氣體渦輪流量計具有測量準確度高、復現(xiàn)性 和穩(wěn)定性好、量程范圍寬、抗干擾能力強、使用壽命長等特點，廣泛應用于天然氣計量等領域， 隨著天然氣計量技術的發(fā)展和對天然氣貿(mào)易交接計量要求的提高，對流量計的準確計量顯得至關重要。江蘇省質量技術監(jiān)督氣體流量計量檢測中 心作為主導實驗室負責此次計量比對工作，力爭 全面了解省內法定計量技術機構檢定氣體渦輪流量計的實際情況，客觀考核實驗室的綜合能力狀況，及時識別實驗室間的差異，發(fā)現(xiàn)檢定中遇到 的問題并制定相應的改進方法。 

 

1 比對傳遞標準

 

據(jù) JJF 1117—2010 《計量比對》的要求，主導實驗室負責確定穩(wěn)定性好、可靠性高的傳遞標準， 在前期進行了大量穩(wěn)定性實驗 ( 數(shù)據(jù)見表 1) 基礎 上，選擇 2 只 ( 1 用 1 備) DN150 mm 氣體渦輪流量計作為傳遞標準，流量范圍 80 ～ 1 600 m3 /h，準確度等級為 1. 0 級，供電電壓為直流 24 V，采樣方式從基表處采取脈沖。

2 比對方案 

比對路線采取類似花瓣式的路線安排，如圖 1所示，將參比實驗室分為 4 個小循環(huán)，主導實驗室在非常好循環(huán)的開始前和每一循環(huán)結束后對傳遞標準進行了 5 次試驗，以驗證其穩(wěn)定性。每個參 比實驗室接收傳遞標準后，將其靜置于實驗室至 少 12 h 后方可進行實驗。試驗時間為 6 h，具體時 間為比對當天 9∶00 ～ 15∶00。

2. 1 實驗條件

氣體流量標準裝置的相對擴展不確定度 Urel≤ 0. 33% ( k = 2) ; 參比條件: 環(huán)境溫度: 5 ～ 45 ℃ ; 相對濕度: ( 15 ～ 95) % ; 大氣壓力: 70 ～ 106 kPa。 外界磁場、機械振動和噪聲應小到對傳遞標準的影響可忽略不計。 

 

2. 2 比對實驗

比對前，流量計應在 0. 7qmax ～ qmax流量范圍內 運行 5 min，待流體溫度、壓力和流量穩(wěn)定后方可進行實驗。對 qmax =1 600 m3 /h、0. 7qmax =1 120 m3 / h、0. 4qmax = 640 m3 /h、qt = 320 m3 /h、qmin = 80 m3 /h 流量點進行實驗。其中 0. 4qmax = 640 m3 /h、 0. 7qmax = 1 120 m3 /h 為比對流量點，每點檢測 6 次，取 6 次平均值作為比對值，并對其儀表系數(shù) K的測量結果進行不確定度評定，用相對擴展不確 定度進行表示 ( k = 2) ，各參比實驗室根據(jù)比對表 在本實驗室的實驗情況以及自身裝置情況給出比對流量點測量結果的不確定度評定報告; 其余流 量點每點檢測 3 次。傳遞標準經(jīng)表體取壓孔取壓， 溫度測量點設置在表后。在每個流量點的每一次 測試過程中，檢測氣體介質溫度變化應不超過 ± 0. 5 ℃ ; 每次實際檢定流量與設定流量偏離應不超 過 ± 5% 。采樣方式由主導實驗室提供。

 

2. 3 參考值及其不確定度 

比對流量點參考值的確定: 選用主導實驗室 在首次循環(huán)開始前的測量結果作為參考值。比對參考值不確定度由主導實驗室根據(jù)比對表在實驗室的實驗情況以及自身裝置情況給出。 

 

2. 4 比對結果判定 

比對結果采用歸一化偏差 En 值對比對流量點進行判定。歸一化偏差 En 值計算見式 ( 1) 。

式中: k 為覆蓋因子，取 k = 2; ui 為第 i 個比對流量點上 Yji － Yri的標準不確定度; Yri為第 i 個比對流量點的參考值; Yji為第 j 個實驗室上報的在第 i個比對流量點測量結果。 

 

當 uri、uei與 uji相互無關或相關較弱時，

 

