ISO 15971:2008
(Main)Natural gas — Measurement of properties — Calorific value and Wobbe index
Natural gas — Measurement of properties — Calorific value and Wobbe index
ISO 15971:2008 concerns the measurement of calorific value of natural gas and natural gas substitutes by non‑separative methods, i.e. methods that do not involve the determination of the gas composition, nor calculations from it. ISO 15971:2008 describes the principles of operation of a variety of instruments in use for this purpose, and provides guidelines for the selection, evaluation, performance assessment, installation and operation of these. Calorific values can be expressed on a mass basis, a molar basis or, more commonly, a volume basis. The working range for superior calorific value of natural gas, on the volume basis, is usually between 30 MJ/m3 and 45 MJ/m3 at standard reference conditions (see ISO 13443). The corresponding range for the Wobbe index is usually between 40 MJ/m3 and 60 MJ/m3. ISO 15971:2008 neither endorses nor disputes the claims of any commercial manufacturer for the performance of an instrument. Its central thesis is that fitness-for-purpose in any particular application (defined in terms of a set of specific operational requirements) can be assessed only by means of a well-designed programme of experimental tests. Guidelines are provided for the proper content of these tests.
Gaz naturel — Mesurage des propriétés — Pouvoir calorifique et indice de Wobbe
L'ISO 15971:2008 concerne le mesurage du pouvoir calorifique du gaz naturel et de produits de substitution du gaz naturel par des méthodes non séparatives, c'est-à-dire des méthodes qui n'impliquent pas la détermination de la composition du gaz, ni le calcul à partir de celle-ci. Elle décrit les principes de fonctionnement d'une diversité d'instruments utilisés à cet effet, et elle fournit des lignes directrices pour leur sélection, évaluation, évaluation de performance, installation et fonctionnement. Les pouvoirs calorifiques peuvent être exprimés sur une base massique, molaire ou, plus communément, volumique. La plage de travail pour le pouvoir calorifique supérieur du gaz naturel, sur une base volumique, est généralement comprise entre 30 MJ/m3 et 45 MJ/m3 dans les conditions de référence standard (voir l'ISO 13443). La plage correspondante de l'indice de Wobbe est généralement comprise entre 40 MJ/m3 et 60 MJ/m3. L'ISO 15971:2008 ne cautionne ni ne conteste les revendications d'un quelconque constructeur commercial pour la performance d'un instrument. Sa thèse centrale est que l'adaptation à un usage dans une quelconque application particulière (définie en termes d'un ensemble d'exigences opérationnelles spécifiques) ne peut être évaluée qu'au moyen d'un programme bien conçu d'essais expérimentaux. Des lignes directrices sont fournies pour le contenu correct de ces essais.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15971
First edition
2008-12-15
Natural gas — Measurement of
properties — Calorific value and Wobbe
index
Gaz naturel — Mesurage des propriétés — Pouvoir calorifique et indice
de Wobbe
Reference number
©
ISO 2008
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
3.1 Calorific value and Wobbe index . 1
3.2 Water content of gas . 2
3.3 Performance classification . 2
3.4 Terms from metrology. 3
4 Principles of measurement. 4
4.1 Introduction . 4
4.2 Direct combustion calorimetry. 5
4.3 Indirect methods. 5
4.4 Inferential methods. 6
5 Performance assessment and acceptance tests. 7
5.1 Performance assessment for instrument selection. 7
5.2 Factory and site acceptance tests . 20
6 Sampling and installation guidelines . 21
6.1 Sampling. 21
6.2 Installation guidelines . 22
7 Calibration . 25
7.1 Calibration procedures. 25
7.2 Calibration gases. 26
8 Verification . 27
8.1 Verification procedures. 27
8.2 Verification gases . 28
9 Maintenance . 29
9.1 Preventive maintenance. 29
9.2 Corrective maintenance . 29
10 Quality control. 29
10.1 General. 29
10.2 Environmental parameters and ancillary equipment. 31
10.3 Instrumental factors . 32
Annex A (normative) Symbols and units. 33
Annex B (informative) Examples of type-approval and technical specifications. 34
Annex C (informative) Class 0 mass-basis calorimetry . 36
Annex D (informative) Direct combustion calorimetry. 40
Annex E (informative) Stoichiometric combustion devices. 43
Annex F (informative) Effect of non-alkane gases on stoichiometric combustion devices. 47
Annex G (informative) Measurement of Wobbe index. 48
Bibliography . 49
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 15971 was prepared by Technical Committee ISO/TC 193, Natural gas.
