本文針對體積管校準原油容積式流量計的示值誤差的測量結果, 進行不確定度的分析及評定。

1.技術依據:JJG667-2010《液體容積式流量計檢定規程》。

2.計量標準:體積管流量標準裝置。

3.被測對象:一臺DN80mm的刮板流量計。

4.測量方法:通過體積管對刮板流量計進行校準, 對每個流量點重復測量3次, 體積管的累積流量與流量計的累積流量進行對比, 得出流量計的平均示值誤差和重復性。

  式中:E——流量計的示值誤差;N——一次檢定過程流量計得到的脈沖數;K——傳感器系數, 1/L;Qs——將標準器處的液體體積值換算到流量計條件下的累積流量值, L;D——體積管內徑, mm;e——體積管壁厚, mm;Es——體積管彈性模量, Mpa;ts——檢定時標準裝置處液體的溫度, ℃;ps——檢定時標準器處的壓力, MPa;pm——檢定時流量計處液體的壓力, MPa;βs——體積管膨脹系數, ℃-1;Vs——體積管標準值, L;k——檢定用液體在檢定條件下的體積壓縮系數, MPa-1; (VCF20) s——體積管處溫度下原油的體積修正系數; (VCF20) m——流量計處溫度下原油的體積修正系數。

  取一臺DN80的刮板流量計, 對其進行校準, 以24m3/h為例進行不確定度評定, 校準數據如表1所示。

因為, 所以, 在忽略合成方差u2 (Qs) 表示式中高階項的情況下, 可得:

1.標準器給出的體積值Vs引入的不確定度分量

體積管的不確定度U=0.05% (k=2) , 則標準不確定度

靈敏系數:

則u1=丨c1丨u (Vs) =0.2499L。

2.體積管處溫度下原油的體積修正系數 (VCF20) s引入的不確定度分量

由于該系數是通過查表運算得出, 保留四位有效數字, 于是, 僅考慮數據修約引入的不確定度, 即其誤差限為0.5×10-4, 于是標準不確定度為

靈敏系數:

則u2=丨c2丨u (VCF20) s=0.02958L。

3.流量計處溫度下原油的體積修正系數 (VCF20) m引入的不確定度分量

由于該系數是通過查表運算得出, 于是, 僅考慮數據修約引入的不確定度, 即其誤差限為0.5×10-4, 則其標準不確定度為

靈敏系數:

則u3=丨c3丨u (VCF20) m=0.02958L。

4.體積管體膨脹系數βs引入的不確定度分量

體積管的體膨脹系數βs=0.000033℃-1, 取自資料手冊, 為一常數, 僅考慮由數字修約引入的不確定度分量, 即其誤差限為0.0000005℃-1, 假定滿足矩形分布, 則其標準不確定度為

靈敏系數:

則u4=丨c4丨u (βs) =0.008186L。

5.體積管處溫度ts引入的不確定度分量

因為溫度變送器為0.2級, 按矩形分布考慮, 則

靈敏系數:

則u5=丨c5丨丨V (ts) 丨0.001842L。

6.體積管彈性模量Es引入的不確定度分量

體積管的彈性模量Es=210000MPa, 取自資料手冊, 為一常數, 僅考慮由數字修約引入的不確定度分量, 即其誤差限為±0.5Pa, 假定滿足矩形分布, 于是標準不確定度

靈敏系數:

則u6=丨c6丨u (Es) =0。

7.體積管處壓力ps引入的不確定度分量

因為壓力變送器為0.1級, 按矩形分布考慮, 則

靈敏系數:

則u7=丨c7丨u (ps) =0.0003117L。

8.流量計處壓力pm引入的不確定度分量

因為壓力變送器為0.1級, 按矩形分布考慮, 則

靈敏系數:

則u8=丨c8丨u (pm) =0.0002898L。

9.液體壓縮系數k引入的不確定度分量

由于該系數是通過查表運算得出, 保留四位有效數字, 于是, 僅考慮數據修約引入的不確定度, 即其誤差限為0.5×10-7, 于是標準不確定度為-7

靈敏系數:

則u9=丨c9丨u (k) ≈0。

10.體積管內徑D引入的不確定度分量

體積管的內徑D=200mm取自體積管的檢定證書, 為一常數, 僅考慮由數字修約引入的不確定度分量, 即其誤差限為±0.5mm, 假定滿足矩形分布, 于是標準不確定度

靈敏系數:

則u10=丨c10丨u (D) =0.00009268L。

11.體積管壁厚e引入的不確定度分量

體積管的內徑e=8mm取自體積管的檢定證書, 為一常數, 僅考慮由數字修約引入的不確定度分量, 即其誤差限為±0.5mm, 假定滿足矩形分布, 于是標準不確定度u

靈敏系數:

則u11=丨c11丨u (e) =0.00001158L。

累積流量Qs的不確定度為

式中:K——置入系數, 為20, 1/L。

1.光電脈沖發訊器引入的不確定度分量

光電脈沖發訊器的***大允許誤差由校準證書得到, 1000個標準脈沖誤差為±3個脈沖, 其相對誤差為±0.03%, 估計為矩形分布, 則

則u12=丨c1丨u (N) =1.736×10-4。

2.由Qs引入的不確定度分量

則u13=丨c13丨uc (Qs) =2.543×10-4。

將u12和u13兩者合成后, 得到示值誤差的單次測量不確定度為

  流量計重復性由極差法計算, 單次測量的重復性為0.041%, 其平均值的實驗標準偏差為

  將單次測量示值誤差的不確定度分量與重復性引入的不確定度分量進行合成, 得到流量計平均示值誤差的合成標準不確定度為

擴展不確定度為

  該刮板流量計在24m3/h流量點上測量結果示值誤差為0.21%, 相對擴展不確定度為Urel=0.078%, k=2。
 

一、原油流量計概述：
    AK-LC系列橢圓齒輪流量計（原油流量計）是計量流經管道內液體流量總和的容積式流量計,該儀表具有測量精度高,受液體粘度影響小,表前不需要安裝直管段, 廣泛用于石油、化工、醫藥衛生等油類及高粘度介質的累積流量測量。

二、測量原理

在儀表測量室進出兩端液體壓差的在作用下，一對橢圓齒輪在軸承上不停地轉動并排出液體，測出橢圓齒輪的轉數即可知道流經儀表液體的總值。設橢圓齒輪旋轉一周排出的體積量Q，單位時間橢圓齒輪旋轉次數為N，則在該時間內流過的液體體積量為NQ。

三、產品特點

◆ AK-LC-A型 鑄鐵橢圓齒輪流量計，廣泛用于各種油品及對鑄鐵不腐蝕液體介質的計量。

◆  AK -LC-E型 鑄鋼橢圓齒輪流量計，用于高壓、低腐蝕性介質的計量

◆  AK -LC-B型 不銹鋼橢圓齒輪流量計，廣泛用于有較強腐蝕性液體介質，如酸、堿、鹽及有機化合 物等的計量

四、主要技術參數

★本安防爆: ExiaⅡCTSdⅡBT4

★連接方式: 法蘭連接:DN10～DN200

★安裝方式: 水平、垂直

★口徑系列: DN10，15，20，25，40，50，80，100

★壓力損失: ≤0.1MPa

★精度等級: 普通型0.5級，高精度0.2級

★介質壓力: 普通型1.6MPa,高壓型3.2MPa

★粘度范圍: 普通型:0.6～200mpa.s,

高粘度200～1000mpa.s

★介質溫度: 普通型＜120℃，高壓型＜200℃

★表體材質: 鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼等

★轉動部件: 鋁合金、不銹鋼等

五、測量范圍及工作壓力

  通過上述不確定度分析過程, 可以看出影響原油流量計測量結果的不確定度因素主要來源于標準器的不確定度和流量計的重復性。這就要求計量檢定人員在平時工作中, 要保證標準裝置計量性能的穩定, 定期做計量標準的重復性、穩定性等考核工作以監控其計量性能, 并且要定期對各項設備進行量值溯源, 使其對測量結果的不確定度影響降到***小, 保證測量結果的準確可靠。