流量积算仪检定规程

1流量积算仪检定规程本规程适用于流量积算仪(以下简称积算仪)的首次检定、后续检定、使用中具备积算仪功能的其他流量积算装置可参照本规程。2引用文件本规程引用下列文件：JJG1055—2009在线气相色谱仪GB/T2624—2006用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量GB6587—1989电子测量仪表环境试验GB/T11062天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法(modGB/T13639—2008工业过程测量和控制系统用模拟输入数字式指示仪GB/T17747天然气压缩因子的计算(idtISO12213)GB/T18603天然气计量系统技术要求GB/T21446—2008用标准孔板流量计测量天然气流量CJ128—2007热量表JB/T2274—2014流量显示仪表凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3术语和计量单位3.1.1流量积算仪flowintegrationmeters通过采集与流量相关的传感器信号，用相关的数学模型计算出流量(能量)的装置。通常又称为流量显示仪、流量计算机等。与其配套的传感器通常有标准节流装置、涡轮、涡街、电磁、超声流量传感器或变送器等及补偿用的压力变送器、差压变送器、温度变送器、组分分析仪等。3.1.2断电保护poweroutageprotection积算仪在供电电源断电期间，积算仪内设参数及积算仪累积流量等数据能够可靠保3.1.3采样周期samplingperiod相邻两次采样之间的时间间隔。3.1.4小信号切除lowflowratecutoff2积算仪为克服干扰、变送器或传感器的零漂影响或为保证流量计系统正常运行而设置的功能。低于特定流量值时仪表按零值处理，高于此值时仪表正常运行。3.1.5补偿参量显示accessorialdisplayparameter积算仪中为显示介质工作状态(如压力、温度等)而设置的辅助显示。3.1.6数字信号和通讯协议digitalsignalsandcommunicationprotocol用于积算仪与传感器、变送器、网络终端之间遵循约定协议进行通讯或完成服务的信号，协议定义了数据单元传输的内容与格式。例如HART协议、Modbus协议、3.1.7定量控制通过对积算仪内部参数的设定来实现对开关量信号的控制，以达到控制现场执行机构的目的。3.2计量单位质量单位：千克，符号kg。时间单位：秒，符号s。体积单位：立方米，符号m³。流量单位：立方米每小时，符号m³/h。压力单位：帕[斯卡]、千帕，符号Pa,kPa。温度单位：摄氏度，符号℃。热量单位：焦耳，符号J。4.1工作原理积算仪的工作原理：通过对与之配套的流量变送器、流量传感器和其他变送器(温度、压力等)输出模拟信号、脉冲信号或者数字信号的采集，用相关的数学模型计算出瞬时流量、累积流量等，并进行显示、储存和传送。4.2结构积算仪主要由中央处理单元、输入输出单元、显示单元和操作按钮等组成。输入输出单元包含流量传感器信号输入、温度、压力等补偿信号输入、流量等信号输出等。4.3流量信号输入形式积算仪的输入信号一般有模拟信号、脉冲信号、数字信号三种形式，也可使用说明书中给出的其他信号形式。脉冲信号：电流脉冲、电压脉冲，其频率通常为10kHz以下。4.4配套仪表信号输入形式03-20163电阻：(0～9999.99)Ω。热电偶：分度号为S、R、B、K等。数字信号和通讯协议：包含HART协议(采用基于BELL202标准的FSK频移键控信号，在(4～20)mA信号上叠加幅度为0.5mA的数字音频信号，波特率为1200bps)、Modbus协议(包含：Modbus串行链路基于TIA/EIA标准：232-E和于EN50170标准，波特率在9.6kbps～12Mbps)等。5计量性能要求积算仪根据主示值最大允许误差划分准确度等级，如表1所示。主示值为瞬时流量、累积流量、累积能量(热量)中的一个或几个示值。表1准确度等级与最大允许误差准确度等级0.05级0.1级0.2级0.5级1.0级主示值最大允许误差士1.0%除主示值以外的其他示值及辅助参数测量值最大允许误差以使用说明书中规定6通用技术要求6.1一般技术要求6.1.1积算仪应有使用说明书，说明书上应注明适用流量计(传感器)的种类、类型、调校方法、操作步骤、适用介质、是否带有温度压力补偿及其他功能，提供引用的标准6.1.2积算仪外壳、铭牌、接线柱应经过良好的表面处理，不得有镀层脱落、锈蚀、划伤、沾污等缺陷。