当前位置:首页 >> 客户服务技术资料

现场校准椭圆齿轮流量计示值误差测量不确定度评定

发布时间:2019-05-25 11:46:12 浏览:

0 引言

作为用于流体测量及控制的仪器, 流量计现广泛用于石化、制药、环保等多个领域生产中。在液体流量计的标定方面, 一般是实验室标定, 标定采用的主要介质是清洁水, 但由于大多数流量计测量的介质与标定的介质不同, 会影响流量计的测量精度, 特别是测量油的流量计, 如果使用水标定的话还会影响其机械构件的使用寿命。为了实现标定介质的一致性, 提高流量计的现场使用精度, 需要用一种高精度油流量校准装置, 通过与被检表串联, 使用软件进行控制和数据采集, 从而实现校准溯源的目的。

1 油流量校准装置的工作原理

油流量校准装置 (下面简称校准装置) 主要采用DN50mm艾默生质量流量计 (0.15级) 作为主标准器, 加装防爆型温度变送器和压力变送器用于温度和压力的数据采集, 通过PLC系统装置, 实现工艺过程中标准流量计、被检装置 (或被检流量计) 、温度、压力等测量数据的自动采集和计算处理, 完成计量校准的计算, 结果的显示、存储和查询等功能;同时可以实时显示工艺流程的流动状态和测量数据, 便于控制流量范围, 选择合适的测量流量点。

2 椭圆齿轮流量计示值误差测量不确定度评定

2.1 测量方法

参照JJG667-2010《液体容积式流量计检定规程》, 在规定的测量环境条件下 (现场环境条件温度7℃, 相对湿度80%, 大气压力101.3kPa) , 将被测的椭圆齿轮流量计所在输油管线 (DN50mm) 与校准装置连接, 在约定流量点上对被检流量计进行校准, 在校准过程中同时测出校准装置质量流量计进出口管段内介质的温度与压力。通过测量被校准流量计输出脉冲数, 换算出被测表的流量值;将质量流量计的标准值换算到被检表处状态下的流量值, 比较这二者, 得出被检流量计的示值误差。

2.2 测量模型

流量计相对示值误差:

 

式中:E—流量计相对示值误差, %;

Q—流量计显示的累积流量值, kg;

Qs—由标准器换算到流量计状态下检测介质的质量, kg。

2.3 输入量标准不确定度的评定

2.3.1 标准流量Qs的标准不确定度

 

式中:Qs—换算到被检表状态下的标准表流量值, kg;

Q's—标准表流量值, kg;

β—校准用介质的体膨胀系数, ℃-1;

ts、tm—检测时标准器和流量计处的介质温度, ℃;

k—检测用介质在检测状态下的压缩系数, Pa-1;

ps、pm—检测时标准器和流量计处的介质压力, Pa。

标准流量Qs的标准不确定度主要来源于校准装置中质量流量计示值误差引入的不确定度u (Q's) , 其余参数介质体膨胀系数、压缩系数、测量温度的铂电阻温度计的示值误差和测量压力的压力变送器示值误差引起的不确定度影响量很小, 可忽略不计。

校准过程中由于质量流量计前后介质温度、压力变化很小, 因此公式 (2) 可以简化为:

 

(1) 输入量Q's的标准不确定度u (Q's) 的评定

输入量Q's的标准不确定度来源于质量流量计本身的不确定度, 采用B类方法来评定。质量流量计证书等级为0.15级, 最大允许误差为±0.15%, 按均匀分布考虑, 标准不确定度为:

 

(2) 输入量Qs的标准不确定度

 

2.3.2 输入量Q的标准不确定度u (Q) 的评定

 

式中:N—脉冲数;

k—被检流量计脉冲当量, 10000脉冲/m3;

ρ—校准介质密度, 823.8kg/m3

输入量Q的标准不确定度u (Q) 主要来源于被检流量计示值重复性和密度测量误差。

(1) 测量重复性引入的不确定度u1 (Q)

在流量点13m3/h处, 在重复性条件下连续校准6次, 得到脉冲数测量结果:1145 (N) 、1144 (N) 、1143 (N) 、1144 (N) 、1143 (N) 、1145 (N)

 

在实际测量中对同一流量点测量三次求平均作为结果, 因此:

 

(2) 密度值误差引入的不确定度u2 (Q)

测量过程中介质密度值由质量流量计测量得出, 根据流量计技术参数得知测量准确度等级为0.15级的质量流量计密度测量误差为±1.0kg/m3, 按均匀分布考虑。

 

(3) 输入量Q的标准不确定度u (Q) 的合成

根据公式 (4) , 灵敏系数:

 

 (N取六次测量结果的平均值)

表1 输入量Q各标准不确定度分量一览表     下载原表

表1 输入量Q各标准不确定度分量一览表
 

2.4 相对合成标准不确定度的评定

 

输入量Q、Qs彼此独立互不相关, 测量模型为一次幂的乘积方程, 所以相对合成标准不确定度可按下式计算:

 

2.5 扩展不确定度的评定

取包含因子k=2, 在13m3/h处, 该椭圆齿轮流量计示值误差的扩展不确定度为:

 

3 结束语

根据上述分析, 采用便携式油流量校准装置在现场校准椭圆齿轮流量计时, 校准装置与流量计现场工况一致, 避免了由于介质不同、流速变化以及现场环境变化引起测量偏差, 能更准确地反映出椭圆齿轮流量计实际工作状况, 其示值误差的扩展不确定度为0.24%, 基本能满足加油船、油气收发平台等领域流量计现场校准的需要, 方法值得推广。