天然气流量积算仪检定装置的建立

姜琛

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0308

天然气流量积算仪检定装置的建立

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0308

姜琛

中国石化天然气榆济管道分公司，济南 250101

详细信息

作者简介:
姜琛（1992-），中国石化天然气榆济管道分公司工程师，研究方向：天然气质量检测及其计量器具检定，邮箱: jiangchenjeason@163.com

中图分类号: TB937
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2022-12-28
- 录用日期: 2023-02-02
- 修回日期: 2023-02-20
- 网络出版日期: 2023-03-04
- 刊出日期: 2023-02-18

Establishment of Verification Device for Natural Gas Flow Integration Meters

JIANG Chen

Natural Gas Yuji Pipeline Branch of China Petroleum & Chemical Co., Ltd., Jinan 250101, China

摘要

摘要: 天然气流量积算仪是应用于天然气计量的二次仪表，其作用是将现场的一次仪表如温度变送器、压力变送器、气相色谱仪、流量计等传输过来的信号进行处理，计算出标况下的天然气流量或能量。为保证测量结果的准确一致，维护供需双方的经济利益，对流量积算仪开展检定和校准十分必要。按照JJG 1003—2016《流量积算仪》建立了一套天然气流量积算仪检定装置，通过温度、压力、流量通道的重复性实验，评定了测量结果的不确定度。检定装置的扩展不确定度为0.14%，可以对准确度等级0.5级及以下的流量积算仪开展检定校准工作。基于该装置，对流量积算仪检定过程中的注意事项及问题进行了探讨，并对检定规程的修订提出了建议。
- 计量学 /
- 天然气 /
- 流量积算仪 /
- 检定装置 /
- 不确定度 /
- 稳定性
Abstract: The natural gas flow integration meter is a secondary instrument used for natural gas metering. Its function is to process and calculate the signals transmitted from primary instruments on site, such as temperature transmitters, pressure transmitters, gas chromatographs, flowmeters, etc., and finally calculate the natural gas flow or energy under standard conditions. In order to ensure the accuracy and consistency of the measurement results of the measuring instruments and maintain the economic interests of both the supplier and the demander, it is necessary to carry out the verification and calibration of the flow integration meters. According to JJF 1003-2016 Flow Integration Meters, a set of verification devices for natural gas flow integration meters has been established. The device is composed of three multi-functional calibrators, which output the corresponding standard signals of the temperature transmitter, pressure transmitter, and flowmeter to the flow integration meter. After receiving the standard signals, the flow integration meter converts them into the target values, and the measurement errors of each channel are calculated according to JJG 1003-2016. Through the repeatability experiment of temperature, pressure, and flow channels, the uncertainty of the measurement results has been evaluated. The expanded uncertainty of the verification device is 0.14%, which can be used to verify and calibrate flow integration meters with accuracy class 0.5 and below. The standard device has passed the measurement standard assessment organized by State Administration for Market Regulation and solved the problem of tracing the value of the flow integration meter at the natural gas station. Based on the verification device, the matters needing attention and problems in the verification process of the flow integration meters are discussed, and suggestions for the revision of the verification regulations are put forward.
- metrology /
- natural gas /
- flow integration meters /
- verification device /
- uncertainty /
- stability

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图 1 工作原理框图

Figure 1. Block diagram of the working principle

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图 2 量值溯源和量值传递框图

Figure 2. Block diagram of quantity traceability and transfer

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表 1 标准器的主要技术指标

Table 1. Main technical specifications of standard instruments

名称	测量范围	不确定度
多功能校验仪	4～20 mA；	U=0.001 mA，k=2；
多功能校验仪	0.001～50 kHz	U=0.30 Hz，k=2

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表 2 温度通道稳定性实验

Table 2. Stability experiment of temperature channel /℃

次数	时间
次数	2022.1.18	2022.2.18	2022.3.18	2022.4.18
1	25.002	25.002	25.003	25.002
2	25.001	25.001	25.003	25.001
3	25.001	25.002	25.002	25.002
4	25.002	25.002	25.003	25.002
5	25.002	25.001	25.003	25.002
6	25.003	25.002	25.002	25.002
7	25.002	25.002	25.003	25.002
8	25.001	25.002	25.002	25.001
9	25.003	25.001	25.003	25.002
10	25.001	25.002	25.003	25.001
$ \stackrel{-}{y} $	25.002	25.002	25.003	25.002
变化量：$ {y}_{i\left(\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}\right)}-{y}_{i\left(\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\right)} $	0.001
允许变化量	0.00625
结论	合格

