标准表法压缩天然气加气机检定装置校准规范

1标准表法压缩天然气加气机检定装置校准规范本规范适用于标准表法压缩天然气加气机检定装置的校准。2引用文件JJG996—2012压缩天然气加气机JJF1369—2012压缩天然气加气机型式评价大纲GB18047车用压缩天然气OIMLR139:2007(E)车用压缩气体燃料测量系统(Compressedgaseousfuel凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3.1术语3.1.1标准表法压缩天然气加气机检定装置mastermetermethodverificationfacilityofcompressednaturalgasd采用标准表法原理，对压缩天然气加气机进行检定或校准的计量标准装置(以下简称加气机检定装置)。它包括标准表、计算机系统、压力计、入口阀、出口阀等，标准表一般采用科里奥利质量流量计。同时根据加气机检定装置的测量范围，划分为大、中、小流量加气机检定装置。3.1.2大流量加气机检定装置highcapacityverificationfacilityofcompressednatural用于检定大流量加气机的加气机检定装置，其最大流量大于70kg/min。3.1.3中流量加气机检定装置mediumcapacityverificationfacilityofcompressed用于检定中流量加气机的加气机检定装置，其最大流量大于30kg/min且不大于3.1.4小流量加气机检定装置lowcapacityverificationfacilityofcompressednatural用于检定小流量加气机的加气机检定装置，其最大流量不大于30kg/min。对加气机检定装置进行校准，并按校准结果对加气机检定装置示值进行修正的数字2因子，其值为校准用设备测量值与被校加气机检定装置示值之比。本规范用F表示。3.2.1质量：千克，符号kg。3.2.2流量：千克每分钟，符号kg/min。加气机检定装置主要由标准表(质量流量计)、计算机系统、压力计、入口阀、出4.2工作原理在加气机检定装置中，使用标准表获得通过装置的压缩天然气的质量。工作时，将压缩天然气加气机上的加气枪连接到装置的入口处，装置出口连接到储气容器，使装置与加气机组成一条串联管路。压缩天然气依次经过被检加气机、加气机检定装置，然后注入储气容器。加气机和加气机检定装置同时测量天然气流量(累积流量),比较加气机检定装置测量值和加气机的显示值，即可获得压缩天然气加气机的示值误差。图1为加气机检定装置工作原理示意图。被检加气机加气枪+入口阀质量储气装置出口阀在R(1)和R(2)流量区，加气机检定装置修正因子的扩展不确定度(包含因子k=2)应不超过0.3%。注：以上指标不是用于合格性判别，仅供参考。a)温度：(-10～40)℃;b)相对湿度：35%～85%;c)其他影响量：电源、振动、大气中水汽凝结和气流及磁场等因素不得对校准结36.2校准用介质校准用介质为压缩空气，其水露点和固体颗粒物符合GB18047的相关要求。6.3校准用设备6.3.1主标准器在有效测量范围内，主标准器示值的扩展不确定度应不超过0.1%。一般选用高准确度级的电子天平作为主标准器，应按照最大称重量的(1.2～2)倍选择电子天平的最大称量(Max),天平的最大称重量由加气量、储气容器、管路及支架等总质量确定。电子天平的技术参数参考见表1。准确度级别最大称量(Max)实际分度(d)小流量加气机检定装置⑪中流量加气机检定装置⑪⑪a)流量指示仪：准确度等级不低于2.5级。b)储气容器：储气容器必须满足最大工作压力为25MPa的压力容器要求，应有有效期内的特种设备合格证书，且容积大小需要满足以下条件 校准小流量加气机检定装置时，储气容器的容积应不小于90L; 校准中流量加气机检定装置时，储气容器的容积应不小于300L 校准大流量加气机检定装置时，储气容器的容积应不小于600L。