音速喷嘴式燃气表建标报告

1、音速喷嘴式燃气表建标报告计量标准技术报告计量标准名称 燃气表检定装置计量标准负责人建标单位名称（公章）市计量测试所填写日期2010年4月建立计量标准的目的二、三、四、五、六、七、八、九、十、计量标准的工作原理及其组成计量标准器及主要配套设备计量标准的主要技术指标环境条件计量标准的量值溯源和传递框图计量标准的重要性试验计量标准的稳定性考核检定或校准结果的测量不确定度评定检定或校准结果的验证卜一、结论十二、附加说明(3)(3-4)(5)（6）（6）（7）（8-9）（10）(11-18)(19-20)（21）（21）一、建立计量标准的目的随着人民生活水平的不断提高，管道煤气已开始进行永州市场,而 燃

2、气表的计量准确性如何直接影响到我市广大人民群众的切身利益，因 此开展该项目的检定工作不仅是市场的需要，更是质量监督部门维护人 民群众利益的职责和义氤为了认真细致地做好煤气表的强制检定工 作，以保证全市煤气表计量准确度和量传一致，同时满足我市燃气表的 装表的速度，我们申请建立音速喷嘴式燃气表检定装置。二、计量标准的工作原理及其组成工作原理简述：qm ,此根据气体动力学原理，当气体通过音速喷嘴时，喷嘴上、下游气流 压力比达到某一特定数值的条件下，在喷嘴喉部形成临界流状态，气流 达到最大速度（音速）。流过喷嘴的气体质量流量也达到最大 时q只与喷嘴入口处的滞止压力和温度有关，而不受其下游状态变化的 影

3、响。流经音速喷嘴的质量流量q可按下式计算：q A CC Pom *：R T式中：q 通过音速喷嘴在实际条件下的质量流量； mA * 一音速喷嘴喉部的截面积； c 一音速流喷嘴的流出系数； C* 一实际气体的临界流函数； P 一喷嘴前气体的绝对滞止压力； 0T 一喷嘴前气体的绝对滞止温度； 0R 一气体常数M因为被检燃气表为体积计仪器，所以还要将通过被检表气体的质 量转换为体积流量。根据实际气体状态方程：olse ud 扉 4neH TJKifi.ifi籍.is .firs 盛mHKm将-ss ol_sss - MTO a lar_sss - ffis 、99ssssWIK -畚 。隹忌ud整胃

4、allj-l誓蜩.s 唯解置sa+rE 卑信flnmmim蜩最凯 HSRIs 费扉 slf 忌 ud ssss Ums ti0A 1SOIX。 H 9A Asssi S) isli WIATM*剧 Issis ud0 u 君 、ox X E，d)-(与=UUSH b参 、SMrssrls ! CH -苗MrWSMmu! 、sargns 。su WH. V rI- I dd I装置试验管路系统如图一所示。图一：装置试验管路系统图控制和操作由装置的电气部分实现，主要由误差采样计算CPU、装置运行CPU和PC机等部分组成。装的电气原政图二所示。LEDLED光编差电码压数据处理控制中心单片微型计算机主

5、机左侧压左侧温IIII I右侧压右侧温RS21参数设置键图二：装置电气原理框压力 压力 压s折s折s折g着咐省itfi院 LL-2009110444LL-2009110212咐省itfi院 LL-2009110213必DIP fee S091108090522080605III0.5%(K=2)ts M R(0.016 6)ma/hD|P 剧MJ2210-12Cr勺r S加螟瞥善擀If母展监奘螺 M fi Kn M fi tt大 啊 樊 姓 噩音 速 喷 嘴MJ-10.2级浙江海盐美捷 090825浙江省计院 LL-20091102145 年音 速 喷 嘴MJ-10.2级浙江海盐美捷 0908

6、13浙江省计量院 LL-20091102155 年音 速 喷 嘴MJ-10.2级浙江海盐美捷 090935浙江省计量院 LL-20091102165 年音 速 喷 嘴MJ-10.2级浙江海盐美捷 090961浙江省计量院 LL-20091102175 年音 速 喷 嘴MJ-10.2级浙江海盐美捷 090422浙江省计量院 LL-20091102185 年主要配套设备一绝对压力变送器一PTX7517 绝压（0110） kPa0.2级Druck 2805487浙江省计量院 RG-20091111111年一绝对压力变送器一PTX7517 绝压（0110） kPa0.2级Druck 2813787浙江