显示部分文字、数字、符号、标志应清晰鲜明、无重叠，仪表显示亮度均匀，不应有缺笔画等现象。6.1.3仪积算仪铭牌应有厂名、型号、编号、准确度等级、出厂年月等。6.1.4积算仪流量系数(密度、传感器系数等)的有效位数应不少于5位；瞬时流量显示分辨力引入的误差应不超过最大允许误差的1/10,累积流量显示位数不少于6位。6.1.5本规程推荐气体体积流量计量的标准参比条件和发热量测量的燃烧标准参比条件均为绝对压力101.325kPa、热力学温度293.15K。也可采用贸易合同约定的压力、温度作为参比条件。6.1.6传感器传输信号为数字信号的应提供相应通讯协议和软件。6.1.7小信号切除允许有小信号切除，配套传感器为标准节流装置的切除点应不大于设计工况下最大流量的8%,配套传感器为其他类型的切除点应不大于设计工况下最大流量的5%。6.1.8采样周期积算仪的流量信号采样时间应不大于2s;压力、温度采样时间应不大于5s;介质4组分或物性参数的采样时间参照JJG1055—2009中规定的要求，一般不超过15min。6.2其他技术要求6.2.1贸易结算用积算仪除应遵循6.1的所有要求外，还应遵循6.2.2～6.2.6的6.2.2贸易结算用积算仪物性参数计算应遵循附录A.2,其他介质遵循相关标准。6.2.3贸易结算用积算仪应具有参数设置、数据记录和历史事件的记录的安全保护功能，所有记录均不可修改、删除、存储器存满后以先进先出原则溢出，并应设有操作权限设置，分级密码、密钥、封印等保护措施。6.2.4贸易结算用积算仪数据处理、流量计算周期不超过5s,累积流量显示位数不少于9位，A/D转换器不低于16位，D/A转换器不低于12位。6.2.5贸易结算用积算仪应明确计算模型的来源和理论值的计算依据。6.2.6安全性能用于易燃易爆场合的积算仪应具有防爆合格证书。7计量器具控制7.1检定条件7.1.1主要检定设备7.1.1.1标准电流表最大允许误差不超过被检积算仪最大允许误差的1/5。7.1.1.2标准电压表最大允许误差不超过被检积算仪最大允许误差的1/5。7.1.1.3通用计数器计数范围：0～99999;分辨力：1个字。7.1.1.4标准电阻箱最大允许误差不超过被检积算仪最大允许误差的1/5。7.1.1.5计时器分辨力优于0.01s。7.1.1.6频率信号发生器7.1.2附属设备7.1.2.1直流信号源可输出三路DC(0～20)mA[或DC(0～5)V]连续可调信号，稳定度：7.1.2.2毫伏发生器输出范围：DC(0～50)mV,最大允许误差：±1×10-4;7.1.2.3电阻箱(0～9999.99)Ω,优于1.0级。7.1.3检定环境条件03-20165检定温度：(20±5)℃;相对湿度：45%～75%;交流电源(220±22)V,频率(50±1)Hz。7.1.4除地磁场外的其他外界磁场、机械振动等干扰应小到对积算仪的影响可忽略7.2检定项目积算仪的检定项目列于表2中。表2积算仪的检定项目序号检定项目首次检定后续检定使用中检查1外观及功能检查十十十2主示值最大允许误差十十注：“十”表示应检定，“—”表示可不检定。7.3检定方法7.3.1外观检查用目测的方法检查铭牌和外观，应符合6.1.2、6.1.3、6.1.4、6.1.5的要求。贸易结算用积算仪，还应符合6.2要求。7.3.2示值误差的检定检定前按图1连接好线，通常被检仪表通电预热10min。如产品说明书对预热时间另有规定的，则按说明书规定的时间预热。积算仪积算仪频率信号发生器通用计数器模拟信号输入电源工作电源标准电阻箱温度(电阻)标准电流、毫伏源电流表脉冲输出图1积算仪检定接线示意图7.3.2.1瞬时流量a)试验点取流量传感器(或变送器)流量范围对应的输入信号的量程下限、60.25倍、0.5倍、0.75倍、1倍量限附近；具有压力、温度补偿功能的以上检定点是在设计状态下，另外应在压力不变，温度在设计范围内任取两点，流量为最大；温度不变，压力在设计范围内任取两点，流量为最大情况下分别进行检定。b)按选取检定点，积算仪做一次测量。c)按式(1)计算每个流量点的误差E;,应满足表1中对积算仪最大允许误差的要求。q;——该流量检定点的流量积算仪示值，m³/s或kg/s;qs——该流量检定点的流量的理论计算值，m³/s或kg/s。