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  時間:2023-5-8 08:28:05

氣體渦街流量計K系數檢定結果的測量不確定度

摘要:文章依據JJG1029--2007《渦街流量計》檢定規程對流量范圍為150~1000m3/h的渦街流量計的K系數進行測量,詳細分析了壓力、溫度等因素對測量結果的影響,對測量結果的不確定度進行綜合評定。
  氣體渦街流量計無可拆部件、結構簡單穩定、易于維護,廣泛應用于市政供暖、石化、冶金等行業,保障渦街流量計流量量值的正確可靠,對維護貿易公平有著重要意義。本文對渦街流量計的檢定方法進行分析,對渦街流量計K系數的測量結果進行不確定分析、評定。
1測量方法
  本文依據JJG1029--2007《渦街流量計》提供的方法開展檢定工作,按照JJF1059.1--2012《測量不確定度評定與表示》關于測量結果不確定度的評定方法做不確定度分析。
測量標準:音速噴嘴法氣體流量標準裝置,測量范圍:1~6000m3/h;不確定度:Urel=0.25%,k=2。
環境條件:溫度20.06℃,濕度43.13%RH。
被測對象:氣體渦街流量計(橫河電機),測量范圍:150~1000m3/h。
2測量程序
  將被檢流量計與音速噴嘴法氣體流量標準裝置(以下簡稱標準裝置)串聯起來,通過被檢流量計可達到的最大檢定流量的70%~100%范圍內運行10min,待氣體溫度、壓力和流量穩定后開始檢定。測量流量點為qmax、0.4qmax、0.2qmaxqmin,每個流量點重復測量6次。將流量調整至規定的流量值,讀取被檢流量計和標準裝置的初始示值,到達規定檢定時間后讀取被檢流量計和標.準裝置的最終示值,并測出被檢流量計處和標準裝置處的氣體壓力、溫度等參數,按規定的計算公式計算得到被檢流量計和標準裝置的累積脈沖數、累積流量值、流量計的K系數、示值誤差及重復性。
3數學模型建立
  渦街流量計的儀表K系數的測量模型:
 
  式中:kv為渦街流量計的儀表系數,m-3;N為流量計發出的脈沖數;Vs為由裝置測得的修正到渦街流量計處的實際氣體體積值,m3。
 
  式中:Q為經過溫度、壓力修正后的通過渦街流量計處的實際氣體體積值,m3;Ps、Pm分別為標準裝置處和流量計處的氣體表壓力,Pa;Ts、Tm分別為標準裝置處和流量計處的氣體熱力學溫度,K;Zs、Zm分別為標準裝置處和流量計處的氣體壓縮因子。
得到:
 
4方差
  由于渦街流量計K系數的數學模型中輸入量間完全是乘積關系,且各輸人量間不相關,根據JJF1059.1--2012中關于合成標準不確定度的公式,K系數的相對合成標準不確定度按式(5)計算。
 
5各輸入量的標準不確定度分量的評定
5.1被測流量計測量重復性引入的相對標準不確定度urel(N)
  采用A類方法進行評定。按照檢定規程要求,流量計分別在qmax、0.4qmax、0.2qmax、qmin各流量點進行6次重復測量,如表1所示。一般在測量次數較少時,可采用極差法獲得實驗標準差[2]口流量計脈沖數的測量值滿足正態分布,本次測量次數為6次,不大于9次,采用極差法得到實驗標準.差s(N)。
 
  式中:R為極差,即6次測量的最大值與最小值之差;C為極差系數,n=6時C=2.53。
  脈沖數測量重復性帶來的相對標準不確定度:
 
  按式(7)計算得到渦街流量計,累積脈沖數測量重復性帶來的不確定度urel(N)分別為:0.12%、0.18%、0.16%、0.15%。
 
5.2標準裝置示值引入的標準不確定度urel(Q)
  音速噴嘴氣體流量標準裝置的測量不確定度
由校準證書給出,U=0.25%,k=2,則:.
Urel(Q)=0.25%/2=0.125%
5.3標準裝置處、被檢流量計處壓力測量引入的標準不確定度urel(Ps)、urrl(Pm)
  標準裝置處與被檢流量計處的壓力值,分別由安裝在噴嘴處及被檢流量計處的壓力變送器測量得到,因兩臺壓力變送器的安裝位置不同,測量結果互不相關,相互獨立。兩臺壓力變送器經.檢定后合格,由檢定證書得到其最大允許誤差為±0.1%,因此相對標準不確定度按均勻分布計算,k=√3,則壓力測量引人的標準不確定度為:標準裝置處:
Urel(Ps)=0.1%1√3=0.0577%
被檢流量計處:
Urel(Pm)=0.1%1√3=0.0577%
5.4標準裝置處、被檢流量計處溫度測量引入的標準不確定度urel(Ts)、urel(Tm)
  安裝在噴嘴處及被檢流量計處的Pt100熱電阻Rs、Rm分別測得標準裝置處與被檢流量計處的溫.度值為:20.83℃、20.57℃。根據檢定證書給出.的信息,Pt100熱電阻的精度等級為A級,量程為0~50℃,Rs、Rm的最大允許誤差MPE通過公.式±(0.150℃+0.002|t|)計算得到:±0.1917℃;±0.1917℃、±0.1912℃,因R、Rm的安裝位置不同,獨立測量,因此測量結果互不相關,相互獨立,按照均勻分布計算,h=√3,則溫度測量引人的相對標準不確定度為:
標準裝置處:
 
 
6標準不確定度一覽表(表2)
  表2合成標準不確定度和擴展不確定度一覽表
檢定流量點

urel(N)

urel(Q)

urel(Ps)

urel(Pm)

urel(Ts)

urel(Tm)

ucrel(kv)

qmax
0.4max
0.2max
qmin

0.12%
0.18%
0.16%
0.15%

0.125%

0.057%

0.057%

0.0343%

0.0342%

0.20%
0.24%
0.23%
0.22%

7.結束語
  本文通過描述渦街流量計K系數測量結果的不確定度分析與評定過程,得到了不確定度評定的報告,其評定的方法對于氣體速度式流量計K系數的檢定結果不確定度評定具有參考價值。

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