大氣壓空氣校準(zhǔn)后在操作條件下確認(rèn)超聲波燃?xì)獗碛?jì)量參數(shù)的能力

來源：作者：發(fā)布日期：2020-05-27 08:30:19

本研究旨在通過超聲波流量計(jì)（USM）的例子來分析天然氣計(jì)量測量技術(shù)發(fā)展的趨勢和前景。根據(jù)USM分類的準(zhǔn)確性級別，對國際法規(guī)文件進(jìn)行了分析。已經(jīng)研究了USM驗(yàn)證和校準(zhǔn)的實(shí)際問題。提出了一種超聲波流量計(jì)技術(shù)，該技術(shù)能夠在對大氣壓下的空氣進(jìn)行校準(zhǔn)之后，在操作條件下確認(rèn)計(jì)量參數(shù)。

隨著天然氣保管轉(zhuǎn)讓中對測量精度的要求不斷提高，在環(huán)境中盡可能接近操作條件的測量儀器的初始校準(zhǔn)和后續(xù)驗(yàn)證是專業(yè)人員中非常有爭議的問題。

到目前為止，由于功能優(yōu)勢，操作的準(zhǔn)確性和可靠性，這些超聲波氣體流量計(jì) （USM）已成為現(xiàn)代用于天然氣保管轉(zhuǎn)讓的測量裝置的組成部分。

對主要國際法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分析表明，在對USM進(jìn)行校準(zhǔn)和隨后的驗(yàn)證（重新校準(zhǔn)）時，缺乏對工作介質(zhì)和壓力的定義的統(tǒng)一要求方法[1-4]。根據(jù)儀表的精度等級和工作環(huán)境的參數(shù)，概述了有關(guān)測試，校準(zhǔn)和驗(yàn)證超聲波儀表的建議。同時，已經(jīng)定義了根據(jù)非常大允許誤差（MPE）對電表進(jìn)行分類的方法（表1）。

表1 –取決于MPE限制的USM分類比較分析

取決于MPE限制的USM分類比較分析

對MPE值的要求可以根據(jù)氣體貿(mào)易轉(zhuǎn)移計(jì)量單位的設(shè)計(jì)要求以及國家法規(guī)的特殊性進(jìn)行更改。因此，當(dāng)非常終用戶建造新的，更換和維護(hù)的計(jì)量單元時，技術(shù)操作員可以指定對USM的精度等級，初始校準(zhǔn)和后續(xù)驗(yàn)證的要求。

對非常重要的國際法規(guī)的比較分析表明，國際分類中普遍使用MPE±0,7-1,0％的Q7≤Q≤Qmax范圍的0,7和1,0級超聲氣體流量計(jì)。

根據(jù)東歐，中亞和中東國家/地區(qū)的區(qū)域法規(guī)要求，此類儀表是天然氣貿(mào)易交接的基本儀表，也是對超聲波流量進(jìn)行驗(yàn)證（校準(zhǔn)）的基礎(chǔ)。工作壓力下的天然氣客觀上與缺乏技術(shù)能力有關(guān)。例如，如今，獨(dú)聯(lián)體批準(zhǔn)的正式驗(yàn)證方案并不意味著在天然氣和工作壓力下對USM的驗(yàn)證（校準(zhǔn)）[5,6]。值得注意的是，在公司指南“ OAO中的氣體流量超聲換能器的驗(yàn)證和校準(zhǔn)的組織和程序，Gazprom”中， USM對天然氣的驗(yàn)證僅作了確切的正式提及， 其中“ 推薦使用天然氣作為校準(zhǔn)介質(zhì)，以驗(yàn)證非常大允許相對誤差不超過0.35％的高精度USM ” [7]。

在工作條件下證明超聲流量計(jì)校準(zhǔn)合理的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的定義仍然是當(dāng)前關(guān)注的問題。

出現(xiàn)了這樣一個問題：儀表需要對天然氣校準(zhǔn)哪些精度等級，而對于哪些精度等級則沒有必要？是否有可能確定USM 0.5級的計(jì)量參數(shù)；在大氣壓下空氣校準(zhǔn)后，在工作條件Qt≤Q≤Qmax的范圍內(nèi)為0.7和1.0？

目前，對于比0.5級更精確的USM，首先進(jìn)行校準(zhǔn)，然后在接近工作壓力的壓力下對天然氣進(jìn)行后續(xù)驗(yàn)證（重新校準(zhǔn)），非常可接受的方法被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)非常準(zhǔn)確測量的方法導(dǎo)致在貿(mào)易交接過程中出現(xiàn)實(shí)際情況。因此，該技術(shù)的應(yīng)用存在許多已知的局限性，主要與服務(wù)成本高和認(rèn)可的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)欠發(fā)達(dá)有關(guān)。

確定USMs 0.5級初始（后續(xù)）校準(zhǔn)的可行性；在工作條件下的0.7和1.0下，根據(jù)Energoflow AG生產(chǎn)的兩通道超聲流量計(jì)GFE 202 和氣體流量計(jì)四通道GFE 404在指令2004的要求和建議的框架內(nèi)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。/ 22 / WE（MID）和OIML R 137-1＆2。

在設(shè)備設(shè)計(jì)期間，使用了一種算法，該算法能夠考慮到測量流程中的動態(tài)過程來實(shí)現(xiàn)計(jì)算的仿真模型。該解決方案允許在大氣壓力下對空氣進(jìn)行儀表校準(zhǔn)，同時針對運(yùn)行環(huán)境的參數(shù)（與儀表運(yùn)行的實(shí)際條件（天然氣的參數(shù)，工作溫度和壓力的范圍）相對應(yīng)）的電子單元配置進(jìn)行了配置。可以在各種介質(zhì)和不同壓力下保存允許的運(yùn)行條件誤差值。

各種介質(zhì)和不同壓力下保存允許的運(yùn)行條件誤差值

在丹麥的FORCE Technology Laboratories和德國RMA Mes- und Regeltechnik GmbH＆Co. KG對空氣進(jìn)行初始校準(zhǔn)之后，對壓力高達(dá)40.0 bar的不同壓力下的天然氣進(jìn)行DN100、150、200、250儀表校驗(yàn)的結(jié)果。大氣壓力表明，此類儀表的改進(jìn)確認(rèn)精度等級為0.5；根據(jù)OIML R 137-1和2，ISO 17089-1：2010和AGA第9號報告，Qt≤Q≤Qmax范圍內(nèi)的0.7和1.0分別為[8,9]。關(guān)鍵是，標(biāo)稱尺寸為G2500和G4000的儀表已在制造商工廠的流量范圍Qmin-Qmax / 2內(nèi)的空氣上進(jìn)行了校準(zhǔn)。（圖1-4）。

盡管在工作條件下朝著超聲波燃?xì)獗淼男?zhǔn)（驗(yàn)證）趨勢發(fā)展，但這一要求并不總是有效的。由于大大降低了校準(zhǔn)成本和后續(xù)維護(hù)的相關(guān)運(yùn)輸成本，因此該技術(shù)可以擴(kuò)展USM 0.5級的機(jī)會；0.7; 空氣校準(zhǔn)后為1.0，無需在天然氣工作壓力下進(jìn)行額外校準(zhǔn)。

從積累測試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以及在規(guī)范水平上認(rèn)可所描述的技術(shù)的角度來看，所獲得的結(jié)果為進(jìn)一步研究和改進(jìn)超聲流量測量技術(shù)展現(xiàn)了前景。