ISO 15112:2018
(Main)Natural gas — Energy determination
Natural gas — Energy determination
This document provides the means for energy determination of natural gas by measurement or by calculation, and describes the related techniques and measures that are necessary to take. The calculation of thermal energy is based on the separate measurement of the quantity, either by mass or by volume, of gas transferred and its measured or calculated calorific value. The general means of calculating uncertainties are also given. Only systems currently in use are described. NOTE Use of such systems in commercial or official trade can require the approval of national authorization agencies, and compliance with legal regulations is required. This document applies to any gas-measuring station from domestic to very large high-pressure transmission. New techniques are not excluded, provided their proven performance is equivalent to, or better than, that of those techniques referred to in this document. Gas-measuring systems are not the subject of this document.
Gaz naturel — Détermination de l'énergie
Le présent document fournit les moyens permettant de déterminer l'énergie du gaz naturel par mesurage ou par calcul, et décrit les techniques associées et les mesures nécessaires à prendre. Le calcul de l'énergie thermique est fondé sur le mesurage séparé de la quantité de gaz transféré, exprimée en masse ou en volume, et sur son pouvoir calorifique mesuré ou calculé. Il fournit également les moyens généraux permettant le calcul des incertitudes. Seuls les systèmes actuellement utilisés sont décrits dans le document. NOTE Qu'il s'agisse du secteur privé ou public, l'utilisation de tels systèmes dans le commerce peut requérir l'approbation d'organismes d'agrément nationaux et il est alors nécessaire qu'ils soient conformes aux dispositions de la loi. Le présent document s'applique à tout poste de comptage de gaz, de la distribution intérieure au transport à très haute pression. Le recours à de nouvelles techniques est admis sous réserve de performances éprouvées équivalentes ou supérieures aux techniques citées en référence dans le présent document. Les systèmes de comptage de gaz ne sont pas abordés dans le présent document.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15112
Third edition
2018-11
Natural gas — Energy determination
Gaz naturel — Détermination de l'énergie
Reference number
©
ISO 2018
© ISO 2018
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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and units . 6
5 General Principles. 7
6 Gas measurement . 8
6.1 General . 8
6.2 Volume measurement . 9
6.3 Calorific value measurement . 9
6.3.1 Measurement techniques and sampling . 9
6.3.2 Direct measurement — Calorimetry .10
6.3.3 Inferential measurement .10
6.3.4 Correlation techniques .10
6.3.5 Pressure and temperature .10
6.3.6 Gas quality tracking .10
6.4 Volume conversion .10
6.4.1 General.10
6.4.2 Density .11
6.4.3 Compression factor .11
6.5 Calibration .11
6.6 Data storage and transmission .11
7 Energy determination .12
7.1 Interfaces .12
7.2 Methods of energy determination .14
7.2.1 Direct determination of energy .14
7.2.2 Indirect determination of energy .14
8 Strategy and procedures .16
8.1 General .16
8.2 Strategies for energy determination .17
8.2.1 Strategies for single interfaces .18
8.3 Plausibility checks .22
9 Assignment methods .23
9.1 Fixed assignment .23
9.1.1 Fixed assignment of a measured calorific value .23
9.1.2 Fixed assignment of a declared calorific value .24
9.2 Variable assignment .25
9.2.1 Input at two or more different stations with zero floating point .25
9.2.2 Input at two or more different stations with comingled gas flows .26
9.3 Determination of the representative calorific value .27
9.3.1 Arithmetically averaged calorific value .27
9.3.2 Quantity-weighted average calorific value .27
9.3.3 Gas quality tracking .27
10 Calculation of energy quantities .30
10.1 General formulae for energy .30
10.2 Calculation of averaged values — Calculation from average calorific values and
cumulative volumes .31
10.2.1 Arithmetic average of the calorific value .31
10.2.2 Quantity-weighted average of the calorific value .32
10.3 Volume and volume-to-mass conversions .32
10.4 Energy determination on the basis of declared calorific values .32
11 Accuracy on calculated energy .32
11.1 Accuracy .32
11.2 Calculation of uncertainty .33
11.3 Bias .34
12 Quality control and quality assurance .35
12.1 General .35
12.2 Check of the course of the measuring data .35
12.3 Traceability .36
12.4 Substitute values .36
Annex A (informative) Main instruments and energy-determination techniques .38
Annex B (informative) Different possible patterns in the change of the calorific value.42
Annex C (informative) Volume conversion and volume-to-mass conversion .45
Annex D (informative) Incremental energy determination .46
Annex E (informative) Practical examples for volume conversion and energy quantity
calculation .48
Annex F (informative) Practical examples for averaging the calorific value due to different
delivery situations .52
Annex G (informative) Ways of determining substitute values .57
Annex H (informative) Plausibility check graphical example .59
Annex I (informative) Uncorrected data, bias correction and final result graphical example.60
Annex J (informative) Single-reservoir calorific value determination .62
Annex K (informative) .64
Bibliography .70
iv © ISO 2018 – All rights reserved
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 on 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 the following
URL: www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 193, Natural gas.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 15112:2011), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— Figures 7 and 8 have been redrafted;
— Clause 9 has been updated;
— Annex K has been added.
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.
Introduction
Since the early 1 800s, it has been general practice for manufactured gas and, subsequently, natural
gas to be bought and sold on a volumetric basis. Much time and effort has therefore been devoted to
developing the means of flow measurement.
Because of the increasing value of energy and variations in gas quality, billing on the basis of thermal
energy has now become essential between contracting partners and the need to determine calorific
value by measurement or calculation has led to a number of techniques. However, the manner in which
calorific value data are applied to flow volume data to produce the energy content of a given volume of
natural gas has been far from a standardized procedure.
Energy determination is frequently a necessary factor wherever and whenever natural gas is metered,
from production and processing operations through to end-user consumption. This document has been
developed to cover aspects related to production/transmission and distribution/end user. It provides
guidance to users of how energy units for billing purposes are derived, based on either measurement or
calculation or both, to increase confidence in results for contracting partners.
Other standards relating to natural gas, flow measurement, calorific value measurement, calculation
procedures and data handling with regard to gas production, transmission and distribution involving
purchase, sales or commodity transfer of natural gas can be relevant to this document.
This document contains eleven informative annexes.
vi © ISO 2018 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15112:2018(E)
Natural gas — Energy determination
1 Scope
This document provides the means for energy determination of natural gas by measurement or
by calculation, and describes the related techniques and measures that are necessary to take. The
calculation of thermal energy is based on the separate measurement of the quantity, either by mass
or by volume, of gas transferred and its measured or calculated calorific value. The general means of
calculating uncertainties are also given.
Only systems currently in use are described.
NOTE Use of such systems in commercial or official trade can require the approval of national authorization
agencies, and compliance with legal regulations is required.
This document applies to any gas-measuring station from domestic to very large high-pressure
transmission.
New techniques are not excluded, provided their proven performance is equivalent to, or better than,
that of those techniques referred to in this document.