c)精密压力计：压力范围(0～40)MPa,准确度等级不低于0.4级。d)标准砝码：不低于F2等级，质量在试验气量的(0.8～1.0)倍之间。6.3.3校准用主标准器及配套设备均应有有效的检定/校准证书。7校准项目和校准方法7.1校准项目加气机检定装置在R(1)和R(2)流量区的修正因子.7.2校准方法7.2.1校准前检查7.2.1.1外观检查检查加气机检定装置的铭牌，铭牌应注明制造厂名、产品名称、型号规格、制造日期、出厂编号、流量范围、不确定度、最大工作压力、电源电压、工作环境、防爆标检查加气机检定装置的分辨力，其最小质量变量应不超过0.001kg。4a)将加气机检定装置与高压气源以及校准用设备相连接，如图2所示。b)关闭标准装置中的容器阀门，开启加气机检定装置出口阀，打开加气机检定装c)观察校准用设备上精密压力计示值，当压力值达到(21～25)MPa时，关闭加d)观察校准用设备上精密压力计示值，并且保持压力5min后，再次观察精密压e)压力变化不得超过0.2MPa。7.2.2.1校准前的准备a)将电子天平放置在一平整、稳固的平台或平板上，将电子b)将电子天平和加气机检定装置接通电源，进行电子部件的预热，使之达到平d)对加气机检定装置进行调零，并将各个流量区的修正因子置1。按两个流量区进行校准，分别是R(1)、R(2)。6次。R(1)的充装压力区间为(0～20)MPa,R(2)每个流量区试验次数不低于的充装压力区间为(10~各流量区的充装压力控制范围见表2。中流量或小流量加气机检定装置分别进行校准。表2充装压力控制范围流量区储气容器起始压力储气容器终止压力57.2.2.3校准过程控制在每个流量区的校准过程中，环境温度变化应不超过5℃,相对湿度变化应不超在每次校准试验过程中，高压气源的压力变化不超过1MPa。7.2.2.4校准程序a)清除储气容器表面的霜和水。b)按图2连接好加气机检定装置和校准用设备，并应可靠接地。c)打开加气机检定装置出口阀和容器阀门对储气容器进行加气，观察校准用设备上精密压力计示值。当储气容器上压力达到流量区要求的储气容器起始压力时，关闭容器阀门和出口阀，断开接入点。d)将电子天平示值归零(去皮)。e)连接接入点，打开出口阀，记录精密压力计上的初始管路压力示值p₁。f)将加气机检定装置示值回零或记录初始值。g)打开容器阀门对储气容器进行充气，观察校准用设备上精密压力计示值。当储气容器上压力达到流量区要求的终止压力时，停止加气。关闭容器阀门，然后记录精密压力计上的终止管路压力示值pz。h)关闭出口阀，断开接入点。i)记录电子天平示值和加气机检定装置示值。7.2.2.5数据处理a)修正因子计算1)各流量区的修正因子加气机检定装置的修正因子F,,按式(1)计算：F;——第i流量区第j M;;——第i流量点第j(M₅)y——第i流量区第j次测量得到的加气机检定装置修正因子；次测量得到的被校加气机检定装置的示值，kg;次测量得到的校准用设备测量值，kg。2)该流量区多次校准后修正因子的平均值作为该流量区的修正因子，见式(2)。F:——第i流量区修正因子的平均值；n——该流量区的测量次数。b)重复性计算在i流量区，修正因子F;的重复性按式(3)计算。6式中：s:——在i流量区修正因子F;的重复性。7.2.3加气机检定装置修正因子的扩展不确定度7.2.3.1加气机检定装置引入的相对标准不确定度分量a)计算加气机检定装置修正因子测量重复性引入的相对标准不确定度分量，见式(4)。式中：s;——该流量区修正因子的测量重复性；n——测量次数；u:(M₁)—-加气机检定装置修正因子测量重复性引入的相对标准不确定度分量。b)计算加气机检定装置最小质量变量引入的相对标准不确定度分量，见式(5)。式中：òx—-加气机检定装置的最小质量变量，kg;M——试验中最小用气量，kg;u₇(M₂)—加气机检定装置最小质量变量引入的相对标准不确定度分量。