天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的綠色能源和化工原料，應用越來越廣泛，天然氣工業(yè)也進入了快速發(fā)展時期，其計量的準確性需要不斷提高。由于天然氣屬于易燃易爆可壓縮氣體，工況條件復雜，為滿足流量計的法定計量管理要求，需建立高壓天然氣大流量計量檢定站開展檢定業(yè)務，以確�，F(xiàn)場使用的流量計的計量性能滿足要求，從而實現(xiàn)天然氣計量的準確可靠。

 

1、標準表法流量標準裝置標

        準表法流量標準裝置以標準流量計為標準器，使流體在相同時間間隔內(nèi)連續(xù)通過標準流量計和被檢流量計，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計的計量性能。標準表法流量標準裝置主要由流體源、試驗管路、標準流量計、計時器和控制系統(tǒng)等五部分組成。標準裝置是封閉管道流量的量值傳遞標準，可用于各種類型的流量計檢定、校準及流量測試方法的研究。標準表法流量標準裝置依據(jù)的是質(zhì)量守恒原理，即流體流動的連續(xù)性原理，在檢定時間內(nèi)流經(jīng)被檢表和標準表的介質(zhì)的質(zhì)量關系為:

        式中:mMUT流經(jīng)被檢表的質(zhì)量;mMSTD流經(jīng)標準表表的質(zhì)量;Δm溫度壓力引起的管容內(nèi)的質(zhì)量變化量。

 

2計量標準期間核查

        期間核查是指根據(jù)規(guī)定程序，為了確定計量標準、標準物質(zhì)或其他測量儀器是否保持其原有狀態(tài)而進行的操作，目的是在兩次校準(或檢定)之間的時間間隔期內(nèi)保持測量儀器校準狀態(tài)的可信度，實質(zhì)上是核查系統(tǒng)效應對測量儀器示值的影響是否有大的變化。核查的對象是測量儀器，包括計量基準、計量標準、輔助或配套的測量設備等。

 

        國家石油天然氣大流量計量站武漢分站(以下簡稱“武漢分站”)是由原國家質(zhì)檢總局授權，中國石化依托川氣東送干線管道建立的天然氣高壓大流量計量檢定站。武漢分站工作級采用的是標準表法氣體流量標準裝置，分為大流量檢定系統(tǒng)和小流量檢定系統(tǒng)。

 

        大流量檢定系統(tǒng)由7臺口徑為DN200的高準確度渦輪流量計組成，測量范圍:80～9600m3/h，測量結果的不確定度:U=0.29%，k=2;小流量檢定系統(tǒng)由5臺口徑為DN100和1臺DN80的高準確度渦輪流量計組成，測量范圍:20～1600m3/h，測量結果的不確定度:U=0.29%，k=2。將標準渦輪流量計串聯(lián)在被檢流量計的上游，當天然氣流經(jīng)標準氣體渦輪流量計和被檢流量計時，比較同一時間間隔內(nèi)兩者的輸出流量值，就可確定被檢流量計的計量性能。

 

        標準裝置共有7個不同口徑的檢定臺位，可以檢定DN50～DN500的各種型式天然氣流量計。配備了一臺在線氣相色譜分析儀，可以實時對測量介質(zhì)的組成進行分析，測量數(shù)據(jù)上傳至檢定系統(tǒng)參與流量計算。為了提高測量結果的可靠性，每一個標準支路還配備了1臺核查超聲流量計，串聯(lián)在標準渦輪流量計的上游，作為比對流量計實時監(jiān)測該支路渦輪流量計的計量性能，確保檢定和校準結果的準確可靠。

 

3、期間核查方案實施

        標準裝置量值溯源后即對核查標準進行測試，測試數(shù)據(jù)作為期間核查的首次數(shù)據(jù)，以后每季度定期對核查標準進行測試，通過分析比較測試數(shù)據(jù)以判斷被核查的計量標準器的主要技術性能是否發(fā)生異常。自第二次期間核查開始，對期間核查測試數(shù)據(jù)與首次期間核查測試數(shù)據(jù)進行比較，計算每個測試點偏差，所有點的偏差應小于相應標準器校準證書所給擴展不確定度，若有任一點的偏差超出標準器的擴展不確定度，則說明被核查標準器技術狀態(tài)異常，需要進行分析、查找原因，可更換核查方法及增加核查點，必要時應提前進行檢定或校準。

 

3.1流量核查

3.1.1核查標準

        DN200標準渦輪流量計選用DN200渦輪流量計作為核查標準，DN100、DN80標準渦輪流量計選用DN100渦輪流量計作為核查標準。

 