Gas-measuring systems are not the subject of this document.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 6976, Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from
composition
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at https: //www .electropedia .org/
3.1
accuracy of measurement
closeness of the agreement between the result of a measurement and a true value of the measurand
[SOURCE: ISO/Guide 98-3:2008, definition B.2.14]
3.2
adjustment
of bringing a measuring instrument into a state of performance suitable
for its use
Note 1 to entry: Adjustment may be automatic, semi-automatic or manual.
3.3
assignment method
method to derive a calorific value to be applied to the gas passing specified
interfaces having only volume measurements
3.4
availability
probability, at any time, that the measuring system, or a measuring instrument forming part of the
measuring system, is functioning according to specifications
[SOURCE: EN 1776:1998]
3.5
bias
systematic difference between the true energy and the actual energy determined of the gas passing a
gas-measuring station
3.6
calibration
set of operations that establish, under specified conditions, the relationship between values of quantities
indicated by a measuring instrument or measuring system, or values represented by a material measure
or a reference material, and the corresponding values obtained using working standards
[SOURCE: ISO 14532:2014, definition 2.5.1.1, modified — Definition has been slightly changed and Notes
to entry have been removed.]
3.7
superior calorific value
energy released as heat by the complete combustion in air of a specified quantity of gas, in such a
way that the pressure, p , at which the reaction takes place remains constant, and all the products of
combustion are returned to the same specified temperature, T , as that of the reactants, all of these
products being in the gaseous state except for water formed by combustion, which is condensed to the
liquid state at T
[SOURCE: ISO 14532:2014, definition 2.6.4.1, modified — Definition has been slightly reworded and
Notes to entry have been removed.]
3.8
inferior calorific value
energy released as heat by the complete combustion in air of a specified quantity of gas, in such a
way that the pressure, p , at which the reaction takes place remains constant, and all the products of
combustion are returned to the same specified temperature, T , as that of the reactants, all of these
products being in the gaseous state
[SOURCE: ISO 14532:2014, definition 2.6.4.2, modified — Definition has been slightly reworded and
Notes to entry have been removed.]
3.9
calorific value station
installation comprising the equipment necessary for the determination of the calorific value of the
natural gas in the pipeline
3.10
adjusted calorific value
calorific value measured at a measuring station compensated for the time taken for the gas to travel to
the respective volume-measuring station
3.11
corrected calorific value
result of correcting a measurement to compensate for systematic error
2 © ISO 2018 – All rights reserved
3.12
declared calorific value
calorific value that is notified in advance of its application to interfaces for the purpose of energy
determination
3.13
representative calorific value
calorific value which is accepted to sufficiently approximate the actual calorific value at an interface
3.14
charging area
set of interfaces where the same method of energy determination is used
3.15
conversion
determination of the volume under reference conditions from the volume under operating conditions
3.16
correction
value added algebraically to the uncorrected result of a measurement to compensate for systematic error
Note 1 to entry: The correction is equal to the negative of the estimated systematic error.
Note 2 to entry: Since the systematic error cannot be known perfectly, the correction cannot be complete, see
Annex I.
3.17
correction factor
numerical factor by which the uncorrected result of a measurement is multiplied to compensate for a
systematic-error object
Note 1 to entry: Since the systematic error cannot be known perfectly, the correction cannot be complete, see
Annex I.
3.18
determination
set of operations that are carried out on an object in order to provide qualitative or quantitative
information about this object
Note 1 to entry: In this document, the term “determination” is only used quantitatively.
3.19
direct measurement
measurement of a property from quantities which, in principle, define the property
Note 1 to entry: For example, the determination of the calorific value of a gas using the thermoelectric
measurement of the energy released in the form of heat during the combustion of a known amount of gas.
[SOURCE: ISO 14532:2014, definition 2.2.1.2, modified — The word “that” has been replaced by “which”
in the definition.]
3.20
energy
product of gas quantity (mass or volume) and calorific value under given conditions
Note 1 to entry: The energy may be called energy amount.
Note 2 to entry: Energy is usually expressed in units of megajoules.
3.21
energy determination
quantitative determination of the amount of energy of a quantity of gas based either on measurement
or calculation using measured values
3.22
energy flow rate
energy of gas passing through a cross-section divided by time
Note 1 to entry: Energy flow rate is usually expressed in units of megajoules per second.
3.23
fixed assignment
application without modification of the calorific value measured at one specific calorific-value-
measuring station, or the calorific value declared in advance, to the gas passing one, or more, interfaces
3.24
gas transporter
company that conveys gas from one place to another through pipelines
3.25
gas quality tracking
determination of gas quality properties (e. g. the calorific value) at the exit points of a gas grid based on
flow calculation; the calculation requires topology data, gas quality data at entry points, volume data at
entry and exit points and grid pressures as input information
3.26
interface
place on a pipe used for the transportation or supply of gas at which there is a change of ownership or
physical custody of gas
Note 1 to entry: Generally, an interface has an associated measuring station.
3.27
local distribution company
LDC
company that delivers gas to industrial, commercial and/or residential customers
3.28
measuring station
installation comprising all the equipment, including the inlet and outlet pipework as far as the isolating
valves and structure within which the equipment is housed, used for gas measurement in custody
transfer
[SOURCE: EN 1776:1998]
3.29
measuring system
complete set of measuring instruments and auxiliary equipment assembled to carry out specified
measurements
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, definition 3.2, modified — Definition has been slightly reworded.]
3.30
measuring instrument
device intended to be used for making measurements, alone or in conjunction with one or more
supplementary devices
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, definition 3.1, modified — Definition has been slightly reworded.]
4 © ISO 2018 – All rights reserved
3.31
plausibility
property of a value to be within reasonable limits
3.32
producer
company that extracts raw natural gas from reservoirs which, after processing and (fiscal)
measurement, is supplied as dry natural gas to the transportation system
3.33
regional distributor
company that conveys gas to local distribution companies and/or industrial, commercial or residential
customers
3.34
residential customer
person whose occupied premises are supplied with gas, wholly or in part, such gas not being used for
any business purpose, commercial or industrial
3.35
systematic error
mean that would result from an infinitive number of measurements of the same measurand carried out
under repeatability conditions minus a true value of the measurand
3.36
traceability
property of the result of a measurement or the value of a standard whereby it can be related to stated
references, usually national or International Standards, through an unbroken chain of comparisons all
having stated uncertainties
Note 1 to entry: This chain of comparisons is called a traceability chain.
3.37
uncertainty
parameter, associated with the result of a measurement, that characterizes the dispersion of the values
that could reasonably be attributed to the measurand
3.38
variable assignment
application of a calorific value for an assignment procedure based on measurement(s) at calorific value
station(s) to the gas passing one, or more, interfaces
Note 1 to entry: That applied calorific value may take into account the time taken for the gas to travel from
the calorific value station to the respective volume-measuring stations and other factors, to derive an average
calorific value for a network, a state reconstruction of the variation of calorific values through a network, etc.
