气体腰轮流量计比对实验结果

2013年(第 42卷)第 2期 工 业 科 技 气体腰轮流量计比对实验结果蔡明山，王平静，王建华(甘肃势量研究院，甘肃 兰州 730070)摘 要：介绍了临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置和计量比对过程，给出了气体腰轮流量计在全国气体流量标准装置计量比对的测量方法、比对的传递标准、比对所用的计量标准和仪表系数数学模型，计算了扩展不确定度、实验结果和比对结果。

关键词：临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置；计量比对；气体腰轮流量计；相对扩展不确定度；En值临界流文丘里喷嘴作为气体流量标准已在天然气计量实际应用中得到普遍采用，由多个临界流文丘里喷嘴组合在-起成为气体流量标准装置，在计算机辅助下对通过喷嘴的气体体积进行累积计量，对气体在喷嘴前后的温度、压力、湿度和密度实时测量并对气体体积进行修正，以较高的准确度实现了气体体积量的量值准确传递与统-。该气体流量标准装置的检定周期长达 5年，为了保证其在复现性测量条件下的测量精密度，通过计量比对，实现对装置的期间核查，使其保持原有的技术状态。

计量比对是指在规定条件下，在相同的计量标准所复现或保持的量值之间进行比较、分析和评价的过程。计量比对-般由主管行政部门下达给专业计量技术委员会进行。专业计量技术委员会确定主导实验室；主导实验室选择传递标准并确定传递标准的参考值，然后将传递标准送到各参比实验室进行比对；各个参比实验室对传递标准进行比对实验，将实验结果及其不确定度分析-并上报主导实验室；主导实验室将各个参比实验室的比对实验结果按规定汇总分析，给出各个参比实验结果的归-化偏差和比对结果；专业计量技术委员将比对结果及计量标准继续使用、整改或撤消的建议上报主管行政部门。甘肃势量研究院按要求参加了全国流量技术委员会组织的全国气体流量标准装置的计量比对。

1 测量方法1.1 传递标准主导实验室选择的传递标准为 DELTA S-FLOWGIO0 DN50型气体腰轮流量计，仪表系数为比对参数(盲样)，测量范围为(8～165)m。/h，准确度等级为0.5级。

1.2 计量标准甘肃势量研究院参加比对的计量标准为负压法临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置，测量范围为(2～ 4 000)m /h，DN50～DN200，相对扩展不确定度为0.30% 。

1.3 测量方法将临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置中的组合喷嘴作为标准表，把气体腰轮流量计串联到检表管线中，联接相关电信号，在0.7q ～q-下运行30min以上，进入比对实验，按比对实施细则设置流量点，在工况状态下，由装置自动记录流过气体腰轮流量计的气体流量、温度、压力和流量计发出的脉冲数，依据 JJG 633-2005《气体容积式流量计》国家计量检定规程计算规定时间内流过气体腰轮流量计的气体体积和仪表系数。

2 数学模型和方差根据 JG 633-2005《气体容积式流量计》公式(3)，比对传递标准气体腰轮流量计的仪表系数为：k ：N/V。 (1)作者简介：蔡明山(1963-)，男，汉族，大学本科，主要研究方向：流量计量。

工 业 科 技 2013年(第42卷)第2期式中：k --腰轮流量计的仪表系数，1/m ；N--腰轮流量计输出的脉冲数，1；V --标准装置测得的修正到腰轮流量计处的实际气体体积，m 。

由式(1)可得仪表系数的相对方差和灵敏系数为：u (k )c (N)u (N)e (V )U (V )其中：相对灵敏系数 e(N)1，c(V )-1。代入上式：u (k )U (N)U (V ) (2)式中：U (N)--气体腰轮流量计输出脉冲数重复测量的相对标准不确定度；U (V )--标准装置测得实际气体体积的相对标准不确定度。

3 标准不确定度的评定3.1 气体腰轮流量计输出脉冲数重复测量的相对标准不确定度 u (N)比对实验中，气体腰轮流量计输出脉冲数不重复所引入的相对标准不确定度，依据 JJG 633-2005《气体容积式流量计》，用极差法计算。每个流量点的实验次数为6次，n6，极差系数取 c2.53，在流量为150 m /h点，仪表系数测量值(1/m )为：20 864.7，20875.8，20 864.0，20 852.4，20 859.1，20 853.1，其平均值为 20 861.5(1/m )0则：Ur1(N)0.04%在流量为50 m /h点，仪表系数测量值(1/m3为：20 853.1，20 843.7，20 845.5，20 848.0，20 853.5，20 846.0，其平均值为20 848.3(1/m )。则：Ur2(N)s(N)0.02%。

3.2 标准装置测得实际气体体积的相对标准不确定度 U (V。)根据标准装置上级部门出具的检定证书，其相对扩展不确定度 U 0.30%，包含因子 k 2。装置的扩展不确定度已经包含了音速喷嘴喉部的截面积、实际气体的临界流函数、音速流喷嘴的流出系数、喷嘴滞止压力和温度、空气的压缩系数、通用气体常数、气体摩尔质量、流量计处压力和温度以及计时器的不准等影响因素所引入的标准不确定度，所以音速喷嘴气体流量标准装置测得实际气体体积的相对标准不确定度为：u (v )： Ur： ： 0.15% 。

4 相对合成标准不确定度将u (N)和u (V )代入式(2)，计算合成相对标准不确定度，在流量为 150 m /h点上：u 1(Kv)1 (N)u；(Vs)0.04% 。0. 15%u 1 0.155%在流量为 50 m /h点上：u (K )u (N)u；(V )：0.02% 0.15%u。r2 0.151%5 扩展不确定度根据JJF1059中的7.2.a)条，取k2，则相对扩展不确定度为：在流量为 150 m。/h点上：U lku 12 X0.155% 0.31% ；在流量为50 m。/h点上：Ur2ku。r22×0.151% 0.30%即临界流喷嘴气体流量标准装置在气体腰轮流量计比对实验中，其仪表系数的测量结果为：在流量 150 m /h点上为20 861.5(1/m )，其相对扩展不确定度为0.31%，k2；在流量 50 m3/h点上为20 848.3(1/m )，其相对扩展不确定度为0.30%，k：2。

6 结束语全国流量计量技术委员会比对报告给出比对的参考值分别20 864.23(1/m )和20 863.83(1/m )，甘肃势量研究院实验结果与参考值的等效度分别为- 0.01%和-0.07%，归-化偏差 En分别为0.30和0.34，即En的绝对值小于1，比对结果为满意。