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Introduction
The amount of energy delivered by a flowing natural gas is often determined as the product of the volume
delivered and the calorific value per unit volume of the gas. It is, therefore, important to have available
standardized methods of determining the calorific value. In many cases, it is possible to calculate the calorific
value of natural gas, with sufficient accuracy, given the composition (see ISO 6976). However, it is also
possible, and sometimes a preferred alternative, to measure calorific value using any one of several
techniques that do not require a compositional analysis. The methods currently in use, and the many factors
that it is necessary to address in the selection, evaluation, performance assessment, installation and operation
of a suitable instrument, are detailed herein. The measurement of the Wobbe index, a property closely related
to calorific value, is discussed briefly in an informative annex, but is not considered in detail in the normative
parts of this International Standard.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15971:2008(E)
Natural gas — Measurement of properties — Calorific value and
Wobbe index
1 Scope
This International Standard concerns the measurement of calorific value of natural gas and natural gas
substitutes by non-separative methods, i.e. methods that do not involve the determination of the gas
composition nor calculation from it. It describes the principles of operation of a variety of instruments in use for
this purpose, and provides guidelines for the selection, evaluation, performance assessment, installation and
operation of these.
Calorific values can be expressed on a mass basis, a molar basis or, more commonly, a volume basis. The
working range for superior calorific value of natural gas, on the volume basis, is usually between 30 MJ/m
and 45 MJ/m at standard reference conditions (see ISO 13443). The corresponding range for the Wobbe
3 3
index is usually between 40 MJ/m and 60 MJ/m .
This International Standard neither endorses nor disputes the claims of any commercial manufacturer for the
performance of an instrument. Its central thesis is that fitness-for-purpose in any particular application (defined
in terms of a set of specific operational requirements) can be assessed only by means of a well-designed
programme of experimental tests. Guidelines are provided for the proper content of these tests.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 6976:1995, Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from
composition
ISO 14532: 2001, Natural gas — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1 Calorific value and Wobbe index
3.1.1
superior calorific value
amount of heat that would be released by the complete combustion in air of a specified quantity of gas (on a
molar, mass or volume basis), 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
See ISO 6976.
3.1.2
inferior calorific value
amount of heat that would be released by the complete combustion in air of a specified quantity of gas (on a
molar, mass or volume basis), 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
See ISO 6976.
3.1.3
Wobbe index
superior calorific value on a volumetric basis at specified reference conditions, divided by the square root of
the relative density at the same specified metering reference conditions
See ISO 6976.
3.1.4
standard reference conditions
temperature, T = 288,15 K, and (absolute) pressure, p = 101,325 kPa, for the real dry gas
See ISO 13443.
NOTE Standard reference (or base) conditions of temperature, pressure and humidity (state of saturation) are
defined for use only in natural gas and similar applications. For the calorific value on a volumetric basis, these conditions
apply to both the metering and combustion of the gas. In the expression of physical quantities throughout this International
Standard, these standard reference conditions as defined in ISO 13443 are taken to apply.
3.2 Water content of gas
3.2.1
saturated gas
natural gas which, at the specified conditions of temperature and pressure, is at its water dew-point
3.2.2
dry gas
natural gas which does not contain water vapour at a mole fraction greater than 0,000 05
See ISO 6976.
3.2.3
partially saturated or wet gas
natural gas which contains an amount of water vapour between that of the saturated gas and that of the dry
ga
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15971
Première édition
2008-12-15
Gaz naturel — Mesurage des
propriétés — Pouvoir calorifique et indice
de Wobbe
Natural gas — Measurement of properties — Calorific value and Wobbe
index
Numéro de référence
©
ISO 2008
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
3.1 Pouvoir calorifique et indice de Wobbe . 1
3.2 Teneur en eau du gaz . 2
3.3 Classification de performance . 2
3.4 Termes de métrologie. 3
4 Principe de mesurage. 4
4.1 Introduction . 4
4.2 Calorimétrie de combustion directe . 5
4.3 Méthodes indirectes . 6
4.4 Méthodes par déduction . 7
5 Évaluation de performance et essais de réception. 7
5.1 Évaluation de performance pour la sélection de l'instrument . 8
5.2 Essais de réception en usine et sur site . 22
6 Lignes directrices pour l'échantillonnage et l'installation . 24
6.1 Échantillonnage . 24
6.2 Lignes directrices d'installation. 25
7 Étalonnage. 28
7.1 Procédures d'étalonnage . 28
7.2 Gaz d'étalonnage . 30
8 Vérification . 30
8.1 Procédures de vérification. 30
8.2 Gaz de vérification. 32
9 Maintenance . 32
9.1 Maintenance préventive . 32
9.2 Maintenance corrective. 32
10 Contrôle qualité. 33
10.1 Généralités . 33
10.2 Paramètres environnementaux et équipement auxiliaire. 35
10.3 Facteurs instrumentaux . 36
Annexe A (normative) Symboles et unités . 37
Annexe B (informative) Exemples de spécification d'homologation de type et de spécification
technique . 38
Annexe C (informative) Calorimétrie de classe 0 sur une base massique. 40
Annexe D (informative) Calorimétrie de combustion directe. 44
Annexe E (informative) Dispositifs de combustion stœchiométrique. 47
Annexe F (informative) Effet des gaz non alcanes sur les dispositifs de combustion
stœchiométrique. 51
Annexe G (informative) Mesurage de l'indice de Wobbe . 52
Bibliographie . 53
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée 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.