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表 3 压力通道稳定性实验

Table 3. Stability experiment of Pressure channel /kPa

次数	时间
次数	2022.1.18	2022.2.18	2022.3.18	2022.4.18
1	2500.508	2500.560	2500.455	2500.692
2	2500.491	2500.523	2500.473	2500.666
3	2500.466	2500.539	2500.438	2500.637
4	2500.487	2500.518	2500.387	2500.671
5	2500.518	2500.507	2500.494	2500.653
6	2500.499	2500.499	2500.458	2500.662
7	2500.506	2500.519	2500.447	2500.672
8	2500.504	2500.546	2500.461	2500.664
9	2500.459	2500.569	2500.489	2500.659
10	2500.567	2500.553	2500.419	2500.629
$ \stackrel{-}{y} $	2500.501	2500.533	2500.452	2500.661
变化量：$ {y}_{i\left(\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}\right)}-{y}_{i\left(\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\right)} $	0.208
允许变化量	0.625
结论	合格

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表 4 流量通道稳定性实验

Table 4. Stability experiment of flow channel /(m³/h)

次数	时间
次数	2022.1.18	2022.2.18	2022.3.18	2022.4.18
1	91840.83	91835.30	91840.03	91846.71
2	91841.22	91835.95	91842.04	91847.23
3	91842.87	91834.66	91839.85	91845.80
4	91841.86	91834.76	91840.93	91847.61
5	91839.96	91836.07	91842.26	91847.58
6	91840.91	91835.36	91841.82	91846.53
7	91840.04	91834.35	91840.64	91848.60
8	91841.24	91835.87	91842.65	91846.70
9	91842.08	91836.97	91839.50	91847.30
10	91842.65	91835.76	91840.84	91847.25
$ \stackrel{-}{y} $	91841.37	91835.51	91841.06	91847.13
变化量：$ {y}_{i\left(\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}\right)}-{y}_{i\left(\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}\right)} $	11.63
允许变化量	459
结论	合格

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表 5 第一次重复性实验数据

Table 5. Data of the first repeatability experiment

次数	温度（℃）	压力（kPa）	标况流量（m³/h）
1	25.002	2500.508	91840.83
……	……	……	……
10	25.001	2500.567	91842.65
$ \bar{y} $	25.002	2500.501	91841.37
相对标准偏差	0.003%	0.001%	0.001%

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表 6 第二次重复性实验数据

Table 6. Data of the second repeatability experiment

次数	温度（℃）	压力（kPa）	标况流量（m³/h）
1	25.002	2500.560	91835.30
……	……	……	……
10	25.002	2500.553	91835.76
$ \bar{y} $	25.002	2500.533	91835.51
相对标准偏差	0.002%	0.001%	0.001%

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表 7 各不确定度分量

Table 7. Table of each uncertainty component

相对标准不确定度$ u\left({x}_{i}\right) $	不确定度来源	标准不确定度（%）	灵敏度系数$ {c}_{i} $	\|$ {c}_{i} $\|$ u\left({x}_{i}\right) $（%）
$ {u}_{\mathrm{r}T} $	温度通道	0.0288	1	0.0288
$ {u}_{\mathrm{r}p} $	压力通道	0.02	1	0.02
${u}_{{\rm{r}}f}$	流量通道	0.001	1	0.001
$ {u}_{\mathrm{r}Z} $	压缩因子计算	0.058	1	0.058
$ {u}_{\mathrm{r}\mathrm{A}} $	装置重复性	0.001	1	0.001

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表 8 检定结果的验证

Table 8. Confirmation of verification results

比对实验室	标况瞬时流量（m³/h）	不确定度
本文所在单位	y_lab=396805.15	U_lab=0.14%，k=2
某计量院	y₁=396939.24	U₁=0.4%，k=2
某计量站	y₂₌396570.60	U₂=0.14%，k=2
平均值	$ \bar y $=396771.66	/

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