差压式流量计检定方法的探讨

差压式流量计检定方法的探讨
        为了规范节流装置的设计、制造和使用条件, 我国已颁布了国家标准( GB/ T2624 .. 94) 。依据国家标准又制定了标准节流装置的国家检定规程( JJG640 .. 1994) , 以技术法规的形式进一步规范了该种计量器具的检定方法、检定条件和流量测量总误差的评定( 估算) 方法。但是笔者依据多年从事流量测量和使用该规程的体会, 认为规程规定的检定方法, 尚有一定缺陷, 且又过分单一, 应予完善和扩充, 以适应流量计量检定技术发展的需要。
        1 .. 现行检定方法及特点
        目前, 依据JJG640 .. 1994 的检定方法是: 1) 在离线条件下, 对构成节流装置的节流件、取压装置和前后规定长度内的测量管道的所有几何参数进行检定, 确定出管道内径D 和节流件开孔直径d 及其对应的误差; 2) 在离线条件下, 单独对差压计( 或差压变送器) 进行检定, 确定其准确度; 3) 分别检定或依据经验公式估算出流量系数a 或流出系数c、流体膨胀系数..和节流装置上游侧流体密度..及其相应的误差; 4) 依据间接测量误差的传播定律, 按规程给定的公式, 求出质量流量测量总误差( 或不确定度) 。上述检定方法有三个显著特点: 1) 是把流量计分离成几部分, 在离线条件下单独检定( 或给出) 的, 各独立部分的误差是在该条件下确定的; 2) 在计算流量测量总误差( 函数误差) 时各独立变量的误差是按照服从统计规律的随机误差考虑的, 而未能考虑流量测量系统中可能存在的系统误差; 3) 流量测量总误差估算式的使用条件是: 节流装置的几何特征和流体的物理特性都满足标准和规程的规范要求。
        2 .. 流量计存在系统误差的必然性
        1) 流量计算公式中流量系数( 或流出系数) 的确定方法有二种: 一种是在流量标准装置上实测其系数.., 然后确定出其标准偏差...., 但所有流量装置可能存在的系统误差必然会传递给流量系数..。另一种方法是依据ISO 标准的经验公式计算出.. 及其标准偏差...., 这些公式是在大量实验数据的基础上用数理统计的回归方法求得。在节流装置的加工安装和使用符合标准条件技术要求的情况下, 可以认为流量系数.. 不存在系统误差。但在节流装置各部分不符合技术要求或在节流装置离线检定中, 使用了不准确的计量器具, 表面上符合要求而实际不符合要求的情况下, 也必然会产生附加的系统误差。
        2) 检测节流装置的几何参数D 和d 时, 通常是把D 和d 作为一个等精度直接测量的随机变量, 得到一列测量数据后, 取其算术平均值作为测量值, 其单次测量的标准偏差与所选用的量具本身误差三分之一的平方和的平方根便为..D ( 或..d) 值, 这是把.. 误差.. 按照服从正态分布的随机误差对待的。而量具的误差不可避免的会有上级标准传递时的系统误差成分, 因此用它测量D 或d 的测量结果, 造成系统误差也是必然的。
        3) 差压..p 值的误差, 由差压计( 或差压变送器) 的准确度为前提条件进行估算, 而其准确度是用引用误差表示的。引用误差的定义为差压计( 或差压变送器) 的示值误差与差压计( 或差压变送器) 测量上限之比的百分数, 其示值误差( ..p 示- ..p 标) 为既有大小又有方向的系统误差, .. 检定与规程.. 而..p 标是由标准器传递时所复现的标准差压值, 该差压值在由上一级标准传递时, 也不可避免存在系统误差。至于流体密度的误差主要取决于压力p 和温度t 的测量误差。而压力p 和温度t 的测量存在系统误差的可能性就更大了, 这是容易理解的。因此在节流装置的应用中, 系统误差是不可避免的。
        3 .. 节流装置安装、使用条件偏离规范要求的可能性
        由现行检定方法的特点知, 只要节流装置的设计加工和使用条件符合规范要求, 流量测量误差便可以一定的置信度, 依据规程给定的估算方法予以评定。但节流装置的实际应用中, 往往会偏离.. 要求..。一是安装条件偏离设计要求, 因为节流装置是分离检定的, 经检定合格的各部分组装后, 是否真正符合规定要求常不被人们所关注; 二是节流装置的离线检定中, 使用了不准确的计量器具, 而表面上符合要求但实际不符合要求; 三是经分离检定合格的节流装置, 实际使用中当介质通过装置时, 由于介质的各种物理化学作用会改变装置的技术状态; 四是介质工况参数( 压力、温度等) 偏离其设计值也是常见的。这时为消除偏离.. 要求.. 而产生的附加误差, 则需要对流量系数..( 或流出系数c) 、管道直径和节流件开孔直径d 、膨胀系数..及流体密度.. 进行一系列补偿或修正, 但这种修正是限度的且非常繁琐。
        4 .. 在线检定方法
        消除( 或减小) 系统误差和安装使用条件偏离要求..时的附加误差, 有效的检定方法是对差压式流量计进行在线检定。根据计量学基本原则, 流量计在线检定后, 可获得与流量计使用条件接近的测量不确定度, 并且, 还可随时修正由于节流件磨损及管径尺寸变化引起的误差。
        5 .. 结束语
        1) 在线检定方法是获得与被检流量计使用条件接近的测量不确定度的方法, 建议应纳入规程的检定方法之列, 有条件的应优先选用。
        2) 对于气体流量计的在线检定, 的标准器应为音速文丘利喷嘴, 且以正压法工作, 其检定点与使用点应尽可能一致。在满足量值传递准确度要求的前提下, 也可选用气体涡轮流量计或气体涡街流量计, 但应在固定的标定点下使用。