Establishment of Verification Device for Natural Gas Flow Integration Meters
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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。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.
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Key words:
- metrology /
- natural gas /
- flow integration meters /
- verification device /
- uncertainty /
- stability
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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; 0.001~50 kHz U=0.30 Hz,k=2 表 2 温度通道稳定性实验
Table 2. Stability experiment of temperature channel
/℃ 次数 时间 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 表 3 压力通道稳定性实验
Table 3. Stability experiment of Pressure channel
/kPa 次数 时间 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 表 4 流量通道稳定性实验
Table 4. Stability experiment of flow channel
/(m3/h) 次数 时间 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 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% 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% 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 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 ylab=396805.15 Ulab=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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