étalonnage du débit en laboratoire .37
6.3.3 Évaluation de la performance de mesurage du compteur .39
6.3.4 Ajustements et enregistrements .40
7 Essais de type .42
7.1 Généralités .42
7.2 Exactitude .42
7.3 Conditions d'installation .43
7.4 Simulation d'une défaillance sur le trajet acoustique et échange de composants .44
7.5 Essais de conception de l'électronique .44
8 Historique d’expertise et diagnostic pour la vérification des compteurs .44
8.1 Généralités .44
8.2 Processus de cycle de vie d’un compteur à ultrasons .45
8.3 Production et essai de réception en usine.47
8.4 Étalonnage initial du débit .47
8.5 Installation sur site et essai de réception sur site .48
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 17089-1:2019(F)
8.6 Fonctionnement .48
8.7 Niveaux de diagnostic d’avertissement et d’alarme en fonctionnement .49
8.7.1 Niveaux d’avertissement et d’alarme relatifs à la MSOS et au rapport de MSOS .49
8.7.2 Niveaux d’avertissement et d’alarme relatifs au rapport de vitesses .50
8.7.3 Niveaux d’avertissement et d’alarme relatifs au rapport signal/bruit .50
8.8 Entretien et réétalonnage .51
8.8.1 Généralités .51
8.8.2 Diagnostic relatif à l’entretien .51
8.9 Paramètres de diagnostic.52
8.9.1 Vitesse du son .52
8.9.2 Contrôle automatique du gain .54
8.9.3 Rapport signal/bruit (S/N) .54
8.9.4 Taux d’acceptation des impulsions acoustiques .55
8.9.5 Profil des vitesses .55
8.9.6 Écart-type/turbulence .55
9 Pratique de fonctionnement .56
9.1 Correction de température et de pression .56
9.1.1 Correction relative à la température .56
9.1.2 Correction relative à la pression .58
Annexe A (informative) Enregistrement des bandes d'erreur .64
Annexe B (informative) Calcul et correction des erreurs du compteur à ultrasons .65
Annexe C (informative) Caractérisation et bruit des vannes dans un poste de comptage et
de régulation.70
Annexe D (informative) Durée d’étalonnage des compteurs à ultrasons.81
Annexe E (informative) Calcul détaillé des corrections de température et de pression liées
à la géométrie .86
Annexe F (normative) Spécification des données de communication MODBUS .108
Annexe G (informative) Essais de perturbation .115
Bibliographie .117
© ISO 2019 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 17089-1:2019(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/ avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 30, Mesure de débit des fluides dans
les conduites fermées, sous-comité SC 5, Méthodes de vitesse et massiques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 17089-1:2010) qui a fait l'objet d'une
révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— L'Article 3 a été révisé;
— Les formules ont été corrigées dans tout le document;
— Des changements terminologiques et d’ordre éditorial ont été apportés au document.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
vi © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO 17089-1:2019(F)
Introduction
Les compteurs à ultrasons pour le mesurage du débit de gaz ont rapidement pénétré le marché des
débitmètres au cours de la dernière décennie et constituent aujourd'hui l'un des principaux concepts
de débitmètres employés à des fins d'exploitation ainsi que pour les transactions commerciales et les
allocations. Outre une répétabilité et une exactitude élevées, la technologie des ultrasons présente des
caractéristiques intrinsèques telles qu'une perte de charge négligeable, une marge de réglage théorique
étendue et la capacité de gérer des écoulements pulsatoires.
Les compteurs à ultrasons peuvent fournir de nombreuses informations de diagnostic permettant de
démontrer la fonctionnalité d'un compteur à ultrasons pour gaz. De plus, la vitesse du son mesurée
par le compteur à ultrasons peut être comparée à la vitesse du son calculée à partir de la pression,
de la température et de la composition du gaz, afin de vérifier la concordance des quatre instruments
concernés. En raison des capacités de diagnostic étendues, le présent document préconise l'ajout et
l'utilisation d'un diagnostic automatique en lieu et place des contrôles qualité à forte intensité de main
d'œuvre.
Le présent document traite des compteurs pour le mesurage des transactions commerciales et des
allocations (classe 1 et classe 2). Les compteurs pour
...
Questions, Comments and Discussion
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