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渦輪流量計計量核查的方法及標準選擇

來源: 作者: 發布日期:2020-09-22 10:02:45

 實驗室通常使用核查標準來核查標準裝置關鍵的量值,并將核查結果與非常近一次的檢定/校準結果進行比較,以此來判斷標準裝置是否保持檢定/校準時的狀態,即通過該核查來判別在檢定/校準周期內,標準裝置測量值的變化是否超出其允許誤差或擴展不確定度,如圖 1 所示。aKx金屬管浮子流量計_金屬轉子流量計_玻璃管轉子流量計 - 淮安市三暢儀表有限公司

測量設備期間核查曲線
被核查標準裝置的標準設備經高等級標準裝置檢定/校準后,立即用該標準裝置測量核查標準得到參考值 x0,經過一個核查周期后,用同樣的方法測得核查結果平均值 x1,按式 ( 1) 計算:
20200922100501.jpg
式中: U 為被核查標準裝置的擴展不確定度。 
 
1. 1. 2 傳遞比較法
當實驗室有兩套不同等級的標準裝置時,可采用傳遞比較法,核查兩套計量標準之間的一致性。高一級標準裝置和工作級標準裝置選擇重疊的相似流量點分別進行核查測量,按式 ( 2) 計算:
20200922100531.jpg
式中: a1 為高一級標準裝置測量結果; b1 為工作級標準裝置測量結果; U1、U2 分別為 a1、b1 的擴展不確定度。 
 
1. 1. 3 設備比對法
為了核查不同標準回路或不同標準表組合的一致性,可以采用設備比對法。在核查流量點、核查壓力基本一致的條件下,將不同標準回路或不同標準表組合的相似流量點的測試結果進行比對分析,按式 ( 3) 計算:
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式中: yi 為第 i 組測量結果; y 為 n 組測試結果的平均值; n 為相似流量點不同標準表組合的數量, n≥3; U 為被核查標準裝置擴展不確定度。
 
1. 1. 4 各種期間核查方法的比較
某實驗室以設備比對法為主開展期間核查, 在 1 600、2 500 m3 /h 流量點,選 4 臺不同標準渦輪流量計各核查一次,部分實測數據見表 1。從表中可看出,采用設備比對法計算的 En 值符合要求,但是發現核查結果與參考值有較大偏差,且偏差方向一致,懷疑存在系統偏差,采用核查標準法計算,出現 78% 的 En 值不符合要求。經過深入分析,發現核查時核查標準是 DN300 超聲流量計,兩次測量過程的安裝條件不同,即整流器類型和直管段長度不同,使得通過超聲流量計的流態不同,導致同一流量下超聲流量計的測量結果不同,引起了核查結果的偏差。實驗室按照參考值測量時的安裝條件進行了一次補充核查,補充核查結果見表 1 中后二列,可以看出 En 值符合要求。
工作級標準裝置核查結果表
由此可以看出,當存在系統偏差時,使用設備比對法不能及時發現被核查對象的校準狀態是否發生偏離,傳遞比較法也存在此類問題,各種期間核查方法的比較見表 2。
0200922100725.jpg
綜上,建議實驗室策劃期間核查時,采用核查標準法來確認標準裝置的校準狀態是否得到保持,同時結合傳遞標準法和設備比較法來核查不同等級標準裝置或不同標準回路的測量結果一致性。 1. 1. 5 核查結果的評價按照式 ( 1) ~ ( 3) 計算的核查結果評價原則為: En≤1,則核查通過; En > 1,則核查不通過。實驗室可根據實際情況設定警戒值 ( 如 En > 0. 7) ,當 En 達到警戒值時,說明被核查流量標準裝置的性能已接近臨界狀態,應查找原因,并采取適當的預防措施,包括加大核查頻次等,必要時進行主標準器檢定/校準。 
 
1. 2 核查標準的選擇
核查標準主要是用于核查標準裝置是否保持上一次檢定/校準狀態的可信度,對核查標準的準確度要求不高,但要求具有良好的穩定性和重復性,穩定性建議優于被核查對象的不確定度,重復性優于被核查對象測量結果不確定度評定中使用的重復性。目前符合這些條件較理想的核查流量計有渦輪流量計和差壓式流量計,但差壓式流量計的工況體積流量與氣質組分有關,選用差壓式流量計做核查標準時,氣體組分測量的引起的不確定度應考慮。超聲流量計可以作為核查標準的一個選擇,尤其是在大流量核查方面,但超聲流量計的測量結果與流態有很大關系,當選擇超聲流量計做核查標準時,一定要保持其配套的整流器和直管段固定,且需要考慮直管段內壁粗糙度對超聲流量計測量性能的影響。 
 
1. 3 核查的參數與核查點的選擇
大多數工作級天然氣流量標準裝置選用渦輪流量計作為主標準器,一般由多個標準回路并聯組成,不同標準回路的測量范圍不同,整個標準裝置的測量范圍很廣,天然氣流量標準裝置主要是對其流量準確性進行核查。渦輪流量計是一種速度式流量計,由于其測量準確度高、重復性和穩定性好、量程范圍寬、耐 高 壓、壓 力 損 失 小、對流量變化反應迅速等諸多優點,廣泛應用于氣體流量領域[10]。渦輪流量計的性能見圖 2。
渦輪流量計性能圖
從圖 2 可以看出,液體渦輪流量計在線性區有良好的測量特性,非線性區的計量性能較差。李春輝提出可以用雷諾數曲線擬合方法,將渦輪流量計的測量特性與雷諾數進行關聯。張翰發現渦輪流量計存在臨界雷諾數,臨界雷諾數在 105 左 右,工作雷諾數小于臨界雷諾數時,軸承摩擦阻力矩將影響渦輪流量計的測量性能,且影響程度隨著雷諾數的增加而減弱。中高壓天然氣實流標準裝置中的渦輪流量計工作時的雷諾數一般都大于 106,遠大于臨界雷諾數,所以,中高壓天然氣實流標準裝置中的渦輪流量計線性區的中大流量只要測量 1 個點,基本就可以確定這臺渦輪流量計中大流量的計量性能,小流量需要重點測量,故工作級流量標準裝置的核查流量點需要選擇 qt 以下1 個流量點,以及 qt 以上至少 1 個中大流量點。 1. 4 期間核查頻次的確定
 
期間核查可以減小實驗室的追溯成本,降低實驗室的風險,但也要綜合考慮運行成本,一般情況下,期間核查在一個檢定/校準周期內安排2 ~ 3 次是適宜的,檢定/校準周期較長的可適當加密。標準渦輪流量計的檢定/校準周期是 1 年,工作級標準裝置期間核查周期為 3 ~ 4 個月較適宜;臨界流文丘里噴嘴的檢定/校準周期是 5 年,此類型標準裝置期間核查周期建議為 12 個月。

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