氣體渦輪流量計(jì)具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性 和穩(wěn)定性好、量程范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于天然氣計(jì)量等領(lǐng)域， 隨著天然氣計(jì)量技術(shù)的發(fā)展和對(duì)天然氣貿(mào)易交接計(jì)量要求的提高，對(duì)流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量顯得至關(guān)重要。江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督氣體流量計(jì)量檢測(cè)中 心作為主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)此次計(jì)量比對(duì)工作，力爭(zhēng) 全面了解省內(nèi)法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定氣體渦輪流量計(jì)的實(shí)際情況，客觀考核實(shí)驗(yàn)室的綜合能力狀況，及時(shí)識(shí)別實(shí)驗(yàn)室間的差異，發(fā)現(xiàn)檢定中遇到 的問題并制定相應(yīng)的改進(jìn)方法。 

 

1 比對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)

 

據(jù) JJF 1117—2010 《計(jì)量比對(duì)》的要求，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)確定穩(wěn)定性好、可靠性高的傳遞標(biāo)準(zhǔn)， 在前期進(jìn)行了大量穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn) ( 數(shù)據(jù)見表 1) 基礎(chǔ) 上，選擇 2 只 ( 1 用 1 備) DN150 mm 氣體渦輪流量計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)，流量范圍 80 ～ 1 600 m3 /h，準(zhǔn)確度等級(jí)為 1. 0 級(jí)，供電電壓為直流 24 V，采樣方式從基表處采取脈沖。

2 比對(duì)方案 

比對(duì)路線采取類似花瓣式的路線安排，如圖 1所示，將參比實(shí)驗(yàn)室分為 4 個(gè)小循環(huán)，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室在非常好循環(huán)的開始前和每一循環(huán)結(jié)束后對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了 5 次試驗(yàn)，以驗(yàn)證其穩(wěn)定性。每個(gè)參 比實(shí)驗(yàn)室接收傳遞標(biāo)準(zhǔn)后，將其靜置于實(shí)驗(yàn)室至 少 12 h 后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)間為 6 h，具體時(shí) 間為比對(duì)當(dāng)天 9∶00 ～ 15∶00。

2. 1 實(shí)驗(yàn)條件

氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的相對(duì)擴(kuò)展不確定度 Urel≤ 0. 33% ( k = 2) ; 參比條件: 環(huán)境溫度: 5 ～ 45 ℃ ; 相對(duì)濕度: ( 15 ～ 95) % ; 大氣壓力: 70 ～ 106 kPa。 外界磁場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)和噪聲應(yīng)小到對(duì)傳遞標(biāo)準(zhǔn)的影響可忽略不計(jì)。 

 

2. 2 比對(duì)實(shí)驗(yàn)

比對(duì)前，流量計(jì)應(yīng)在 0. 7qmax ～ qmax流量范圍內(nèi) 運(yùn)行 5 min，待流體溫度、壓力和流量穩(wěn)定后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì) qmax =1 600 m3 /h、0. 7qmax =1 120 m3 / h、0. 4qmax = 640 m3 /h、qt = 320 m3 /h、qmin = 80 m3 /h 流量點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中 0. 4qmax = 640 m3 /h、 0. 7qmax = 1 120 m3 /h 為比對(duì)流量點(diǎn)，每點(diǎn)檢測(cè) 6 次，取 6 次平均值作為比對(duì)值，并對(duì)其儀表系數(shù) K的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定，用相對(duì)擴(kuò)展不確 定度進(jìn)行表示 ( k = 2) ，各參比實(shí)驗(yàn)室根據(jù)比對(duì)表 在本實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)情況以及自身裝置情況給出比對(duì)流量點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定報(bào)告; 其余流 量點(diǎn)每點(diǎn)檢測(cè) 3 次。傳遞標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)表體取壓孔取壓， 溫度測(cè)量點(diǎn)設(shè)置在表后。在每個(gè)流量點(diǎn)的每一次 測(cè)試過程中，檢測(cè)氣體介質(zhì)溫度變化應(yīng)不超過 ± 0. 5 ℃ ; 每次實(shí)際檢定流量與設(shè)定流量偏離應(yīng)不超 過 ± 5% 。采樣方式由主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室提供。

 

2. 3 參考值及其不確定度 

比對(duì)流量點(diǎn)參考值的確定: 選用主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室 在首次循環(huán)開始前的測(cè)量結(jié)果作為參考值。比對(duì)參考值不確定度由主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)比對(duì)表在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)情況以及自身裝置情況給出。 

 

2. 4 比對(duì)結(jié)果判定 

比對(duì)結(jié)果采用歸一化偏差 En 值對(duì)比對(duì)流量點(diǎn)進(jìn)行判定。歸一化偏差 En 值計(jì)算見式 ( 1) 。

式中: k 為覆蓋因子，取 k = 2; ui 為第 i 個(gè)比對(duì)流量點(diǎn)上 Yji － Yri的標(biāo)準(zhǔn)不確定度; Yri為第 i 個(gè)比對(duì)流量點(diǎn)的參考值; Yji為第 j 個(gè)實(shí)驗(yàn)室上報(bào)的在第 i個(gè)比對(duì)流量點(diǎn)測(cè)量結(jié)果。 

 

當(dāng) uri、uei與 uji相互無(wú)關(guān)或相關(guān)較弱時(shí)，

 

式中: uri為第 i 個(gè)比對(duì)流量點(diǎn)參考值的標(biāo)準(zhǔn)不確定 度; uji為第 j 個(gè)實(shí)驗(yàn)室上報(bào)的在第 i 個(gè)比對(duì)流量點(diǎn)測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，由參比實(shí)驗(yàn)室提供; uei為傳遞標(biāo)準(zhǔn)在第 i 個(gè)比對(duì)流量點(diǎn)在比對(duì)期間的不 穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 