L'ISO 15971 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 193, Gaz naturel.
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
Introduction
La quantité d'énergie fournie par un gaz naturel en circulation est souvent déterminée comme étant le produit
du volume fourni et du pouvoir calorifique par unité de volume du gaz. Il est donc important de disposer de
méthodes normalisées de détermination du pouvoir calorifique. Dans de nombreux cas, il est possible de
calculer le pouvoir calorifique d'un gaz naturel, avec une précision suffisante, si l'on en connaît la composition
(voir l'ISO 6976). Cependant, il est également possible, et il s'agit parfois d'un choix privilégié, de mesurer le
pouvoir calorifique à l'aide de l'une des nombreuses techniques qui ne nécessitent pas une analyse de la
composition. Le présent document détaille des méthodes actuellement utilisées ainsi que de nombreux
facteurs qu'il est nécessaire d'aborder pour la sélection, l'évaluation, l'évaluation de performance, l'installation
et le fonctionnement d'un instrument approprié. Le mesurage de l'indice de Wobbe, une propriété étroitement
liée au pouvoir calorifique, est brièvement exposé dans une annexe informative mais n'est pas examiné dans
le détail dans les parties normatives de la présente Norme internationale.
NORME INTERNATIONALE ISO 15971:2008(F)
Gaz naturel — Mesurage des propriétés — Pouvoir calorifique
et indice de Wobbe
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale concerne le mesurage du pouvoir calorifique du gaz naturel et de produits
de substitution du gaz naturel par des méthodes non séparatives, c'est-à-dire des méthodes qui n'impliquent
pas la détermination de la composition du gaz ni le calcul à partir de celle-ci. Elle décrit les principes de
fonctionnement d'une diversité d'instruments utilisés à cet effet, et elle fournit des lignes directrices pour leur
sélection, évaluation, évaluation de performance, installation et fonctionnement.
Les pouvoirs calorifiques peuvent être exprimés sur une base massique, molaire ou, plus communément,
volumique. La plage de travail pour le pouvoir calorifique supérieur du gaz naturel, sur une base volumique,
3 3
est généralement comprise entre 30 MJ/m et 45 MJ/m dans les conditions de référence standard
(voir l'ISO 13443). La plage correspondante de l'indice de Wobbe est généralement comprise entre 40 MJ/m
et 60 MJ/m .
La présente Norme internationale ne cautionne ni ne conteste les revendications d'un quelconque
constructeur commercial pour la performance d'un instrument. Sa thèse centrale est que l'adaptation à un
usage dans une quelconque application particulière (définie en termes d'un ensemble d'exigences
opérationnelles spécifiques) ne peut être évaluée qu'au moyen d'un programme bien conçu d'essais
expérimentaux. Des lignes directrices sont fournies pour le contenu correct de ces essais.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application 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 6976:1995, Gaz naturel — Calcul du pouvoir calorifique, de la masse volumique, de la densité relative et
de l'indice de Wobbe à partir de la composition
ISO 14532:2001, Gaz naturel — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1 Pouvoir calorifique et indice de Wobbe
3.1.1
pouvoir calorifique supérieur
quantité de chaleur qui serait libérée par la combustion complète dans l'air d'une quantité spécifiée de gaz
(sur une base molaire, massique ou volumique), 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
spécifiée, 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
Voir l'ISO 6976.
3.1.2
pouvoir calorifique inférieur
quantité de chaleur qui serait libérée par la combustion complète dans l'air d'une quantité spécifiée de gaz
(sur une base molaire, massique ou volumique), 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
spécifiée, T, que les réactifs, tous les produits se trouvant à l'état gazeux
Voir l'ISO 6976.
3.1.3
indice de Wobbe
quotient, sur une base volumique aux conditions de référence spécifiées, du pouvoir calorifique supérieur par
la racine carrée de la densité relative dans
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.