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摘要：為滿足天然氣流量計算機的檢定和校準需求，完善企業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標準裝置。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的需求。在設備選型方面，選用高精度的多功能校驗儀作為標準器，選用FlowbossS600+流量計算機作為核查標準，實現了對不同信號傳輸類型流量計算機的檢定。通過測試實驗和不確定度評定，該標準裝置流量測量不確定度優于0.14%(k=2)。
0引言
　　隨著天然氣計量技術的發展，天然氣計量分輸站已相繼采用流量計算機來采集流量計及相關的溫度、壓力、組分和密度等參數，通過相應的轉換處理，按照有關的規程規范進行數據分析，計算出天然氣的流量計量數據，并利用這一數據作為貿易結算憑證。為了保證貿易結算準確可靠，GB/T18603—2014《天然氣計量系統技術要求》對流量計算機檢定(校準)提出了明確的要求，需要對流量計算機的現場信號采集及轉換通道的誤差進行檢定(校準)，對流量計算機所計量的天然氣按照什么標準(或規程)進行數據處理以及相關參數的設置都需檢查核算。為了適應量傳需要，參考JJG1003《流量計算機》檢定規程建立了一套天然氣流量計算機標準裝置。
1裝置的原理與技術指標
1.1工作原理及組成
　　流量計算機可實時地接收溫度、壓力、流量的電信號，對流量測量值進行溫度、壓力修正，實現流量的準確計量。流量計算機的檢定，是通過對每個單獨的參數進行檢定，然后再對各個參數進行評定的方法來確定流量計算機的量值。
　　流量計算機的檢定根據所配套的不同流量計算機的程序分為兩種，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，給出溫度對應的電阻值或模擬信號4～20mA、壓力對應的模擬信號4～20mA、流量脈沖信號，利用上述標準信號源對流量計算機各測量通道(溫度、壓力、流量)進行檢定，讀取流量計算機各通道的輸出值，參考檢定規程JJG1003《流量計算儀》的要求計算出流量計算機各通道的測量誤差。計算軟件檢定時，利用標準信號源或人工設置參數的方法，使流量計算機各輸入信號處于相對恒定值，讀取流量計算機流量輸出值，參考檢定規程JJG1003《流量計算儀》的要求計算出流量計算機各通道的測量誤差。
1.2主要技術指標
計量標準裝置的主要技術指標見表1。

2實驗部分
2.1瞬時流量測試
　　實驗點取流量計算機最大流量對應的輸入信號的0.2倍、0.4倍、0.6倍、0.8倍、1倍量限附近;溫度壓力參數進行手動設置，保持不變。按選取實驗點，作一次循環測量。按下式計算每個流量點的誤差(Ei)。
Ei=(qi－qsi)/qmax×100%(1)
　　式中:qi為該流量檢定點的流量積算儀示值;qmax為該積算儀在設計狀態下的最大流量。qsi為該流量檢定點流量的理論計算值。
2.2溫度壓力通道測試
　　實驗點取零點、0.25Amax、0.5Amax、0.75Amax、Amax。選取實驗點，作一次循環測量。按下式計算每個檢定點誤差(EAi)
EAi=(Ai－Asi)/Amax×100%(2)
式中:Ai為檢定點積算儀示值;Asi為檢定點輸入信號對應的理論計算值;Amax為輸入信號對應的理論計算的最大值。
3實驗結果
　　選一臺EMEＲSON生產的FlobossS600+型流量計算機，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，用標準器MC6多功能校驗儀對流量、溫度、壓力通道進行測量，測量結果見表2、3、4。



4不確定度評定
4.1數學模型
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為單位時間內渦輪流量計發的脈沖信號個數，1/s;K為渦輪流量計的脈沖系數，即單位體積的流體流過流量計發出的脈沖數，1/m3
2)渦輪流量計的標況流量

　　式中:qn為渦輪流量計標況體積流量，m3/h;q為渦輪流量計工況體積流量，m3/h;P為工作狀態下的絕對壓力，kPa;Pn為標準大氣壓力，101.325kPa;T為標準狀態下氣體溫度，293.15K;Tn為工作狀態下氣體溫度，K;Z為工作狀態下氣體壓縮因子(無量綱);Zn為標準狀態下氣體壓縮因子(無量綱)
4.2測量不確定度分析
　　分析渦輪流量計的數學模型(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。標準不確定度匯總如表5所示。

4.3合成不確定度

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



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

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