3.39
zero floating point
position in a grid conveying gas where there is a boundary with different gas qualities on either side
3.40
non-plausible data
measurement data that are obviously wrong taking into account the measurement situation at a
measuring station and the gas flow situation
3.41
grid node
connection of two or more pipes in a gas grid, grid nodes typically exist at interfaces (entry/exit) or at
points where the pipe geometry changes
3.42
standard load profile
SLP
standard load profile (SLP) is a model to predict the expected hourly or daily energy consumption of
customers where the reading is taken only periodically (e.g. once per year)
4 Symbols and units
Symbol Meaning SI unit Customer unit
E energy MJ kWh
e energy flow rate MJ/s kWh/h
3 3
H calorific value MJ/m ; MJ/kg kWh/m
NOTE 1 Where the calorific value is in megajoules per cubic metre and the gas volume is in cubic me-
tres, or where the calorific value is in megajoules per kilogram and the gas mass is in kilograms, then
the calculated energy is in megajoules.
Where the calorific value is in kilowatt-hours per cubic metre and the gas volume is in cubic metres, or
where the calorific value is in kilowatt-hours per kilogram and the gas mass is in kilograms, then the
calculated energy is in kilowatt-hours.
To convert the number of megajoules to the number of kilowatt-hours, divide the number by 3,6.
M mass kg t
p pressure (absolute) Pa, kPa bar, mbar
3 3
Q quantity of gas m , kg ft
NOTE 2 When the quantity is given in cubic metres, it is necessary that it should be qualified by tem-
perature and pressure.
3 3
sq volume flow rate m /h, m /s
v
q mass flow rate kg/s, kg/h
m
T temperature (absolute) K
t time s, h, d s, h, d
V volume (gas) m
Z compression factor
ρ density kg/m
ϑ temperature °C °F
Subscripts
i inferior calorific value
j number of time intervals
6 © ISO 2018 – All rights reserved
n normal reference conditions (273,15 K; 101,325 kPa)
r ISO-recommended standard reference conditions (288,15 K; 101,325 kPa)
s superior calorific value
5 General Principles
The quantity of energy, E, contained in a given quantity of gas, Q, is given by the multiplication of the
calorific value, H, by the respective quantity of gas.
Energy may be either measured directly (see Figure 1) or calculated from the quantity and the calorific
value of the gas (see Figure 2).
Figure 1 — Energy-measurement scheme
Figure 2 — Energy-determination scheme
Generally, the quantity of gas is expressed as a volume and the calorific value is on a volumetric basis.
In order to achieve accurate determinations of energy, it is necessary that both the gas volume and
calorific value be under the same reference conditions. The determination of energy is based either
on the accumulation over time of calculation results from consecutive sets of calorific values and
the concurrent flow rate values, or on the multiplication of the total volume and the representative
(assigned) calorific value for that period.
Especially in situations of varying calorific values and when flow rates are determined at a place
different from that of the (representative) calorific value, the effect on the accuracy caused by the
difference in time between the determination of the flow rate and the calorific value shall be considered
(see Clause 11).
The gas volume may either be measured and reported as the volume under the ISO-recommended
standard reference conditions or be measured under some other conditions and converted to an
equivalent volume under the ISO-recommended standard reference conditions, using an appropriate
method of volume conversion. The method of volume conversion used at a specific gas-volume-
measuring station may require gas quality data determined at other places. For the purpose of this
document, the ISO-recommended standard reference conditions of 288,15 K and 101,325 kPa, as
defined in ISO 13443, should be used.
NOTE For the gas supply, other conditions can be used, corresponding to national standards or laws.
Methods for conversion between different conditions for dry natural gases are given in ISO 13443.
The calorific value may be measured at the gas-measuring station or at some other representative point
and assigned to the gas-measuring station. It is also possible for the quantity of gas and the calorific
value to be expressed on a mass basis.
This general principle of energy determination is extended in Clause 10 to those cases when the
quantity of gas is expressed on either a volumetric or a mass basis.
To achieve the calculation of the quantity of energy of the gas passing a gas-measuring station over a
period of time, the methods of energy determination in Clauses 7 to 10 are used. Such methods involve
an integration over the time period; that integration may be
— of the energy flow, or
— of the gas flow rate over time to obtain the quantity of gas, which is then multiplied by the
representative calorific value.
The method of integration may depend on contractual agreements or national legislation.
The general principles of energy determination in Clauses 7 to 10 are independent of the method with
which the integrations are carried out. The method of integration influences the uncertainty of the
determined energy; these effects are considered in Clause 11.
6 Gas measurement
6.1 General
The types of measuring devices and methods used in real measuring stations depend among other
things on
— the respective national requirements,
— the flow rate,
— the commercial value of the gas,
— the gas quality variations,
— the need for redundancy, and
— the instrument specification.
Only proven methods and measuring devices/products used at the respective interfaces should be
used. An overview of the techniques and procedures currently used in different countries is shown in
Annex A.
8 © ISO 2018 – All rights reserved
Methods used for flow and calorific value measurement shall be in accordance with standards,
contractual agreements and/or national legislation, as appropriate. If no national legislation exists, the
OIML recommendation R140 should be applied.
Action should be taken to identify and reconcile systematic effects. For example, use of different
national standards, regulations and/or operating procedures can introduce systematic differences;
contract partners should determine the appropriate means to overcome these differences.
The quality of the measurement results, in general, depends on the following factors:
— operating conditions;
— maintenance frequency and quality;
— calibration standards;
— sampling and clean-up;
— changes in gas composition;
— ageing of measurement devices.
A high accuracy can be achieved if the requirements fixed by the manufacturers and by officials are met
and all operating procedures for operating, calibration and maintenance are strictly observed.
6.2 Volume measurement
The volume flow-metering system of a natural-gas-measuring station consists of one or more meter
runs. Generally, the meters measure the gas volume flow under actual operating conditions. Standards
for orifice meters (ISO 5167-1) and turbine meters (ISO 9951) exist.
The selection of a flow-metering system for a specific application depends, as a minimum, on the
following:
— conditions of flow;
— flow-measuring range;
— operating conditions, especially operating pressure;
— acceptable pressure loss;
— required accuracy.
For natural-gas volume flow measurement, the instruments mostly used at the interfaces 1 to 6 (see
7.1) are shown in Annex A.
6.3 Calorific value measurement
6.3.1 Measurement techniques and sampling
A calorific-value measuring system consists of a sampling system and a measurement device taken
from one of the following groups:
a) direct measurement (e.g. by combustion calorimeters);
b) inferential measurement [e.g. by a gas chromatograph (GC)];
c) correlation techniques;
d) gas quality tracking using measured entities.
To achieve a high accuracy of calorific value measurement, representative sampling is required.
Guidelines are given in ISO 10715.
Depending on the measuring system, the operating procedures, the fluctuation of composition of the
gas, and/or the quantity of gas delivered, one of the following sampling techniques can be used:
— continuous direct sampling;
— periodical spot sampling;
— incremental sampling.