7、省计量院 RG-20091111101年绝 对PTX7517 绝压（0110） kPa0.2级Druck 2813784江省计量院1一压力变送器一RG-2009111109年一温度变送器_(956531) 707031/880-001-005/000JUMO 0134725501009250133浙江省计量院 RG-20091113611年温度变送器一(956531) 707031/880-001-005/000JUMO 0134725501009250054浙江省计量院 RG-20091113621年温度变送器一902002JUMO 09JAD1093T004浙江省计量院 RG-200911

8、13601年PZ寓(4565) %(96103) kpaP z-用(4575) %(86106) kpa皿 Wr rn|rIE寸S圭郸氐甬NHOS、ozwozpm u ss 901Bd98 CB+C 番z番寸SIWS p*poz 氐蕾sis 滤SMwiEwgqEul 9，一Imulb WEE sz WEE Z.I WEE 8.0, qul soWEE boowee szooWEE9I-IOOWWS*01Vu。Z .2 Mtt董 u。？ 0 HSEES SOM 00200.hsess -zo着slr0IT0H皆 ligm艘黑s胃最番oMsmhklaminnI u 上一级计量器具本级计量器具下一级

9、计量器具七、计量标准的重复性试验采用本套计量标准装置在相同测量条件下，对同一燃气表检定点进行重 复测量10次，各次测量值如下：序号测得值X.(%)1-0.772-0.763-0.734-0.755-0.766-0.777-0.748-0.759-0.7610-0.74X=-0.753%元(xj - x)2S= j=0.013%检测说明：测量重复性小于测量不确定度评定中测量重复性数据，测 量重复性考核合格。八、计量标准的稳定性考核采用本套计量标准设备在连续四个相邻的时间间隔内，对同一燃气表 检定点进行10次等精度测量，其结果如下：2010/01/102010/02/112010/03/15200

10、9/04/18平均误差（）平均误差（）平均误差（）平均误差（）-0.75-0.76-0.75-0.75其最大差值为0.01 %，小于其扩展不确定度U音。九、检定或校准结果的测量不确定度评定1. 1评定公式根据气体动力学原理，当气体通过临界流喷嘴时，在喷嘴上、下游气流压力比达到某一特 定数值的条件下，在喷嘴喉部形成临界流状态，气流达到最大速度(音速)。流过喷嘴的气体 质量流量也达到最大值qm。此时qm只与喷嘴入口处的滞止压力和温度有关，而不受其下游状 态变化的影响。流经临界流喷嘴的质量流量qm可按下式计算：qm=A* Cd C* P 0m d( R / M) - T 0式中：qm实际条件下通过临

11、界流喷嘴的质量流量；A*-临界流喷嘴喉部的截面积；Cd -临界流喷嘴的流出系数；C*-实际气体的临界流函数；P0_喷嘴前气体的绝对滞止压力；T0-喷嘴前气体的绝对滞止温度；R -通用气体常数；M -摩尔质量；因为被检流量计多为体积计量流量计，所以还要将质量流量转换为被检流量计的体积流 量。根据实际气体状态方程：P =Pn (R / M) - T Zn n式中：pn 被检流量计处的气体密度；Pn -被检流量计处的气体压力；Tn -被检流量计处的气体温度；zn -被检流量计处的气体压缩系数所以%=qm/ Pn =A*CdC* p0 .七. T . ZzT 0 . Pn上式即为音速喷嘴流量标准装置流

12、量计算的基本公式，流量测量的不确定度分析也以此为基Tali础。1. 2标准不确定度分量评定1. 2. 1喉部截面积的标准不确定度考虑到喷嘴使用与标定时A*取值相同，所以可将其看成常数，因此可忽略他们的不确定度1. 2. 2流出系数的标准不确定度u (Cd)流出系数的标准不确定度u (Cd)可根据喷嘴检定证书给出的流出系数准0.2%来确定。它依据JJG620-1994临界流流量计，可经6次以上的多次测量而得到。按正 态分布考虑，则有u (Cd)=0.2% / 2.57=0.08%1. 2. 3滞止压力引入的标准不确定度u(P0)压力变送器的准确度为0.2%，按均匀分布考虑，则有u(P0)=O.2