式中: uri為第 i 個比對流量點參考值的標準不確定 度; uji為第 j 個實驗室上報的在第 i 個比對流量點測量結果的標準不確定度，由參比實驗室提供; uei為傳遞標準在第 i 個比對流量點在比對期間的不 穩(wěn)定性對測量結果的影響。 

 

uei由主導實驗室根據(jù)四次測量結果計算，采 用極差法，具體計算見式 ( 3) 。

 

式中: Yimax 為比對流量點上的測量結果非常大值;Yimin為比對流量點上的測量結果非常小值; Ｒ 為極差系數(shù)。比對結果的評判原則: En ≤1 時參比實驗室的測量結果與參考值之差在合理的預期之內，比對結果可接受; En ＞ 1 時參比實驗室的測量結果與參考值之差沒有到達合理的預期，應分析原因。 

 

3 數(shù)據(jù)分析

本次比對各參比實驗室完成率 100% ，主導實 驗室對各參比實驗室的數(shù)據(jù)進行了匯總統(tǒng)計，根 據(jù)比對實施方案要求，比對參考值及比對參考值 不確定度采用主導實驗室在首次循環(huán)開始前的實 驗數(shù)據(jù)。具體數(shù)值見表 2。

 

傳遞標準在比對期間的不穩(wěn)定性對測量結果的影響 uei計算見式 ( 3) ，穩(wěn)定性數(shù)據(jù)詳見表 3。 由表 3 可知，在比對循環(huán)中未出現(xiàn)比對流量點 0. 4qmax、0. 7qmax穩(wěn)定性發(fā)生較大偏離的情況，在 比對流量點的相對實驗標準偏差均為 0. 06% ，小于比對方案要求的 0. 2% ，穩(wěn)定性良好。

 

4 比對結果

比對期間，所有參比實驗室均完成了比對實 驗，完成率 100% ，比對結果 En 值如圖 2 所示。 在 0. 4qmax比對流量點，所有參比實驗室 En ＜ 1， 比對結果均為滿意; 在 0. 7qmax 比對流量點，一個實驗室 En ＞ 1，其余 11 家參比實驗室 En ＜ 1， 滿意率為 84. 6% 。不滿意實驗室在比對實驗進行

過程中，出現(xiàn)信號采集不穩(wěn)定、頻率波動較大、 零流量時收到不明信號干擾產(chǎn)生頻率波動等現(xiàn)象， 建議從標準裝置的控制系統(tǒng)、信號采集抗干擾等 方面查找原因。

 

5 存在的問題

從各實驗室提供的不確度評定報告中，發(fā)現(xiàn)如下幾點，需引起重視: ( 1) 個別實驗室不確定 度評定結果還需要探討。個別實驗室在 0. 4qmax、 0. 7qmax比對流量點評定的不確定度分別為 0. 89% 、 1. 1% ，與其計量標準考核證書的裝置不確定度 0. 30% 相 比 明 顯 過 大，降 低 了 實 驗 室 的 能 力。 ( 2) 不確定度評定方法有待商榷。例如: 將溫度、壓力引入的不確定度分量進行了重復計算。( 3) 評 定報告中存在一些錯誤，例如: 測量結果重復性 為 0. 02% ，由其帶來的不確定度分量仍為 0. 02% ，應為 urel = 0. 02% /槡6 = 0. 008 2% ; 溫度測量帶來的 不確定度分量評定中，其擴展不確定度為 U = 0. 10 ℃ ( k = 2) ，則相對標準不確定度為 urel ( t) = 0. 1% / 2 = 0. 05% ，應 為 urel ( t ) = 0. 1 /2 /286. 55 = 0. 02% 。 

 

( 4 ) 個別實驗室環(huán)境控制措施不合

理。例如: 中央空調出風口正對標準器，這種現(xiàn)象存在標準器處溫度控制不均勻或標準器溫度測量點布置較少的風險。( 5) 部分實驗室裝夾臺位 支撐板過窄或無支撐板僅靠起重機械吊裝，這種 現(xiàn)象存在無法為被檢表提供可靠支撐，并對其產(chǎn)生應力進而造成計量失準的風險。 

 

6 結束語

通過此次比對，客觀反映了江蘇省法定計量技術機構檢定氣體渦輪流量計的實際情況，圓滿 的完成了比對任務。同時，也希望各實驗室在日 常檢定過程中做好裝置的核查工作，持續(xù)改進， 不斷提高實驗室綜合服務水平，推動計量工作取 得更大突破。