Samples are taken for either online analysis or offline analysis.
6.3.2 Direct measurement — Calorimetry
With direct measurement, natural gas at a constant flow rate is burned in an excess of air and the
energy released is transferred to a heat-exchange medium resulting in an increase in its temperature.
The calorific value of the gas is directly related to the temperature increase.
Calorimetry is used for interfaces 1 to 3 and 5. ISO 15971 gives details of the measurement of combustion
properties.
6.3.3 Inferential measurement
With inferential measurement, the calorific value shall be calculated from the gas composition in
accordance with ISO 6976.
The most widely used analytical technique is gas chromatography. Procedures for the determination of
the composition with defined uncertainty by gas chromatography are given in ISO 6974 (all parts). GC
measurement is used at interfaces 1 to 3 and 5.
6.3.4 Correlation techniques
Correlation techniques make use of the relationships between one or more physical properties and the
calorific value of the gas. Also, the principle of stoichiometric combustion can be used.
6.3.5 Pressure and temperature
Pressure and temperature measurements can be necessary for the conversion of the gas volume under
operating conditions to a volume under standard reference or normal conditions. Details are given in
ISO 15970.
6.3.6 Gas quality tracking
On the basis of input data (grid topology, gas quality, gas quantity, pressures), flow conditions
throughout the grid shall be determined using a flow mechanics calculation. On this basis, an individual
calorific value can be assigned to each interface.
6.4 Volume conversion
6.4.1 General
Conversion of a volume of natural gas measured under operating conditions to a volume under
reference or base conditions is based either on a gas pressure, temperature and compression factor
(pTZ-conversion) or on gas densities under operating and base conditions (density conversion).
For details, see Annex C, E.1 and E.2, ISO 12213 (all parts) and EN 12405-1.
10 © ISO 2018 – All rights reserved
6.4.2 Density
The density under reference conditions (sometimes referred to as normal, standard or base density)
can be required for conversion of volume data. Density under operating conditions may be measured
for mass-flow determination and volume conversion.
Details are given in ISO 15970.
6.4.3 Compression factor
For gas volume conversion, the compression factor is
— calculated from the gas composition using a molar analysis (see E.2 and ISO 12213-2),
— calculated using physical properties and some constituents (see E.1 and ISO 12213-3), or
— measured by a Z-meter.
Details are given in ISO 15970.
The compression factor under reference conditions may also be calculated according to ISO 6976.
Depending on the quantity of gas delivered and variations in pressure, temperature and gas composition
at the specific metering point, the compression factor either may be set constant or shall be calculated
from time to time.
The user of this document shall take account of the gas composition, especially with respect to the
molar relationships of the higher hydrocarbons to each other and at high pressure. Depending on the
gas composition and the pressure, methods for calculating the Z-factor on the basis of ISO 12213-2,
rather than on the basis of ISO 12213-3, should be considered to avoid systematic errors.
6.5 Calibration
Quality of calibrations has a significant impact on the trueness of a measurement result. The frequency
of the calibrations shall be determined according to the stability of the measurement devices.
Calibrations should be traceable to appropriate standards and reference materials.
A representative calibration should be performed under conditions close to those at which the meter
operates. For calorific measurement devices, calibration gases that are close to the expected calorific
value or composition of the gas to be measured (see, for example, ISO 15971) should be used.
If, upon verification of any measuring instrument used for energy-determination purposes, an agreed
deviation between the instrument reading and the corresponding value realized by a standard is
exceeded, a calibration of the measuring instrument shall be carried out in order either
— to make adjustments to the instrument that establishes the smallest possible difference between
the measured value and the value given by the standard, or
— to derive a correction that is applied to the measured value for subsequent periods to produce the
correct value.
The actual process of adjustment or correction may be either manual or automatic, depending on the
type of instrument.
If, at the calibration of the calorific-value-measuring device, a difference between measured and
certified values occurs, for subsequent periods a correction of the measured values or adjustment shall
be performed.
6.6 Data storage and transmission
All relevant data for determining energy shall be securely stored. The length of storage time and place
of storage shall take into account national regulations and/or contractual conditions.
The data incorporate
— information contributing to and/or consisting of the amount of energy supplied and, where available,
— information on the data validity or the functioning of the metering station (hardware and software).
For data transfer, safe procedures shall be taken to ensure the integrity of the data.
7 Energy determination
7.1 Interfaces
Natural gas custody transfer between contract parties is, in general, performed from the producer(s) or
gas storages to the end user via intermediate stages involving some or all of the following:
— gas transporter(s);
— regional distributors;
— local distribution company(ies).
Key
1 to 6 interface
a
If this entity exists.
Figure 3 — Possible interfaces for energy determination from producer(s) to end users
12 © ISO 2018 – All rights reserved
Key
1 to 6 interface
a
If this entity exists.
Figure 4 — Possible interfaces for energy determination from producer(s) to end users
including gas storages
The boxes numbere
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15112
Troisième édition
2018-11
Gaz naturel — Détermination de
l'énergie
Natural gas — Energy determination
Numéro de référence
©
ISO 2018
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et unités . 6
5 Principes généraux . 7
6 Mesurage du gaz . 8
6.1 Généralités . 8
6.2 Mesurage volumétrique . 9
6.3 Mesurage du pouvoir calorifique .10
6.3.1 Techniques de mesure et échantillonnage .10
6.3.2 Mesurage direct — Calorimétrie .10
6.3.3 Mesurage par déduction.10
6.3.4 Techniques de corrélation .10
6.3.5 Suivi de la qualité du gaz .10
6.4 Conversion de volume .11
6.4.1 Généralités .11
6.4.2 Masse volumique .11
6.4.3 Pression et température .11
6.4.4 Facteur de compression .11
6.5 Étalonnage .11
6.6 Stockage et transmission des données .12
7 Détermination de l'énergie .12
7.1 Interfaces .12
7.2 Méthodes de détermination de l'énergie .14
7.2.1 Détermination directe de l'énergie .14
7.2.2 Détermination indirecte de l'énergie .15
8 Stratégie et modes opératoires .17
8.1 Généralités .17
8.2 Stratégies de détermination de l'énergie .18
8.2.1 Stratégies pour des interfaces simples .19
8.3 Contrôles de vraisemblance .23
9 Méthodes d'attribution .25
9.1 Attribution fixe .25
9.1.1 Attribution fixe d'un pouvoir calorifique mesuré.25
9.1.2 Attribution fixe d'un pouvoir calorifique déclaré .26