7.3.2.2累积流量累积流量检定应在设计工作状态下进行。检定分辨力引入的不确定度应优于最大允许误差的1/10,检定时间一般不小于10min,应满足表1中对积算仪最大允许误差的要求。累积流量误差E。按下式计算：Q;——积算仪累积流量示值，m³或kg;Q.——积算仪累积流量理论计算值，m³或kg。7.3.2.3累积能量(累积热量)累积能量(累积热量)检定应在设计工作状态下进行。检定分辨力引入的不确定度应优于最大允许误差的1/10,检定时间一般不小于10min,应满足表1中对积算仪最大允许误差的要求。累积能量(累积热量)误差E。按下式计算：W;——积算仪累积能量(累积热量)示值，MJ或kWh;W——积算仪累积能量(累积热量)理论计算值，MJ或kWh。7.3.2.4补偿参量显示值a)试验点取零点、0.25Amx、0.5Amx、0.75Amax、Amax。7b)按选取检定点，积算仪做一次测量。c)按式(4)计算每个检定点误差Ea,应满足使用说明书中对积算仪最大允许误差的要求。A;——检定点积算仪示值，Pa或℃;A、——检定点输入信号对应的理论计算值，Pa或℃;Amax——输入信号对应的理论计算的最大值，Pa或℃。7.3.2.5输出电流a)试验点取0.2qmx、0.4qmax、0.6qmax、0.8qmax、qmax附近。b)按选取检定点，积算仪做一次测量。c)普通积算仪按式(5)、用于贸易结算的积算仪按式(6)计算每个检定点误差E,应满足表1中对积算仪误差限的要求。I;——检定点输出电流值；I.——检定点流量理论计算对应的电流值；Imax——最大流量理论计算对应的电流值；I₀——流量零点对应的电流值。7.3.2.6定量控制b)按选取检定点，积算仪做一次测量。c)按下式计算每个检定点误差E。,应满足表1中对积算仪最大允许误差的要求。S——检定点起控制作用的总量理论计算值，m³或kg;7.3.3小信号切除接线及检定方法同图1。在切除点附近由低到高缓慢改变输入信号，直至积算仪有对应参数显示，然后缓慢减少输入信号，积算仪有对应参数显示突然降为零。此时流量值为切除点，其数据应符合6.1.7的要求。7.4检定结果的处理经检定符合本规程要求的积算仪，签发检定证书，并在检定证书中注明检定时仪表内部参数的具体设置值及配套仪表。不合格则签发检定结果通知书，并注明不合格项目。7.5检定周期检定周期一般不超过1年。8常用流量公式及介质物性参数选取规定积算仪与各种类型流量变送器(传感器)配套使用，其流量公式各不相同，为真实的反映流量积算仪的准确性，本附录给出了流量测量中常用的流量公式，并对被测介质物性参数的选取做出了统一规定。A.1常用流量公式A.1.1节流式流量计质量流量按式(A.1)计算：C——流出系数(无量纲),标准节流式流量计按GB/T2624—2006确定，非标准节流式流量计根据实流标定的数据计算；e——流束膨胀系数，对于液体，取定值1;对于气体，标准节流式流量计按GB/T2624—2006确定，非标准节流式流量计按JJG640确定；d——操作条件下节流件开孔直径，m;p——操作条件下介质密度，kg/m³;β——操作条件下节流件开孔直径与上游管道内径之比，作条件下上游管道内径，m。A.1.2脉冲输出型流量计(如涡街、涡轮等)流量按式(A.2)计算：qv——瞬时操作条件下体积流量，m³/s;f——脉冲输出型流量计输出的脉冲信号频率，Hz;k——脉冲输出型流量的仪表常数，1/m³;(按流量计出厂给定值或根据实流标定的数据计算)。A.1.3流量换算公式质量流量换算成操作条件下体积流量公式：p——操作条件下被测介质密度，kg/m³。质量流量换算成标准参比条件下体积流量公式：9qvv——瞬时标准参比条件下体积流量，m²/s;px——标准参比条件下被测介质密度，kg/m³。A.2介质物性值计算A.2.1天然气物性值计算A.2.1.1标准参比条件下天然气物性参数天然气流量(能量)计算需使用的标准参比条件下物性参数包括：密度(pn)、高A.2.1.2操作条件下天然气物性参数天然气流量计算需使用的操作条件下物性参数包括：密度p、压缩因子Z、黏度μ、等熵指数k,应按GB/T21446—2008规定的方法计算。其中，计算密度p所需的压缩因子Z,按GB/T17747规定的方法计算。A.2.2人工煤气物性值计算A.2.2.1标准参比条件下人工煤气物性参数人工煤气流量(能量)计算需使用的标准参比条件下物性参数包括：密度pn、高量H、应按GB/T11062规定的方法计算，密度pn按式(A.5)计算：Pn=Pgn+psn(A.5)pm——人工煤气在标准参比条件下干部分的密度，kg/m³。