13、% / v 3 =0.12%1. 2. 4滞止温度引入的标准不确定度u(T0)温度变送器的准确度为0.2C，按矩形分布考虑，则有u(T0)=0.2 / (293.15* 3 )=0.04%1. 2. 5空气气体常数引入的标准不确定度u(R)在软件中采用了湿空气的折合气体常数公式，由于折合气体常数的不确定度 的来源主要是湿度测量,大气相对湿度测量不确定度一般可达4%,所以引起空气 气体常数(R/M)计算的标准不确度u(R) W0.03%1. 2. 6临界流函数引入的标准不确定度u(C)*在软件中采用查表法确定空气的临界流函数，而ISO9300只给出干空气的临界流函数表， 所以要考虑湿度对临界流函

14、数的影响。根据试验验证，临界流函数(考虑湿度修正后)的标准 不确度u(C) W0.002%*可以忽略不计。1. 2. 7空气压缩因子的标准不确定度u(Z)n在软件中根据压力Pn、温度Tn和大气相对湿度计算空气压缩因子Zn,其计算不确定度小于0.05%,即u(Zn) W0.05%1.2. 8流量计处的压力测量引入的测量不确定度u(P); n压力变送器的准确度为0.2%，按均匀分布考虑，则有u(P)=0.2%A3 =0.12% n1. 2. 8测量流量计处的温度测量引入的不确定度u(T); n温度变送器的准确度为0.2C，按矩形分布考虑，则有u(T )=0.2/(293.15*、3 )=0.04%

15、 n1. 2. 9计时器引入的标准不确定度u(t);时钟精度一般来说都比较高，稳定度在10-6。保守估算 u(t)=0.01%1. 3灵敏系数由不确定度传播律:u 2(q )=C 2W (C )+C 2u2 (P )+C 2u2 (T )+C 2w (P )+C 2w (T )+C 2w (Z )+ C 2W (R) CV1dc“c-其中：C1=20304 n 5 n 6 n 7也=A*C*P、亶TLPnC2 =C3也=a cd c* .而也T,zn迎 0,口 o Pn瓦=-1A C C P。3丽 TZn气 2 * d *C4 =* = - A*.CdC* P，E T乂nC5 =C6 =也=A

16、 C C* P 0 * R / M * 气 Ad*亍。 Pn也=A* Cd C* P。f 2行 TnC7 隽=2A*CdC*、T .PR/M其相对不确定度为:（0.）、2 （一）2 qvC 2 u 2（C ）C 2 u 2（ P ） C 2 u 2（T ）C 2 U 2（ P ）C 2 U 2（T ） C 2 U 2（ Z ）C 2 u 2（ R）=1a +20 + 30 +4n +5n+ 6n +q 2q 2q 2q 2q 2q 2q 2vvvvvvvv=U，2（Cd）+U，2（P0）+ 1 U2（邛+心此）+42（Tn）+U，2（Zn）+ 1 U2（R，） 1. 4合成标准不确定度评定1.

17、4. 1标准不确定度一览表表1不确定度一览表序号符号不确 定度 来源输入 不确 定 度可能 的分 布覆盖 因子Y的标 准不确 定度 u （x）% r i灵敏 系数对合成不 确定度的 贡献|C |u （x）% r r i1u（C）d流出系数0.2正态2.570.0810.082u（P）0滞止压力0.2矩形1.730.1210.123u（T）0滞止温度0.2C矩形1.730.040.50.024u（R）气体常数0.03/10.030.50.0155U（Zn）压缩因子0.05/10.0510.056u（P）入口压力0.2矩形1.730.1210.127u（T）入口温度0.2C矩形1.730.0410.048u（t）记时器0.01/10.0110.011. 4. 2合成标准不确定度合成标准不确定度Ucr= U2（C）+U2（P）+ - U2（T）+ - U2（R）+u2（Z）+U2（P）+u2（T）+U2（t）i/2 =0.20% r dr 02 r 02 rr nr nr nr扩展不确定度Ur=0.40% k=2十、检定或校准结果的验证选定一块最大流量为4.0m3/h，准确度为1.5%的煤气表对1/4Qmax、1/2Qmax、Qmax三个流量点自检一组数据后，送同等级计量机构检得一组数据，检定结果比较如下:流量点