9.2 Attribution variable .27
9.2.1 Entrée au niveau de deux postes différents ou plus avec point neutre .27
9.2.2 Entrée au niveau de deux postes différents ou plus avec mélange des flux
de gaz .28
9.3 Détermination du pouvoir calorifique représentatif .29
9.3.1 Moyenne arithmétique du pouvoir calorifique.29
9.3.2 Pouvoir calorifique moyen pondéré en quantité acheminée .29
9.3.3 Suivi de la qualité du gaz .29
10 Calcul des quantités d'énergie .32
10.1 Formules générales de calcul de l'énergie.32
10.2 Calcul des valeurs moyennes — Calcul à partir de pouvoirs calorifiques moyens et
de volumes cumulatifs .34
10.2.1 Moyenne arithmétique du pouvoir calorifique.34
10.2.2 Pouvoir calorifique moyen pondéré en quantité acheminée .34
10.3 Conversion de volume et conversion de volume en masse .34
10.4 Détermination de l'énergie sur la base des pouvoirs calorifiques déclarés .35
11 Exactitude au niveau du calcul de l'énergie .35
11.1 Exactitude .35
11.2 Calcul de l'incertitude .36
11.3 Erreur de justesse .37
12 Contrôle de la qualité et assurance de la qualité .38
12.1 Généralités .38
12.2 Vérification de l'évolution des données de mesure .38
12.3 Traçabilité .39
12.4 Valeurs de remplacement .39
Annexe A (informative) Principaux instruments et techniques de détermination de l'énergie .41
Annexe B (informative) Différentes évolutions possibles du pouvoir calorifique .46
Annexe C (informative) Conversion de volume et conversion de volume en masse .49
Annexe D (informative) Détermination incrémentale de l'énergie .50
Annexe E (informative) Exemples pratiques de conversion de volume et de calcul de la
quantité d'énergie .52
Annexe F (informative) Exemples pratiques de calcul du pouvoir calorifique moyen en
raison des différentes conditions de livraison .56
Annexe G (informative) Moyens de détermination des valeurs de remplacement .61
Annexe H (informative) Exemple de graphique de contrôle de vraisemblance .63
Annexe I (informative) Exemple de graphique portant sur les données brutes, la correction
des erreurs de justesse et le résultat final .64
Annexe J (informative) Détermination du pouvoir calorifique provenant d'un réservoir unique .66
Annexe K (informative) .68
Bibliographie .74
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
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 le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 193, Gaz naturel.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 15112:2011), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
— les Figures 7 et 8 ont été remaniées;
— l'Article 9 a été mis à jour;
— l'Annexe K a été ajoutée.
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.
Introduction
Depuis le début des années 1800, il était d'usage général de réaliser la vente et l'achat du gaz
manufacturé, puis du gaz naturel, sur une base volumétrique. Beaucoup de temps et d'efforts ont par
conséquent été consacrés au développement de moyens de mesure du débit.
En raison de la valeur croissante de l'énergie et des variations de la qualité du gaz, la facturation sur
la base de l'énergie thermique s'est désormais imposée entre parties contractantes et le besoin de
détermination du pouvoir calorifique par mesurage ou calcul a conduit à la mise au point de plusieurs
techniques. Cependant, on était loin d'établir une procédure normalisée décrivant le mode d'application
des éléments du pouvoir calorifique aux données débit-volume pour obtenir le contenu énergétique
d'un volume donné de gaz naturel.
La détermination de l'énergie est fréquemment nécessaire dès qu'il s'agit du comptage du gaz naturel,
de la phase de production jusqu'au consommateur final, en passant par les opérations de traitement. Le
présent document a été élaboré afin de couvrir les aspects relatifs à la production/transport ainsi qu'à
la distribution/utilisateur final. Elle renseigne l'utilisateur sur la manière de définir les unités d'énergie
pour les besoins de facturation, fondée sur le mesurage, le calcul ou les deux à la fois, afin d'améliorer le
degré de confiance dans les résultats entre parties contractantes.
Pour le présent document, d'autres normes peuvent être pertinentes notamment celles traitant du
gaz naturel, du mesurage du débit et du pouvoir calorifique et des modes de calcul et de traitement
des données relatives à la production, au transport et à la distribution du gaz et concernant l'achat, les
ventes ou les échanges de gaz naturel en tant que produit commercial.
Le présent document comprend onze annexes informatives.
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NORME INTERNATIONALE ISO 15112:2018(F)
Gaz naturel — Détermination de l'énergie
1 Domaine d'application
Le présent document fournit les moyens permettant de déterminer l'énergie du gaz naturel par
mesurage ou par calcul, et décrit les techniques associées et les mesures nécessaires à prendre. Le calcul
de l'énergie thermique est fondé sur le mesurage séparé de la quantité de gaz transféré, exprimée en
masse ou en volume, et sur son pouvoir calorifique mesuré ou calculé. Il fournit également les moyens
généraux permettant le calcul des incertitudes.
Seuls les systèmes actuellement utilisés sont décrits dans le document.
NOTE Qu'il s'agisse du secteur privé ou public, l'utilisation de tels systèmes dans le commerce peut
requérir l'approbation d'organismes d'agrément nationaux et il est alors nécessaire qu'ils soient conformes aux
dispositions de la loi.
Le présent document s'applique à tout poste de comptage de gaz, de la distribution intérieure au
transport à très haute pression.
Le recours à de nouvelles techniques est admis sous réserve de performances éprouvées équivalentes
ou supérieures aux techniques citées en référence dans le présent document.
Les systèmes de comptage de gaz ne sont pas abordés dans le présent document.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 6976, Gaz naturel — Calcul des pouvoirs calorifiques, de la masse volumique, de la densité relative et
des indices de Wobbe à partir de la composition
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
exactitude de mesure
étroitesse de l'accord entre une valeur mesurée et une valeur vraie d'un mesurande
[SOURCE: ISO/Guide 98-3:2008, définition B.2.14]
3.2
ajustage
opération amenant un instrument de mesure dans un état de
fonctionnement convenant à son utilisation
Note 1 à l'article: L'ajustage peut être automatique, semi-automatique ou manuel.
3.3
méthode d'attribution
méthode permettant de définir un pouvoir calorifique à appliquer au gaz
traversant des interfaces spécifiées ne disposant que de mesurages volumétriques
3.4
disponibilité
probabilité que le système de mesure ou qu'un instrument de mesure constituant une partie du système,
fonctionne, à tout moment, conformément aux spécifications
[SOURCE: EN 1776:1998]
3.5
erreur de justesse
différence systématique entre l'énergie vraie et l'énergie réelle déterminée du gaz traversant un poste
de comptage de gaz
3.6
étalonnage
ensemble des opérations qui définissent, dans des conditions spécifiées, la relation existant entre
les valeurs de grandeurs indiquées par un instrument ou une chaîne de mesurage, ou les valeurs
représentées par une mesure matérialisée ou un matériau de référence, et les valeurs correspondantes
obtenues sur des étalons
[SOURCE: ISO 14532:2014, définition 2.5.1.1, modifiée — La définition a été légèrement modifiée et les
Notes à l'article ont été supprimées.]