c)计算被校装置标准表后端容积变化引入的相对标准不确定度分量，见式(6)。式中：△p——试验前后管道压力差的最大值，MPa;V—加气机检定装置标准表后端管路容积(含钢管及高压软管),m³;M——试验中最小用气量，kg;u₇(M₃)—-标准表后端管路容积变化引入的相对标准不确定度分量。d)综合以上各分量，得到加气机检定装置引入的不确定度分量，见式(7)。u;(M)=√u:(M₁)²+u;(M₂)²+u;(M₃)²式中：u,(M)—-加气机检定装置引入的相对标准不确定度分量。7.2.3.2相对合成标准不确定度加气机检定装置修正因子的相对合成标准不确定度按公式(8)计算。7u:——加气机检定装置修正因子的相对合成标准不确定度；u-(M₅)—-校准用设备引入的相对标准不确定度分量。7.2.3.3扩展不确定度加气机检定装置修正因子的扩展不确定度见式(9)。k——包含因子(k=2);U,——加气机检定装置修正因子的扩展不确定度。8校准结果的表达原始记录和校准证书格式见附录A和附录B。建议加气机检定装置的复校时间间隔不超过1年。8校准记录的参考格式申请单位地址型号规格装置编号不确定度校准地点校准日期校准人员核验人员校准依据测量范围编号证书号压力p压力差重复性s,%93.加气机检定装置的不确定度：流量区R不确定度来源(x;)相对标准不确加气机检定装置引入的不确定度加气机检定装置引入的不确定度附录B校准证书的(内页)参考格式名称：B.4.1外观检查：B.4.2密封性检查：(小流量/中流量/大流量；校准介质：:)附录C测量不确定度评定示例名称：标准表法压缩天然气加气机检定装置(小流量)不确定度：0.3%(k=2)。不确定度：0.1%(k=2)。1)主标准器-—电子天平2)配套设备测量范围：(1～30)kg/min准确度等级：0.2级 容积：65L(3个)压力范围：(0～40)MPa准确度等级：0.4级试验数据见表C.1。表C.1试验数据流量区R压力p:压力差示值M;%流量区R压力差F%0C.2测量模型C.2.1数学公式根据修正因子定义，其测量模型见式(C.1):式中：F——加气机检定装置修正因子；Ms——校准用设备测量值，kg;M——加气机检定装置的示值，kg。C.2.2相对灵敏系数由于M与M,不相关，则相对合成标准不确定度见式(C.2):u₁(F)=√c?(M₃)u²(M₉)+c;(M)u!(M)(C.2)根据测量模型，得到相对灵敏系数：c,(M)=1、c,(M)=-1。C.2.3不确定度分量由式(C.2)可见，加气机检定装置修正因子F的不确定度来源主要有a)校准用设备引入的不确定度分量u,(M。);b)加气机检定装置引入的不确定度分量u,(M)。C.2.4不确定度评定C.2.4.1校准用设备引入的不确定度分量u,(M₃)质量法气体流量标准装置的扩展不确定度为0.1%(k=2);其相对标准不确定度C.2.4.2加气机检定装置引入的不确定度分量u;(M)1.计算加气机检定装置重复性引入的相对标准不确定度分量取加气机检定装置在各流量区修正因子的重复性来计算不确定度分量对于流量区R(1),见式(C.4):对于流量区R(2),见式(C.5):2.计算加气机检定装置最小质量变量引入的相对标准不确定度分量加气机检定装置两个流量区的最小质量变量均为0.001kg,利用试验最小用气量来计算最小质量变量引入的相对标准不确定度分量：对于流量区R(1),其最小用气量为23.004kg,计算过程见式(C.6)对于流量区R(2),其最小用气量为15.014kg,计算过程见式(C.7):3.计算加气机检定装置标准表后端管路容积变化引入的相对标准不确定度分量加气机检定装置标准表后端管路容积为0.0004m³,空气介质标况下密度为对于流量区R(1),其最小用气量为23.004kg。试验中管道压力差的最大值为0.4MPa,计算过程见式(C.8):对于流量区R(2),其最小用气量为15.014kg。试验中管道压力差的最大值为0