已知各组分体积分数及其各组分标准参比条件下密度的混合干气体，按式(A.6)pn——人工煤气体中第i种组分标准参比条件下的密度，kg/m³;X;——人工煤气体中第i种组分的体积分数；n——人工煤气体总组分数。已知各组分质量分数及其各组分标准参比条件下密度的混合干气体，按式(A.7)式中：Y;——人工煤气体中第i种组分的质量分数；pn——人工煤气中第i种组分标准参比条件下的密度，kg/m³。p,mn——标准参比条件下最大可能水蒸汽密度，kg/m³;φn——标准参比条件下煤气的相对湿度，%。A.2.2.2操作条件下人工煤气的物性参数人工煤气流量计算需使用的操作条件下物性参数包括：密度p、压缩因子Z、动力黏度μ、等熵指数k,应按下述方法计算。A.2.2.2.1操作条件下人工煤气的密度p已知相对湿度，操作条件下人工煤气的密度p,按式(A.9)计算：p=pg+pspg——人工煤气在操作条件下干部分的密度，kg/m³,按式(A.10)计算；p,——人工煤气在操作条件下湿部分的密度，kg/m³,按式(A.11)计算。φ——操作条件下人工煤气的相对湿度，%,按式(A.12)计算；Z——操作条件下干煤气的压缩因子，用雷德利克-孔(Redlich-Kwong)方程(简称R-K公式)计算。ps=9ps=9Psmax不同操作条件下的相对湿度，按式(A.13)进行转换：q1、q₂——分别为操作条件1与2下湿煤气的相对湿度，%;p₁、p₂——分别为操作条件1与2下人工煤气的绝对压力，kPa;T₁、T₂——分别为操作条件1与2条件下人工煤气的热力学温度，K;pism、P₂m——分别为操作条件1与2下最大可能水蒸气密度，kg/m³。若由式(A.13)求出的φ₁≥1时，表明在操作条件1下煤气已被水蒸气饱和，而且部分水蒸气已冷凝，这时φ₁取1。A.2.2.2.2操作条件下人工煤气的动力黏度μ操作条件下人工煤气动力黏度μ,按式(A.14)计算：μ;——操作条件下人工煤气中第i种组分的动力黏度，Pa·s;M;——人工煤气中第i种组分的相对分子质量。A.2.2.2.3操作条件下人工煤气的等熵指数k操作条件下人工煤气等熵指数k,按式(A.15)计算：cpi——操作条件下人工煤气中第i种组分的定压比热容，kJ/(kg·℃);cvi——操作条件下人工煤气中第i种组分的定容比热容，kJ/(kg·℃)。A.2.2.3不同操作条件下湿煤气体积流量的转换不同操作条件下湿煤气体积流量的转换，按式(A.16)计算：qm、qvz——分别为操作条件1和2下的湿煤气体积流量，m³/s;p₁、p2——分别为操作条件1和2的绝对压力，kPa;T₁、T₂——分别为操作条件1和2的热力学温度，K;Z₁、Z₂——分别为操作条件1和2煤气压缩系数，无量纲；φ1、92——分别为操作条件1和操作条件2下煤气的相对湿度，%;ps₁mx、Pamx——分别为操作条件1和操作条件2下最大可能水蒸气绝对压力，kPa。A.2.3蒸汽物性值的计算蒸汽流量、能量计量所需的操作条件下的密度、黏度、等熵指数及比焓值等物性值，按水和水蒸气国际协会热力学性质工业标准IAPWS-IFC1997公式确定。A.3液体热量(能量)计算公式qe=qm△H(A.17)qe——单位时间载热液体释放的热量，kJ/s;qm——单位时间载热液体的质量流量，kg/s;△H——热交换系统中入口温度与出口温度所对应的载热液体比焓之差，kJ/kg。A.4蒸汽能量计算公式qe——单位时间蒸汽释放的能量，MJ/s;qm₁、9m2——分别为热交换系统中入口与出口的蒸汽质量流量，kg/s;H₁、H₂——分别为热交换系统中入口与出口蒸汽的比焓值，MJ/s,按水和水蒸气国际协会热力学性质工业标准IAPWS-IFC1997A.5燃气能量的计算公式公式确定。当燃气流量用在标准参比条件下的体积流量计量时，按式(A.19)计算能量流量：qe——单位时间流经计量仪表的燃气所具有的能量，MJ/s;qv₄——单位时间流经计量仪表的标准参比条件下燃气体积流量，m³/s;H:——燃气在标准参比条件下高位体积发热量，MJ/m³。当燃气流量用质量流量计量时，按式(A.20)计算能量流量：qm——单位时间流经计量仪表的燃气质量流量，kg/s;H.——燃气在标准参比条件下高位质量发热量，MJ/kg。检定记录格式(一)数据记录气体组分(或其他气质参数):气体名称组分/%