3.7
pouvoir calorifique supérieur
quantité d'énergie libérée sous forme de chaleur par la combustion complète dans l'air d'une quantité
spécifiée de gaz, de telle manière que la pression, p , à laquelle se produit la réaction demeure constante
et que tous les produits de combustion soient ramenés à la même température, T , que les réactifs,
tous les produits se trouvant à l'état gazeux, à l'exception de l'eau formée par la combustion qui est
condensée à l'état liquide à T
[SOURCE: ISO 14532:2014, définition 2.6.4.1, modifiée — La définition a été légèrement reformulée et
les Notes à l'article ont été supprimées.]
3.8
pouvoir calorifique inférieur
quantité d'énergie libérée sous forme de chaleur par la combustion complète dans l'air d'une quantité
spécifiée de gaz, de telle manière que la pression, p , à laquelle se produit la réaction demeure constante
et que tous les produits de combustion soient ramenés à la même température, T , que les réactifs, tous
les produits se trouvant à l'état gazeux
[SOURCE: ISO 14532:2014, définition 2.6.4.2, modifiée — La définition a été légèrement reformulée et
les Notes à l'article ont été supprimées.]
3.9
poste de mesurage du pouvoir calorifique
installation comprenant l'équipement nécessaire à la détermination du pouvoir calorifique du gaz
naturel dans la canalisation
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés
3.10
pouvoir calorifique ajusté
pouvoir calorifique mesuré à un poste de comptage en énergie et compensé pour tenir compte du temps
nécessaire au gaz pour parvenir au poste de mesurage de volume respectif
3.11
pouvoir calorifique corrigé
résultat de la correction d'un mesurage pour compenser une erreur systématique
3.12
pouvoir calorifique déclaré
pouvoir calorifique déclaré avant son application aux interfaces pour les besoins de la détermination de
l'énergie
3.13
pouvoir calorifique représentatif
pouvoir calorifique réputé approcher suffisamment le pouvoir calorifique réel au niveau d'une interface
3.14
zone de facturation
ensemble d'interfaces où la même méthode de détermination de l'énergie est utilisée
3.15
conversion
détermination du volume dans des conditions de référence à partir du volume dans des conditions
de service
3.16
correction
valeur ajoutée algébriquement au résultat brut d'un mesurage pour compenser une erreur systématique
Note 1 à l'article: La correction est égale à l'opposé de l'erreur systématique estimée.
Note 2 à l'article: Puisque l'erreur systématique ne peut pas être connue parfaitement, la correction ne peut pas
être complète; voir Annexe I.
3.17
facteur de correction
facteur numérique par lequel on multiplie le résultat brut d'un mesurage pour compenser une erreur
systématique
Note 1 à l'article: Puisque l'erreur systématique ne peut pas être connue parfaitement, la correction ne peut pas
être complète; voir Annexe I.
3.18
détermination
ensemble d'opérations exécutées sur un objet afin de fournir des informations qualitatives ou
quantitatives relatives à cet objet
Note 1 à l'article: Dans le présent document, le terme « détermination » n'est employé que dans son acception
quantitative.
3.19
mesurage direct
mesurage d'une propriété à partir de grandeurs qui, en principe, définissent cette propriété
Note 1 à l'article: Par exemple, la détermination du pouvoir calorifique d'un gaz par mesurage thermoélectrique
de l'énergie dégagée sous forme de chaleur pendant la combustion d'une quantité connue de ce gaz.
[SOURCE: ISO 14532:2014, définition 2.2.1.2, modifiée — Le mot « that » a été remplacé par « which » en
anglais dans la définition.]
3.20
énergie
produit de la quantité de gaz (masse ou volume) et du pouvoir calorifique dans des conditions données
Note 1 à l'article: L'énergie peut être appelée quantité d'énergie.
Note 2 à l'article: La quantité d'énergie est généralement exprimée en mégajoules.
3.21
détermination de l'énergie
détermination quantitative de la quantité d'énergie dégagée d'une quantité de gaz fondée sur le
mesurage ou le calcul en utilisant des valeurs mesurées
3.22
débit d'énergie
énergie du gaz traversant une section, divisée par une unité de temps
Note 1 à l'article: Le débit d'énergie est généralement exprimé en mégajoules par seconde.
3.23
attribution fixe
application sans modification du pouvoir calorifique, mesurée à un poste spécifique de mesurage du
pouvoir calorifique, ou du pouvoir calorifique préalablement déclaré au gaz traversant une ou plusieurs
interfaces
3.24
transporteur de gaz
société assurant l'acheminement du gaz d'un endroit à l'autre par canalisations
3.25
suivi de la qualité du gaz
détermination des propriétés de qualité du gaz (par exemple, le pouvoir calorifique) aux points de
sortie d'un réseau de gaz, fondée sur le calcul du débit; ce calcul nécessite l'utilisation des données
topologiques, des données de qualité du gaz aux points d'entrée, des données volumétriques aux points
d'entrée et de sortie, et des pressions du réseau comme informations d'entrée
3.26
interface
emplacement sur une canalisation de transport ou de fourniture de gaz où s'effectue un changement de
propriétaire ou un transfert physique du gaz
Note 1 à l'article: Une interface dispose généralement d'un poste de comptage en énergie associé.
3.27
société locale de distribution
LDC
société livrant du gaz à des clients industriels, commerciaux et/ou domestiques
3.28
poste de comptage en énergie
installation comprenant tous les équipements y compris la tuyauterie d'entrée et de sortie ainsi que les
robinets d'isolement et toute structure enveloppant l'équipement, utilisée pour le mesurage du gaz lors
de son transfert
[SOURCE: EN 1776:1998]
3.29
système de mesure
ensemble complet d'instruments de mesure et d'équipements auxiliaires assemblés pour réaliser des
mesures spécifiées
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, définition 3.2, modifiée — La définition a été légèrement reformulée.]
4 © ISO 2018 – Tous droits réservés
3.30
instrument de mesure
dispositif utilisé pour faire des mesurages, seul ou associé à un ou plusieurs dispositifs annexes
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, définition 3.1, modifiée — La définition a été légèrement reformulée.]
3.31
vraisemblance (plausibilité)
propriété pour une valeur d'être dans des limites raisonnables
3.32
producteur
société assurant l'extraction du gaz naturel brut des gisements qui, après traitement et mesurage
(d'ordre fiscal), est livré sous forme de gaz naturel sec au système de transport
3.33
distributeur régional
société assurant l'acheminement du gaz aux sociétés locales de distribution et/ou aux clients industriels,
commerciaux ou domestiques
3.34
client domestique
personne qui occupe des locaux entièrement ou partiellement alimentés en gaz, ce gaz n'étant destiné à
aucune utilisation professionnelle, commerciale ou industrielle
3.35
erreur systématique
moyenne qui résulte d'un nombre de mesurages répétés du même mesurande effectués sous des
conditions de répétabilité, moins une valeur vraie du mesurande
3.36
traçabilité
propriété du résultat d'un mesurage ou de la valeur d'un étalon telle qu'il puisse être relié à des
références déterminées, généralement des étalons nationaux ou internationaux, à travers une chaîne
ininterrompue de comparaisons ayant toutes des incertitudes déclarées
Note 1 à l'article: Cette chaîne de comparaisons est appelée chaîne de traçabilité.
