差壓式流量計檢定方法的探討

差壓式流量計檢定方法的探討
        為了規范節流裝置的設計、制造和使用條件, 我國已頒布了國家標準( GB/ T2624 .. 94) 。依據國家標準又制定了標準節流裝置的國家檢定規程( JJG640 .. 1994) , 以技術法規的形式進一步規范了該種計量器具的檢定方法、檢定條件和流量測量總誤差的評定( 估算) 方法。但是筆者依據多年從事流量測量和使用該規程的體會, 認為規程規定的檢定方法, 尚有一定缺陷, 且又過分單一, 應予完善和擴充, 以適應流量計量檢定技術發展的需要。
        1 .. 現行檢定方法及特點
        目前, 依據JJG640 .. 1994 的檢定方法是: 1) 在離線條件下, 對構成節流裝置的節流件、取壓裝置和前后規定長度內的測量管道的所有幾何參數進行檢定, 確定出管道內徑D 和節流件開孔直徑d 及其對應的誤差; 2) 在離線條件下, 單獨對差壓計( 或差壓變送器) 進行檢定, 確定其準確度; 3) 分別檢定或依據經驗公式估算出流量系數a 或流出系數c、流體膨脹系數..和節流裝置上游側流體密度..及其相應的誤差; 4) 依據間接測量誤差的傳播定律, 按規程給定的公式, 求出質量流量測量總誤差( 或不確定度) 。上述檢定方法有三個顯著特點: 1) 是把流量計分離成幾部分, 在離線條件下單獨檢定( 或給出) 的, 各獨立部分的誤差是在該條件下確定的; 2) 在計算流量測量總誤差( 函數誤差) 時各獨立變量的誤差是按照服從統計規律的隨機誤差考慮的, 而未能考慮流量測量系統中可能存在的系統誤差; 3) 流量測量總誤差估算式的使用條件是: 節流裝置的幾何特征和流體的物理特性都滿足標準和規程的規范要求。
        2 .. 流量計存在系統誤差的必然性
        1) 流量計算公式中流量系數( 或流出系數) 的確定方法有二種: 一種是在流量標準裝置上實測其系數.., 然后確定出其標準偏差...., 但所有流量裝置可能存在的系統誤差必然會傳遞給流量系數..。另一種方法是依據ISO 標準的經驗公式計算出.. 及其標準偏差...., 這些公式是在大量實驗數據的基礎上用數理統計的回歸方法求得。在節流裝置的加工安裝和使用*符合標準條件技術要求的情況下, 可以認為流量系數.. 不存在系統誤差。但在節流裝置各部分不*符合技術要求或在節流裝置離線檢定中, 使用了不準確的計量器具, 表面上符合要求而實際不符合要求的情況下, 也必然會產生附加的系統誤差。
        2) 檢測節流裝置的幾何參數D 和d 時, 通常是把D 和d 作為一個等精度直接測量的隨機變量, 得到一列測量數據后, 取其算術平均值作為測量值, 其單次測量的標準偏差與所選用的量具本身誤差三分之一的平方和的平方根便為..D ( 或..d) 值, 這是把.. 誤差.. 按照服從正態分布的隨機誤差對待的。而量具的誤差不可避免的會有上級標準傳遞時的系統誤差成分, 因此用它測量D 或d 的測量結果, 造成系統誤差也是必然的。
        3) 差壓..p 值的誤差, 由差壓計( 或差壓變送器) 的準確度為前提條件進行估算, 而其準確度是用引用誤差表示的。引用誤差的定義為差壓計( 或差壓變送器) 的示值誤差與差壓計( 或差壓變送器) 測量上限之比的百分數, 其示值誤差( ..p 示- ..p 標) 為既有大小又有方向的系統誤差, .. 檢定與規程.. 而..p 標是由標準器傳遞時所復現的標準差壓值, 該差壓值在由上一級標準傳遞時, 也不可避免存在系統誤差。至于流體密度的誤差主要取決于壓力p 和溫度t 的測量誤差。而壓力p 和溫度t 的測量存在系統誤差的可能性就更大了, 這是容易理解的。因此在節流裝置的應用中, 系統誤差是不可避免的。
        3 .. 節流裝置安裝、使用條件偏離規范要求的可能性
        由現行檢定方法的特點知, 只要節流裝置的設計加工和使用條件符合規范要求, 流量測量誤差便可以一定的置信度, 依據規程給定的估算方法予以評定。但節流裝置的實際應用中, 往往會偏離.. 要求..。一是安裝條件偏離設計要求, 因為節流裝置是分離檢定的, 經檢定合格的各部分組裝后, 是否真正符合規定要求常不被人們所關注; 二是節流裝置的離線檢定中, 使用了不準確的計量器具, 而表面上符合要求但實際不符合要求; 三是經分離檢定合格的節流裝置, 實際使用中當介質通過裝置時, 由于介質的各種物理化學作用會改變裝置的技術狀態; 四是介質工況參數( 壓力、溫度等) 偏離其設計值也是常見的。這時為消除偏離.. 要求.. 而產生的附加誤差, 則需要對流量系數..( 或流出系數c) 、管道直徑和節流件開孔直徑d 、膨脹系數..及流體密度.. 進行一系列補償或修正, 但這種修正是限度的且非常繁瑣。
        4 .. 在線檢定方法
        消除( 或減小) 系統誤差和安裝使用條件偏離要求..時的附加誤差, 有效的檢定方法是對差壓式流量計進行在線檢定。根據計量學基本原則, 流量計在線檢定后, 可獲得與流量計使用條件接近的測量不確定度, 并且, 還可隨時修正由于節流件磨損及管徑尺寸變化引起的誤差。
        5 .. 結束語
        1) 在線檢定方法是獲得與被檢流量計使用條件接近的測量不確定度的方法, 建議應納入規程的檢定方法之列, 有條件的應優先選用。
        2) 對于氣體流量計的在線檢定, 的標準器應為音速文丘利噴嘴, 且以正壓法工作, 其檢定點與使用點應盡可能一致。在滿足量值傳遞準確度要求的前提下, 也可選用氣體渦輪流量計或氣體渦街流量計, 但應在固定的標定點下使用。