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摘要：為滿足天然氣流量計算機(jī)的檢定和校準(zhǔn)需求，完善企業(yè)天然氣流量量值溯源和傳遞體系，中國石化研究并建立了一套流量計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)裝置。首次提出了信號通道檢定和計算軟件檢定的雙重檢定模式，滿足了不同型號和種類流量計算機(jī)的需求。在設(shè)備選型方面，選用高精度的多功能校驗儀作為標(biāo)準(zhǔn)器，選用FlowbossS600+流量計算機(jī)作為核查標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了對不同信號傳輸類型流量計算機(jī)的檢定。通過測試實驗和不確定度評定，該標(biāo)準(zhǔn)裝置流量測量不確定度優(yōu)于0.14%(k=2)。
0引言
　　隨著天然氣計量技術(shù)的發(fā)展，天然氣計量分輸站已相繼采用流量計算機(jī)來采集流量計及相關(guān)的溫度、壓力、組分和密度等參數(shù)，通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換處理，按照有關(guān)的規(guī)程規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計算出天然氣的流量計量數(shù)據(jù)，并利用這一數(shù)據(jù)作為貿(mào)易結(jié)算憑證。為了保證貿(mào)易結(jié)算準(zhǔn)確可靠，GB/T18603—2014《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》對流量計算機(jī)檢定(校準(zhǔn))提出了明確的要求，需要對流量計算機(jī)的現(xiàn)場信號采集及轉(zhuǎn)換通道的誤差進(jìn)行檢定(校準(zhǔn))，對流量計算機(jī)所計量的天然氣按照什么標(biāo)準(zhǔn)(或規(guī)程)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置都需檢查核算。為了適應(yīng)量傳需要，參考JJG1003《流量計算機(jī)》檢定規(guī)程建立了一套天然氣流量計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)裝置。
1裝置的原理與技術(shù)指標(biāo)
1.1工作原理及組成
　　流量計算機(jī)可實時地接收溫度、壓力、流量的電信號，對流量測量值進(jìn)行溫度、壓力修正，實現(xiàn)流量的準(zhǔn)確計量。流量計算機(jī)的檢定，是通過對每個單獨(dú)的參數(shù)進(jìn)行檢定，然后再對各個參數(shù)進(jìn)行評定的方法來確定流量計算機(jī)的量值。
　　流量計算機(jī)的檢定根據(jù)所配套的不同流量計算機(jī)的程序分為兩種，一種是信號通道的檢定，另一種是計算軟件檢定。信號通道檢定時，用直流電阻箱、多功能校驗儀，給出溫度對應(yīng)的電阻值或模擬信號4～20mA、壓力對應(yīng)的模擬信號4～20mA、流量脈沖信號，利用上述標(biāo)準(zhǔn)信號源對流量計算機(jī)各測量通道(溫度、壓力、流量)進(jìn)行檢定，讀取流量計算機(jī)各通道的輸出值，參考檢定規(guī)程JJG1003《流量計算儀》的要求計算出流量計算機(jī)各通道的測量誤差。計算軟件檢定時，利用標(biāo)準(zhǔn)信號源或人工設(shè)置參數(shù)的方法，使流量計算機(jī)各輸入信號處于相對恒定值，讀取流量計算機(jī)流量輸出值，參考檢定規(guī)程JJG1003《流量計算儀》的要求計算出流量計算機(jī)各通道的測量誤差。
1.2主要技術(shù)指標(biāo)
計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

2實驗部分
2.1瞬時流量測試
　　實驗點(diǎn)取流量計算機(jī)最大流量對應(yīng)的輸入信號的0.2倍、0.4倍、0.6倍、0.8倍、1倍量限附近;溫度壓力參數(shù)進(jìn)行手動設(shè)置，保持不變。按選取實驗點(diǎn)，作一次循環(huán)測量。按下式計算每個流量點(diǎn)的誤差(Ei)。
Ei=(qi－qsi)/qmax×100%(1)
　　式中:qi為該流量檢定點(diǎn)的流量積算儀示值;qmax為該積算儀在設(shè)計狀態(tài)下的最大流量。qsi為該流量檢定點(diǎn)流量的理論計算值。
2.2溫度壓力通道測試
　　實驗點(diǎn)取零點(diǎn)、0.25Amax、0.5Amax、0.75Amax、Amax。選取實驗點(diǎn)，作一次循環(huán)測量。按下式計算每個檢定點(diǎn)誤差(EAi)
EAi=(Ai－Asi)/Amax×100%(2)
式中:Ai為檢定點(diǎn)積算儀示值;Asi為檢定點(diǎn)輸入信號對應(yīng)的理論計算值;Amax為輸入信號對應(yīng)的理論計算的最大值。
3實驗結(jié)果
　　選一臺EMEＲSON生產(chǎn)的FlobossS600+型流量計算機(jī)，其測量范圍為10～18000m3/h，配套溫度變送器測量范圍為－40～80℃，配套壓力變送器測量范圍為0～10MPa;在相同條件下，用標(biāo)準(zhǔn)器MC6多功能校驗儀對流量、溫度、壓力通道進(jìn)行測量，測量結(jié)果見表2、3、4。



4不確定度評定
4.1數(shù)學(xué)模型
1)渦輪流量計的工況流量

　　式中:q為渦輪流量計工況體積流量，m3/h;f為單位時間內(nèi)渦輪流量計發(fā)的脈沖信號個數(shù)，1/s;K為渦輪流量計的脈沖系數(shù)，即單位體積的流體流過流量計發(fā)出的脈沖數(shù)，1/m3
2)渦輪流量計的標(biāo)況流量

　　式中:qn為渦輪流量計標(biāo)況體積流量，m3/h;q為渦輪流量計工況體積流量，m3/h;P為工作狀態(tài)下的絕對壓力，kPa;Pn為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，101.325kPa;T為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體溫度，293.15K;Tn為工作狀態(tài)下氣體溫度，K;Z為工作狀態(tài)下氣體壓縮因子(無量綱);Zn為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體壓縮因子(無量綱)
4.2測量不確定度分析
　　分析渦輪流量計的數(shù)學(xué)模型(4)可以得出，影響測量誤差的主要因素來自于輸入量f、P、T、Z。標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫?所示。

4.3合成不確定度

5測量結(jié)果驗證
　　選一臺流量計算機(jī)，其測量范圍為0～7200m3/h，具備中國計量院的有效校準(zhǔn)證書。采用本裝置進(jìn)行校準(zhǔn)測試，測量結(jié)果偏差小于兩標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量不確定度方和根，滿足JJF1033—2008《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》要求，測量精度得到驗證。驗證結(jié)果見表6、7、8



6結(jié)束語
　　建立的天然氣流量計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)裝置，通過信號通道檢定和計算軟件檢定的雙重檢定模式，實現(xiàn)了不同型號及信號傳輸類型的流量計算機(jī)的檢定需求，通過測量不確定度評定和測量結(jié)果驗證，保證了標(biāo)準(zhǔn)裝置測量結(jié)果的精度。

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