3.37
incertitude
paramètre, associé au résultat d'un mesurage, qui caractérise la dispersion des valeurs qui pourraient
être raisonnablement attribuées à un mesurande
3.38
attribution variable
application d'un pouvoir calorifique, dans une procédure d'attribution fondée sur un ou plusieurs
mesurages au niveau d'un ou plusieurs postes de mesurage du pouvoir calorifique, au gaz traversant
une ou plusieurs interfaces
Note 1 à l'article: Ce pouvoir calorifique appliqué peut tenir compte du temps que prend le gaz pour être acheminé
du poste de mesurage du pouvoir calorifique aux postes de comptage du volume correspondant ainsi que d'autres
facteurs, pour calculer un pouvoir calorifique moyen pour un réseau, une reconstitution de l'état de la variation
du pouvoir calorifique à travers un réseau, etc.
3.39
point neutre
position, dans un réseau d'acheminement de gaz, où se situe la frontière entre différentes qualités de gaz
3.40
données erronées
données de mesure qui sont manifestement erronées compte tenu des conditions de mesurage à la
station de comptage et des conditions de débit du gaz
3.41
nœud de réseau
connexion de deux canalisations ou plus dans un réseau de gaz; les nœuds de réseau sont généralement
présents au niveau des interfaces (entrée/sortie) ou aux points où la géométrie des canalisations change
3.42
profil de charge standard
SLP
modèle permettant de prédire la consommation énergétique horaire ou journalière des clients, lorsque
les relevés sont réalisés de façon périodique uniquement (par exemple, une fois par an)
4 Symboles et unités
Symbole Signification Unité SI Unité client
E énergie MJ kWh
e débit d'énergie MJ/s kWh/h
3 3
H pouvoir calorifique MJ/m ; MJ/kg kWh/m
NOTE 1 Lorsque le pouvoir calorifique est donné en mégajoules par mètre cube et le volume
du gaz en mètres cubes, ou que le pouvoir calorifique est donné en mégajoules par kilogramme et la
masse du gaz en kilogrammes, l'énergie calculée est alors exprimée en mégajoules.
Lorsque le pouvoir calorifique est donné en kilowattheures par mètre cube et le volume du gaz en
mètres cubes ou que le pouvoir calorifique est donné en kilowattheures par kilogramme, et la masse
du gaz en kilogrammes, l'énergie calculée est alors exprimée en kilowattheures.
Pour convertir des mégajoules en kilowattheures, diviser par 3,6.
M masse kg t
p pression (absolue) Pa, kPa bar, mbar
3 3
Q quantité de gaz m , kg ft
NOTE 2 Lorsque la grandeur est donnée en m , il convient qu'elle soit associée à des conditions
de température et de pression.
3 3
sq débit volumique m /h, m /s
v
q débit massique kg/s, kg/h
m
T température (absolue) K
t temps s, h, j s, h, j
V volume (gaz) m
Z facteur de compression
ρ masse volumique kg/m
ϑ température °C °F
6 © ISO 2018 – Tous droits réservés
Indices
i inférieur (pouvoir calorifique)
j nombre d'intervalles de temps
n conditions de référence normales (273,15 K; 101,325 kPa)
r conditions de référence standard recommandées par l'ISO (288,15 K;
101,325 kPa)
s supérieur (pouvoir calorifique)
5 Principes généraux
La quantité d'énergie, E, contenue dans une quantité de gaz donnée, Q, est obtenue par multiplication du
pouvoir calorifique, H, par la quantité de gaz correspondante.
L'énergie peut être directement mesurée (voir Figure 1) ou calculée à partir de la quantité de gaz et du
pouvoir calorifique de celui-ci (voir Figure 2).
Figure 1 — Schéma de mesure de l'énergie
Figure 2 — Schéma de détermination de l'énergie
La quantité de gaz est généralement exprimée en volume et le pouvoir calorifique est donné sur une
base volumique. Pour une détermination de l'énergie exacte, il est nécessaire que le volume du gaz
ainsi que le pouvoir calorifique soient exprimés par rapport aux mêmes conditions de référence. La
détermination de l'énergie est fondée soit sur l'accumulation dans le temps de résultats de calcul à
partir d'ensembles successifs de pouvoirs calorifiques et des valeurs de débit simultanées, soit sur la
multiplication du volume total et du pouvoir calorifique représentatif (affecté) pour la même période.
Dans les situations particulièrement marquées par une variation du pouvoir calorifique et lorsque les
débits et le pouvoir calorifique (représentatif) sont déterminés à des endroits différents, l'effet sur
l'exactitude dû au décalage dans le temps entre la détermination du débit et celle du pouvoir calorifique
doit être pris en considération (voir Article 11).
Le volume de gaz peut être mesuré et déclaré en tant que volume exprimé dans les conditions de
référence standard recommandées par l'ISO, ou il peut être mesuré dans certaines autres conditions
et converti en un volume équivalent exprimé dans les conditions de référence standard recommandées
par l'ISO, en utilisant une méthode appropriée de conversion de volume. La méthode de conversion
de volume utilisée au niveau d'un poste de mesurage du volume de gaz peut nécessiter des données
relatives à la qualité du gaz déterminées à d'autres endroits. Pour les besoins du présent document,
il convient d'utiliser les conditions de référence standard recommandées par l'ISO et correspondant
à 288,15 K et à 101,325 kPa, telles que définies dans l'ISO 13443.
NOTE Pour la fourniture de gaz, d'autres conditions peuvent être utilisées, conformément aux normes ou
lois nationales. Les méthodes de conversion entre grandeurs déterminées dans des conditions différentes sont
données dans l'ISO 13443.
Le pouvoir calorifique peut être mesuré au niveau du poste de comptage de gaz ou à n'importe quel
autre point représentatif affecté au poste de comptage de gaz. Il est également possible d'exprimer la
quantité de gaz en masse et le pouvoir calorifique sur une base massique.
Ce principe général de détermination de l'énergie s'applique également aux cas cités dans l'Article 10 où
la quantité de gaz est exprimée sur une base volumique ou une base massique.
Pour calculer la quantité d'énergie du gaz traversant un poste de comptage de gaz pendant une période
de temps donnée, les méthodes de détermination de l'énergie décrites aux Articles 7 à 10 sont utilisées.
Ces méthodes font intervenir une opération d'intégration pendant une période de temps donnée; cette
intégration peut concerner:
— le débit d'énergie; ou
— le débit de gaz dans le temps pour obtenir la quantité de gaz, laquelle est ensuite multipliée par le
pouvoir calorifique représentatif.
La méthode d'intégration peut être soumise à des accords contractuels ou à une législation nationale.
