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【摘要】孔板流量計(jì)屬于標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流式差壓流量計(jì)，依據(jù)其測量天然氣質(zhì)量流量計(jì)算公式可推知孔板流量計(jì)質(zhì)量流量測量的不確定度來源于六個(gè)方面：流出系數(shù)的不確定度、可膨脹性系數(shù)的不確定度、測量管內(nèi)徑的不確定度、孔板開孔直徑的不確定度、差壓測量的不確定度、天然氣密度測量的不確定度。
引言
　　隨著天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展和天然氣市場的不斷拓寬，人們對商品天然氣計(jì)量技術(shù)的研究和發(fā)展更加重視。石油天然氣行業(yè)采用孔板流量計(jì)作貿(mào)易計(jì)量的約占95%以上，其計(jì)量性能直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和用戶的利益。因此，對孔板流量計(jì)測量天然氣質(zhì)量流量的不確定度進(jìn)行細(xì)致的分析就變得尤為重要。孔板流量計(jì)測量天然氣質(zhì)量流量不確定度分析
1孔板流量計(jì)測量天然氣流量原理和計(jì)算公式
1.1測量原理
　　孔板流量計(jì)是由標(biāo)準(zhǔn)孔板、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器及流量計(jì)算機(jī)配套組成的差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體流量，具有結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，性能穩(wěn)定，使用可靠等特點(diǎn)。
　　天然氣流經(jīng)孔板時(shí)，流束在孔板處形成局部收縮，從而使流速增加，靜壓力降低，在孔板前后產(chǎn)生靜壓力差（差壓），天然氣的流速越大，孔板前后產(chǎn)生的差壓也越大，從而可通過測量差壓來衡量流過孔板的天然氣流量大小。這種測量流量的方法是以能量守恒定律和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的。
1.2質(zhì)量流量計(jì)算公式
　　天然氣質(zhì)量流量計(jì)算公式如式（1）：

式中：qm——質(zhì)量流量；C——流出系數(shù)；ε——可膨脹性系數(shù)；?p——差壓；ρ1——天然氣在操作條件下上游取壓孔處的密度；β——直徑比，β=d/D；d——操作條件下孔板開孔直徑；D——操作條件下上上游測量管內(nèi)徑。
2不確定度分析
　　然氣質(zhì)量流量測量不確定度按式（2）估算：

2.1流出系數(shù)的不確定度
當(dāng)0.1≤β＜0.2時(shí)，其值為（0.7-β）%；
當(dāng)0.2≤β＜0.6時(shí)，其值為0.5%；
當(dāng)0.6≤β≤0.75時(shí)，其值為（1.667β-0.5）%；
當(dāng)D<71.12mm，應(yīng)附加0.9（0.75-β）（2.8-D/25.4）%的不確定度（D取mm）；
當(dāng)β>0.5且ReD<10000時(shí)，應(yīng)附加0.5%的不確定度。
2.2可膨脹性系數(shù)的不確定度

1. 測量管內(nèi)徑的不確定度

其值為0.4%。

1. 孔板開孔直徑的不確定度

其值為0.07%。

1. 差壓測量的不確定度

當(dāng)置信概率為95%時(shí)，差壓測量的不確定度按式（3）估算：

式中：ξp——差壓儀表的精度等級；pk——差壓儀表的量程；pi——差壓測量點(diǎn)。
2.6天然氣密度測量的不確定度
　　天然氣密度可以用天然氣密度計(jì)安裝于計(jì)量點(diǎn)上在線實(shí)測，也可以根據(jù)相應(yīng)平面處的靜壓、溫度等特性資料進(jìn)行計(jì)算。目前國內(nèi)普遍采用后一種方法，按式（4）計(jì)算：

式中：Ma——干空氣的摩爾質(zhì)量；R——通用氣體常數(shù)；Za——干空氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的壓縮因子；Zn——天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的壓縮因子；P1——天然氣在操作條件下上游取壓孔處的絕對靜壓；T1——天然氣在操作條件下的熱力學(xué)溫度；Z1——天然氣在操作條件下的壓縮因子；Gr——天然氣的真實(shí)相對密度。

（1）天然氣在操作條件下上游取壓孔處絕對壓力測量的不確定度
當(dāng)置信概率為95%時(shí)，天然氣在操作條件下上游取壓孔處絕對壓力測量的不確定度按式（6）估算：

式中：ξp——壓力儀表的準(zhǔn)確度等級；pk——壓力儀表的量程；Pi——絕對壓力測量點(diǎn)，按式（7）計(jì)算：
Pi+pi+Pa（7）
式中：pi——表壓力測量點(diǎn)；Pa——當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?br /> 　　對組合測量儀表應(yīng)按組合測量不確定度求解。（2）天然氣在操作條件下熱力學(xué)溫度測量的不確定度
當(dāng)置信概率為95%時(shí)，天然氣在操作條件下熱力學(xué)溫度測量的不確定度按式（8）估算：

式中：ξt——溫度儀表準(zhǔn)確度等級；tk——溫度儀表的量程；Ti——熱力學(xué)溫度測量點(diǎn)，按式（9）計(jì)算：
Ti=ti+273.15（9）
對組合測量儀表應(yīng)按組合測量不確定度求解。
（3）天然氣壓縮因子測量的不確定度
　　天然氣壓縮因子按AGANX-19計(jì)算，其測量不確定度為0.5%；按GB/T17747.2-2011或GB/T17747.3-2011計(jì)算，其測量不確定度為0.1%。
（4）天然氣相對密度測量的不確定度取0.3%。
3不確定度計(jì)算實(shí)例
已知某孔板流量計(jì)測量參數(shù)如下：
孔板開孔直徑d=45mm；
上游測量管內(nèi)徑D=200mm；
差壓?p=20kPa；
天然氣在操作條件下上游取壓孔處的表壓pi=1.2MPa；
當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a=0.101325MPa；
天然氣在操作條件下的溫度ti=30℃；
差壓儀表準(zhǔn)確度等級0.2%，量程60kPa；
壓力儀表準(zhǔn)確度等級0.2%，量程10MPa；
溫度儀表準(zhǔn)確度等級0.5%，量程100℃。
可估算得：β=0.225，則有流出系數(shù)的不確定度

4結(jié)論
　　孔板流量計(jì)質(zhì)量流量測量的不確定度主要來源于六個(gè)方面:流出系數(shù)的不確定度、可膨脹性系數(shù)的不確定度、測量管內(nèi)徑的不確定度、孔板開孔直徑的不確定度、差壓測量的不確定度、天然氣密度測量的不確定度。從以上幾方面人手就可以有效降低孔板流量計(jì)質(zhì)量流量測量的不確定度，提高其計(jì)量性能，為全社會(huì)越來越受到重視的能源計(jì)量提供穩(wěn)定可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)。

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