3.1.2核查流量點

DN200標準渦輪流量計選擇320、960、1600m3/h三個固定點作為核查流量點，DN100標準渦輪流量計選擇80、240、400m3/h三個固定點作為核查流量點，DN80標準渦輪流量計選擇32、96、160m3/h三個固定點作為核查流量點，每個流量點重復測量3次，每次測量時間為100s。

 

3.1.3核查頻次

        標準裝置量值溯源后即對核查標準進行測試，測試數(shù)據(jù)作為期間核查的首次數(shù)據(jù)，以后每季度定期對核查標準進行測試，通過分析比較測試數(shù)據(jù)以判斷被核查的計量標準器的主要技術性能是否發(fā)生異常。

 

3.1.4核查結果

(1)DN80標準流量計

        以第八支路的DN80標準表(SM-ＲI-X，編號10521100)為例，測量范圍16～160m3/h，擴展不確定度為:U=0.23%，k=2。選用DN100渦輪流量計作為核查標準，選擇160、96、32m3/h作為核查流量點，每個流量點重復測量3次，每次測量時間為100s。測量數(shù)據(jù)如表1所示，非常大變化量0.11%，允許變化量為0.23%，結論為合格。

2)DN100標準流量計

        以第六支路的DN100標準表(SM-ＲI-X，編號10521101)為例，測量范圍20～400m3/h，，擴展不確定度為:U=0.23%，k=2。選用DN100渦輪流量計作為核查標準，選擇400、260、80m3/h作為核查流量點，每個流量點重復測量3次，每次測量時間為100s。測量數(shù)據(jù)如表2所示，非常大變化為0.09%，允許變化為0.23%，結論為合格。

3)DN200標準流量計

        以非常好支路的DN200標準表(SM-ＲI-X，編號10521106)為例，測量范圍80～1600m3/h，擴展不確定度為:U=0.23%，k=2。選用DN200渦輪流量計作為核查標準。核查流量點選擇1600、960、320m3/h作為核查流量點，每個流量點重復測量3次，每次測量時間為100s。測量數(shù)據(jù)如表3所示，非常大變化為0.09%，允許變化為0.23%，結論為合格。

 

3.2溫度壓力核查

3.2.1溫度核查

        溫度變送器是一種將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標準化輸出信號的儀表。主要用于工業(yè)過程溫度參數(shù)的測量和控制，有傳感器和信號轉(zhuǎn)換器(也稱為變送器)兩部分組成［4］。使用干式計量爐提供穩(wěn)定熱源，選擇常用溫度20℃進行測試，將溫度變送器鉑電阻從管道中拆下來，在干式計量爐分別依次插入標準鉑電阻溫度計(2364)和溫度變送器鉑電阻探頭，待溫度穩(wěn)定后，分別記錄兩者顯示的溫度值。以ＲOSEMOUNT3144P溫度變送器，編號4006099為例，測量范圍(－20～80)℃，擴展不確定度為:U=0.035℃，k=2。測量數(shù)據(jù)如表4所示，非常大變化為0.03℃，允許變化為0.035℃，結論為合格。

3.2.2壓力核查

        壓力變送器是一種將壓力變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標準化輸出信號的儀表，而且其輸出信號與壓力變量之間有一給定的連續(xù)函數(shù)關系。主要用于工業(yè)過程壓力參數(shù)的測量和控制，差壓變送器常用于流量的測量［5］。

 

        參照JJG882—2004《壓力變送器》檢定規(guī)程，使用數(shù)字壓力控制器作為核查標準對壓力變送器進行期間核查。根據(jù)壓力變送器的量程，選取壓力點8000、30、120kPa分別對量程為10MPa絕壓變送器、量程為62kPa和249kPa的差壓變送器進行測試，待數(shù)值穩(wěn)定后讀取并記錄，采用比較法計算非常大示值誤差和回差。以ＲOSE-MOUNT差壓變送器3051S，編號6853972為例，測量范圍0～62kPa，準確度等級0.05級。測量數(shù)據(jù)如表5所示，非常大變化為0.04%，允許變化為0.05%，結論為合格。

4結論

        通過對武漢分站大流量標準系統(tǒng)、小流量標準系統(tǒng)及配套的溫度變送器和壓力變送器進行期間核查，確保裝置的性能狀態(tài)滿足規(guī)定的要求，保證工作質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)計量標準出現(xiàn)的變化。若核查時流量標準系統(tǒng)出現(xiàn)超差現(xiàn)象，或有出現(xiàn)超差的趨勢，可采取預防措施避免出現(xiàn)質(zhì)量風險。期間核查記錄可以證明流量標準系統(tǒng)在某個時刻是否處于校準狀態(tài)，也可為數(shù)據(jù)分析和為下次期間核查提供對比數(shù)據(jù)。