Les principes généraux de détermination de l'énergie évoqués aux Articles 7 à 10 sont indépendants de
la méthode avec laquelle les intégrations sont effectuées. La méthode d'intégration a une influence sur
l'incertitude concernant l'énergie déterminée; ces effets sont abordés à l'Article 11.
6 Mesurage du gaz
6.1 Généralités
Le type de dispositifs et de méthodes de mesure utilisés dans les postes de comptage réels dépend,
entre autres:
— des exigences nationales respectives;
— du débit;
— de la valeur marchande du gaz;
— des variations de la qualité du gaz;
— du besoin de redondance; et
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— de la spécification relative aux instruments.
Il convient de ne recourir qu'à des méthodes et des dispositifs/produits de mesure éprouvés au
niveau des interfaces correspondantes. L'Annexe A donne un aperçu général des techniques et modes
opératoires actuellement mis en œuvre dans différents pays.
Les méthodes de mesure du débit et du pouvoir calorifique doivent être conformes à des normes,
accords contractuels et/ou une législation nationale, suivant le cas. À défaut de législation nationale, il
convient d'appliquer la recommandation R140 de l'OIML.
Il convient d'entreprendre une action afin d'identifier et faire concorder des effets systématiques. Par
exemple, l'utilisation de différentes normes et réglementations nationales et/ou de modes opératoires
divers peut introduire des différences systématiques; il convient que les parties contractantes
déterminent le moyen adéquat permettant de surmonter ces différences.
La qualité des résultats d'un mesurage dépend généralement des facteurs suivants:
— les conditions de fonctionnement;
— la fréquence et la qualité de la maintenance;
— l'étalonnage et les étalons;
— l'échantillonnage/le nettoyage;
— les changements affectant la composition du gaz;
— le vieillissement des dispositifs de mesure.
Il est possible d'atteindre un haut degré d'exactitude, lorsque les exigences définies par les fabricants et
les organismes officiels sont observées et que tous les modes opératoires destinés à la mise en œuvre,
l'étalonnage et la maintenance sont suivis à la lettre.
6.2 Mesurage volumétrique
Le système de mesure de débit volumique d'un poste de comptage de gaz naturel comporte un ou
plusieurs tronçons de comptage. Généralement, les compteurs mesurent le débit volumique du gaz
dans les conditions effectives d'exploitation. Des normes traitant des compteurs à diaphragme
déprimogènes (ISO 5167-1) et des compteurs à turbine (ISO 9951) sont disponibles.
Le choix d'un système de débitmétrie destiné à une application spécifique dépend au moins:
— des conditions d'écoulement;
— de l'étendue de mesure du débit;
— des conditions de service (d'exploitation), et plus particulièrement de la pression de service;
— de la perte de charge acceptable;
— de l'exactitude requise;
Pour le mesurage du débit volumique du gaz naturel, les instruments les plus couramment utilisés au
niveau des interfaces 1 à 6 (voir 7.1) sont présentés dans l'Annexe A.
6.3 Mesurage du pouvoir calorifique
6.3.1 Techniques de mesure et échantillonnage
Un système de mesure du pouvoir calorifique se compose d'un système d'échantillonnage et d'un
dispositif de mesure appartenant à l'un des groupes suivants:
a) mesurage direct (par exemple calorimétrie avec combustion du gaz);
b) mesurage par déduction (par exemple chromatographie en phase gazeuse – CPG);
c) techniques de corrélation;
d) suivi de la qualité du gaz à l'aide d'entités mesurées.
Un haut degré d'exactitude dans le mesurage du pouvoir calorifique nécessite un prélèvement
d'échantillons représentatifs. L'ISO 10715 fournit des lignes directrices à cet effet.
Selon le système de mesure, les modes opératoires, la fluctuation de la composition du gaz, et/ou la
quantité de gaz fournie, l'une des techniques d'échantillonnage suivantes peut être utilisée:
— échantillonnage direct en continu;
— échantillonnage périodique ponctuel;
— échantillonnage incrémental.
Les échantillons sont prélevés pour les besoins d'une analyse directe ou d'une analyse indirecte.
6.3.2 Mesurage direct — Calorimétrie
Lors du mesurage direct, le gaz naturel à un débit constant est brûlé dans un excès d'air et l'énergie
libérée est transférée à un fluide de transfert de chaleur provoquant une hausse de sa température. Le
pouvoir calorifique du gaz est directement corrélé à la hausse de température.
La calorimétrie est utilisée pour les interfaces 1 à 3 et 5. L'ISO 15971 fournit des éléments de détails
relatifs au mesurage des propriétés de combustion.
6.3.3 Mesurage par déduction
Lors du mesurage par déduction, le pouvoir calorifique doit être calculé à partir de la composition du
gaz conformément à l'ISO 6976.
La technique d'analyse la plus répandue est la chromatographie en phase gazeuse. L'ISO 6974 (toutes
les parties) décrit des modes opératoires destinés à la détermination de la composition avec une
incertitude définie par chromatographie en phase gazeuse. Le mesurage par chromatographie en phase
gazeuse (CPG) est utilisé au niveau des interfaces 1 à 3 et 5.
6.3.4 Techniques de corrélation
Les techniques de corrélation font appel aux relations entre une ou plusieurs propriétés physiques et
le pouvoir calorifique du gaz. En outre, le principe de la combustion stœchiométrique peut être utilisé.
6.3.5 Suivi de la qualité du gaz
À partir des données d'entrée (topologie du réseau, qualité du gaz, quantité de gaz, pressions), les
conditions d'écoulement dans le réseau doivent être déterminées à l'aide d'un calcul de mécanique des
fluides. Un pouvoir calorifique individuel peut ainsi être attribué à chaque interface.
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6.4 Conversion de volume
6.4.1 Généralités
La conversion d'un volume de gaz naturel, mesuré dans les conditions de service, en un volume dans les
conditions de référence ou de base est fondée sur la pression, la température et le facteur de compression
du gaz (conversion pTZ) ou sur les masses volumiques du gaz dans les conditions de service et de base
(conversion de la masse volumique).
Pour de plus amples informations, voir l'Annexe C, E.1 et E.2, l'ISO 12213 (toutes les parties) et
l'EN 12405-1.
6.4.2 Masse volumique
La masse volumique dans les conditions de référence (parfois désignée par normale, standard ou
de base) peut être nécessaire à la conversion de données de volume. La masse volumique dans les
conditions de service peut être mesurée pour les besoins de détermination de débit massique et de la
conversion de volume.
De plus amples informations sont données dans l'ISO 15970.
6.4.3 Pression et température
Les mesurages de la pression et de la température peuvent être nécessaires à la conversion du volume
de gaz dans les conditions de service en un volume dans les conditions de référence standard ou les
conditions normales. De plus amples informations sont données dans l'ISO 15970.
6.4.4 Facteur de compression
Pour la conversion de volume de gaz, le facteur de compression est calculé:
— à partir de la composition du gaz par analyse de la composition molaire (voir E.2 et ISO 12213-2);
— au moyen des caractéristiques physiques et en utilisant certains constitu
...
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