差壓式流量計(jì)檢定方法的探討

差壓式流量計(jì)檢定方法的探討
        為了規(guī)范節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)、制造和使用條件, 我國(guó)已頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)( GB/ T2624 .. 94) 。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)又制定了標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的國(guó)家檢定規(guī)程( JJG640 .. 1994) , 以技術(shù)法規(guī)的形式進(jìn)一步規(guī)范了該種計(jì)量器具的檢定方法、檢定條件和流量測(cè)量總誤差的評(píng)定( 估算) 方法。但是筆者依據(jù)多年從事流量測(cè)量和使用該規(guī)程的體會(huì), 認(rèn)為規(guī)程規(guī)定的檢定方法, 尚有一定缺陷, 且又過(guò)分單一, 應(yīng)予*和擴(kuò)充, 以適應(yīng)流量計(jì)量檢定技術(shù)發(fā)展的需要。
        1 .. 現(xiàn)行檢定方法及特點(diǎn)
        目前, 依據(jù)JJG640 .. 1994 的檢定方法是: 1) 在離線條件下, 對(duì)構(gòu)成節(jié)流裝置的節(jié)流件、取壓裝置和前后規(guī)定長(zhǎng)度內(nèi)的測(cè)量管道的所有幾何參數(shù)進(jìn)行檢定, 確定出管道內(nèi)徑D 和節(jié)流件開(kāi)孔直徑d 及其對(duì)應(yīng)的誤差; 2) 在離線條件下, 單獨(dú)對(duì)差壓計(jì)( 或差壓變送器) 進(jìn)行檢定, 確定其準(zhǔn)確度; 3) 分別檢定或依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算出流量系數(shù)a 或流出系數(shù)c、流體膨脹系數(shù)..和節(jié)流裝置上游側(cè)流體密度..及其相應(yīng)的誤差; 4) 依據(jù)間接測(cè)量誤差的傳播定律, 按規(guī)程給定的公式, 求出質(zhì)量流量測(cè)量總誤差( 或不確定度) 。上述檢定方法有三個(gè)顯著特點(diǎn): 1) 是把流量計(jì)分離成幾部分, 在離線條件下單獨(dú)檢定( 或給出) 的, 各獨(dú)立部分的誤差是在該條件下確定的; 2) 在計(jì)算流量測(cè)量總誤差( 函數(shù)誤差) 時(shí)各獨(dú)立變量的誤差是按照服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的隨機(jī)誤差考慮的, 而未能考慮流量測(cè)量系統(tǒng)中可能存在的系統(tǒng)誤差; 3) 流量測(cè)量總誤差估算式的使用條件是: 節(jié)流裝置的幾何特征和流體的物理特性都滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程的規(guī)范要求。
        2 .. 流量計(jì)存在系統(tǒng)誤差的必然性
        1) 流量計(jì)算公式中流量系數(shù)( 或流出系數(shù)) 的確定方法有二種: 一種是在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上實(shí)測(cè)其系數(shù).., 然后確定出其標(biāo)準(zhǔn)偏差...., 但所有流量裝置可能存在的系統(tǒng)誤差必然會(huì)傳遞給流量系數(shù)..。另一種方法是依據(jù)ISO 標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出.. 及其標(biāo)準(zhǔn)偏差...., 這些公式是在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的回歸方法求得。在節(jié)流裝置的加工安裝和使用符合標(biāo)準(zhǔn)條件技術(shù)要求的情況下, 可以認(rèn)為流量系數(shù).. 不存在系統(tǒng)誤差。但在節(jié)流裝置各部分不符合技術(shù)要求或在節(jié)流裝置離線檢定中, 使用了不準(zhǔn)確的計(jì)量器具, 表面上符合要求而實(shí)際不符合要求的情況下, 也必然會(huì)產(chǎn)生附加的系統(tǒng)誤差。