 

uei由主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)四次測(cè)量結(jié)果計(jì)算，采 用極差法，具體計(jì)算見式 ( 3) 。

 

式中: Yimax 為比對(duì)流量點(diǎn)上的測(cè)量結(jié)果非常大值;Yimin為比對(duì)流量點(diǎn)上的測(cè)量結(jié)果非常小值; Ｒ 為極差系數(shù)。比對(duì)結(jié)果的評(píng)判原則: En ≤1 時(shí)參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與參考值之差在合理的預(yù)期之內(nèi)，比對(duì)結(jié)果可接受; En ＞ 1 時(shí)參比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量結(jié)果與參考值之差沒有到達(dá)合理的預(yù)期，應(yīng)分析原因。 

 

3 數(shù)據(jù)分析

本次比對(duì)各參比實(shí)驗(yàn)室完成率 100% ，主導(dǎo)實(shí) 驗(yàn)室對(duì)各參比實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總統(tǒng)計(jì)，根 據(jù)比對(duì)實(shí)施方案要求，比對(duì)參考值及比對(duì)參考值 不確定度采用主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室在首次循環(huán)開始前的實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)。具體數(shù)值見表 2。

 

傳遞標(biāo)準(zhǔn)在比對(duì)期間的不穩(wěn)定性對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響 uei計(jì)算見式 ( 3) ，穩(wěn)定性數(shù)據(jù)詳見表 3。 由表 3 可知，在比對(duì)循環(huán)中未出現(xiàn)比對(duì)流量點(diǎn) 0. 4qmax、0. 7qmax穩(wěn)定性發(fā)生較大偏離的情況，在 比對(duì)流量點(diǎn)的相對(duì)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差均為 0. 06% ，小于比對(duì)方案要求的 0. 2% ，穩(wěn)定性良好。

 

4 比對(duì)結(jié)果

比對(duì)期間，所有參比實(shí)驗(yàn)室均完成了比對(duì)實(shí) 驗(yàn)，完成率 100% ，比對(duì)結(jié)果 En 值如圖 2 所示。 在 0. 4qmax比對(duì)流量點(diǎn)，所有參比實(shí)驗(yàn)室 En ＜ 1， 比對(duì)結(jié)果均為滿意; 在 0. 7qmax 比對(duì)流量點(diǎn)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室 En ＞ 1，其余 11 家參比實(shí)驗(yàn)室 En ＜ 1， 滿意率為 84. 6% 。不滿意實(shí)驗(yàn)室在比對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行

過程中，出現(xiàn)信號(hào)采集不穩(wěn)定、頻率波動(dòng)較大、 零流量時(shí)收到不明信號(hào)干擾產(chǎn)生頻率波動(dòng)等現(xiàn)象， 建議從標(biāo)準(zhǔn)裝置的控制系統(tǒng)、信號(hào)采集抗干擾等 方面查找原因。

 

5 存在的問題

從各實(shí)驗(yàn)室提供的不確度評(píng)定報(bào)告中，發(fā)現(xiàn)如下幾點(diǎn)，需引起重視: ( 1) 個(gè)別實(shí)驗(yàn)室不確定 度評(píng)定結(jié)果還需要探討。個(gè)別實(shí)驗(yàn)室在 0. 4qmax、 0. 7qmax比對(duì)流量點(diǎn)評(píng)定的不確定度分別為 0. 89% 、 1. 1% ，與其計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核證書的裝置不確定度 0. 30% 相 比 明 顯 過 大，降 低 了 實(shí) 驗(yàn) 室 的 能 力。 ( 2) 不確定度評(píng)定方法有待商榷。例如: 將溫度、壓力引入的不確定度分量進(jìn)行了重復(fù)計(jì)算。( 3) 評(píng) 定報(bào)告中存在一些錯(cuò)誤，例如: 測(cè)量結(jié)果重復(fù)性 為 0. 02% ，由其帶來(lái)的不確定度分量仍為 0. 02% ，應(yīng)為 urel = 0. 02% /槡6 = 0. 008 2% ; 溫度測(cè)量帶來(lái)的 不確定度分量評(píng)定中，其擴(kuò)展不確定度為 U = 0. 10 ℃ ( k = 2) ，則相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 urel ( t) = 0. 1% / 2 = 0. 05% ，應(yīng) 為 urel ( t ) = 0. 1 /2 /286. 55 = 0. 02% 。 

 

( 4 ) 個(gè)別實(shí)驗(yàn)室環(huán)境控制措施不合

理。例如: 中央空調(diào)出風(fēng)口正對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器，這種現(xiàn)象存在標(biāo)準(zhǔn)器處溫度控制不均勻或標(biāo)準(zhǔn)器溫度測(cè)量點(diǎn)布置較少的風(fēng)險(xiǎn)。( 5) 部分實(shí)驗(yàn)室裝夾臺(tái)位 支撐板過窄或無(wú)支撐板僅靠起重機(jī)械吊裝，這種 現(xiàn)象存在無(wú)法為被檢表提供可靠支撐，并對(duì)其產(chǎn)生應(yīng)力進(jìn)而造成計(jì)量失準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)。 

 

6 結(jié)束語(yǔ)

通過此次比對(duì)，客觀反映了江蘇省法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定氣體渦輪流量計(jì)的實(shí)際情況，圓滿 的完成了比對(duì)任務(wù)。同時(shí)，也希望各實(shí)驗(yàn)室在日 常檢定過程中做好裝置的核查工作，持續(xù)改進(jìn)， 不斷提高實(shí)驗(yàn)室綜合服務(wù)水平，推動(dòng)計(jì)量工作取 得更大突破。