        2) 檢測(cè)節(jié)流裝置的幾何參數(shù)D 和d 時(shí), 通常是把D 和d 作為一個(gè)等精度直接測(cè)量的隨機(jī)變量, 得到一列測(cè)量數(shù)據(jù)后, 取其算術(shù)平均值作為測(cè)量值, 其單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)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(tài)分布的隨機(jī)誤差對(duì)待的。而量具的誤差不可避免的會(huì)有上級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞時(shí)的系統(tǒng)誤差成分, 因此用它測(cè)量D 或d 的測(cè)量結(jié)果, 造成系統(tǒng)誤差也是必然的。
        3) 差壓..p 值的誤差, 由差壓計(jì)( 或差壓變送器) 的準(zhǔn)確度為前提條件進(jìn)行估算, 而其準(zhǔn)確度是用引用誤差表示的。引用誤差的定義為差壓計(jì)( 或差壓變送器) 的示值誤差與差壓計(jì)( 或差壓變送器) 測(cè)量上限之比的百分?jǐn)?shù), 其示值誤差( ..p 示- ..p 標(biāo)) 為既有大小又有方向的系統(tǒng)誤差, .. 檢定與規(guī)程.. 而..p 標(biāo)是由標(biāo)準(zhǔn)器傳遞時(shí)所復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)差壓值, 該差壓值在由上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)傳遞時(shí), 也不可避免存在系統(tǒng)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(cè)量誤差。而壓力p 和溫度t 的測(cè)量存在系統(tǒng)誤差的可能性就更大了, 這是容易理解的。因此在節(jié)流裝置的應(yīng)用中, 系統(tǒng)誤差是不可避免的。
        3 .. 節(jié)流裝置安裝、使用條件偏離規(guī)范要求的可能性
        由現(xiàn)行檢定方法的特點(diǎn)知, 只要節(jié)流裝置的設(shè)計(jì)加工和使用條件符合規(guī)范要求, 流量測(cè)量誤差便可以一定的置信度, 依據(jù)規(guī)程給定的估算方法予以評(píng)定。但節(jié)流裝置的實(shí)際應(yīng)用中, 往往會(huì)偏離.. 要求..。一是安裝條件偏離設(shè)計(jì)要求, 因?yàn)楣?jié)流裝置是分離檢定的, 經(jīng)檢定合格的各部分組裝后, 是否真正符合規(guī)定要求常不被人們所關(guān)注; 二是節(jié)流裝置的離線檢定中, 使用了不準(zhǔn)確的計(jì)量器具, 而表面上符合要求但實(shí)際不符合要求; 三是經(jīng)分離檢定合格的節(jié)流裝置, 實(shí)際使用中當(dāng)介質(zhì)通過(guò)裝置時(shí), 由于介質(zhì)的各種物理化學(xué)作用會(huì)改變裝置的技術(shù)狀態(tài); 四是介質(zhì)工況參數(shù)( 壓力、溫度等) 偏離其設(shè)計(jì)值也是常見(jiàn)的。這時(shí)為消除偏離.. 要求.. 而產(chǎn)生的附加誤差, 則需要對(duì)流量系數(shù)..( 或流出系數(shù)c) 、管道直徑和節(jié)流件開(kāi)孔直徑d 、膨脹系數(shù)..及流體密度.. 進(jìn)行一系列補(bǔ)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(tǒng)誤差和安裝使用條件偏離要求..時(shí)的附加誤差, 有效的檢定方法是對(duì)差壓式流量計(jì)進(jìn)行在線檢定。根據(jù)計(jì)量學(xué)基本原則, 流量計(jì)在線檢定后, 可獲得與流量計(jì)使用條件接近的測(cè)量不確定度, 并且, 還可隨時(shí)修正由于節(jié)流件磨損及管徑尺寸變化引起的誤差。
        5 .. 結(jié)束語(yǔ)
        1) 在線檢定方法是獲得與被檢流量計(jì)使用條件接近的測(cè)量不確定度的方法, 建議應(yīng)納入規(guī)程的檢定方法之列, 有條件的應(yīng)優(yōu)先選用。
        2) 對(duì)于氣體流量計(jì)的在線檢定, 的標(biāo)準(zhǔn)器應(yīng)為音速文丘利噴嘴, 且以正壓法工作, 其檢定點(diǎn)與使用點(diǎn)應(yīng)盡可能一致。在滿(mǎn)足量值傳遞準(zhǔn)確度要求的前提下, 也可選用氣體渦輪流量計(jì)或氣體渦街流量計(jì), 但應(yīng)在固定的標(biāo)定點(diǎn)下使用。