摘要(yào)：氣體渦輪和腰(yāo)輪流(liú)量計 常作(zuò)爲氣體流(liú)量标(biāo)準裝(zhuāng)置比對的(de)傳遞标準,但在(zài)比對過程中的(de)計量性能變化(huà)影響甚至決定(dìng)了比對結果的客觀(guān)性與公正(zhèng)性。基(jī)于(yú)一台氣體渦(wō)輪(lún)流量計(jì) 和一台(tái)腰輪流(liú)量計在(zài)比對過(guò)程中的8次(cì)實驗(yàn)數據(jù),從兩台流(liú)量計(jì)的整(zhěng)體上(shàng)和單一流量點(diǎn)兩個角度出發(fā),分析(xī)示值誤差、儀表系(xì)數及其(qí)複現性和穩定(dìng)性的變化(huà)規律。結果顯示兩台(tái)流量計在比對(duì)過程中(zhōng)均保持(chí)了較好的複現(xiàn)性;前者的穩定(dìng)性較好,而(ér)後者的穩定(dìng)性(xìng)不合(hé)格;兩台流量計(jì)的複現性和穩(wěn)定性均随(suí)着其(qí)流量(liàng)的增(zēng)大而(ér)逐漸提高(gāo)。由此(cǐ)說明，氣(qì)體(tǐ)流量(liàng)标準裝置比對(duì)工(gōng)作(zuò)中優先選(xuǎn)擇穩定性較好的流量計作爲(wèi)傳遞标(biāo)準,且盡可能選擇大的(de)流(liú)量點(diǎn),有利于減小其(qí)複(fú)現性(xìng)和穩定性(xìng)對測量結果的影響,更好地反映标(biāo)準裝(zhuāng)置的測量(liàng)能力(lì)。
0引言
　　在氣(qì)體流量計量中(zhōng),氣體(tǐ)渦(wō)輪(lún)和腰(yāo)輪流(liú)量計(jì)均爲(wèi)比較成熟的儀表,具有精度(dù)高(gāo)、重複(fú)性好(hǎo)、量程(chéng)比寬(kuān)、抗幹擾能(néng)力強(qiáng)等特(tè)點，在(zài)石油化工工業(yè)生産中廣泛應(yīng)用。同時(shí),在(zài)全國(guó)省級技(jì)術(shù)機構(gòu)之間(jiān)和省市範(fàn)圍内,這(zhè)兩種流(liú)量計(jì)也多次被(bèi)作爲傳遞标準(zhǔn)用于氣體流量标準(zhǔn)裝置的比對工作。
　　但是,比(bǐ)對過程中(zhōng),這兩種流量計的計(jì)量性(xìng)能變化情(qíng)況以及(jí)這一變(biàn)化對(duì)比(bǐ)對(duì)數據(jù)的影(yǐng)響程度等(děng)問題都沒有一個定量甚至定(dìng)性的(de)結(jié)論(lùn)。分析和研(yán)究這(zhè)些問(wèn)題,有利于(yú)對比(bǐ)對數(shù)據更加客觀的(de)評價(jià)和處理,提(tí)高比對結(jié)果的公平性和(hé)公正性。同時,進(jìn)一步(bù)分析(xī)其變(biàn)化規律，有(yǒu)利于(yú)指導(dǎo)比(bǐ)對(duì)工作(zuò)中對流量計和(hé)流量點(diǎn)的(de)選(xuǎn)擇,以減小流量計本身對比對數據的影響程度(dù),使得(dé)比對結果能夠(gòu)更好地反(fǎn)映标準裝置的測量(liàng)能力(lì)。
　　2013年9月(yuè),新疆維吾爾自治區計量測試(shì)研究院承擔并(bìng)主導(dǎo)了全疆範圍内(nèi)氣體(tǐ)流量(liàng)标準裝置的比(bǐ)對(duì)工作。本(běn)文基于本(běn)次比對工(gōng)作中的實驗數據，分析(xī)和研究兩台(tái)傳遞标準(zhǔn)一氣體渦輪流(liú)量計和氣體腰輪流量計(jì)的計(jì)量性能(néng)變化情況,以(yǐ)期爲探讨和(hé)解決上(shàng)述問(wèn)題提供參考。
1比(bǐ)對概(gài)述(shù)
　　主(zhǔ)導實驗室爲新疆計(jì)量測(cè)試(shì)研究院(yuàn)，參比實(shí)驗室爲(wèi)全疆(jiāng)範圍内(nèi)其(qí)他七個授權的計量技術機構。.所有實驗(yàn)室的(de)比對(duì)裝置(zhì)均爲(wèi)臨界流(liú)文丘裏(lǐ)噴嘴法氣(qì)體流(liú)量标(biāo)準裝置,測(cè)量範(fàn)圍(wéi)均滿足比對(duì)的流量點(diǎn)要求(qiú)。傳遞标(biāo)準(zhǔn)爲--台渦輪流量(liàng)計和一台(tái)腰輪(lún)流量(liàng)計(jì),均(jun1)采用(yòng)脈沖輸出(chū)的方(fāng)法，測量(liàng)設定流(liú)量點的儀表系(xì)數。傳(chuán)遞(dì)标準的(de)參數見表(biǎo)1。
 
　　爲了(le)保證(zhèng)傳遞(dì)标準(zhǔn)的計量性(xìng)能穩定性(xìng),采(cǎi)用星形(xíng)式傳遞(dì)方(fāng)法,比對過(guò)程中主導(dǎo)實驗(yàn)室完(wán)成對(duì)傳遞(dì)标準的8次(cì)試驗。每個流量點重(zhòng)複實(shí)驗6次,取算(suàn)術(shù)平均值(zhí)作爲(wèi)實驗結果(guǒ)。比對過程中(zhōng)人(rén)員全程監(jiān)督,傳(chuán)遞标準(zhǔn)在比對過程(chéng)中沒有出現碰撞、跌落、電(diàn)擊、堵塞等意外(wài)情況，保證(zhèng)了傳(chuán)遞标準的(de)完好(hǎo)性和(hé)實驗(yàn)數據的(de)有效性。
　　本文(wén)基于實驗數據分析和研(yán)究氣(qì)體渦(wō)輪和腰輪(lún)流量(liàng)計(jì)的計量性能(néng)變(biàn)化,從流(liú)量計(jì)整體情況(kuàng)、單個(gè)流量(liàng)點情況兩(liǎng)個角度出發,分(fèn)析其(qí)示值誤(wù)差、儀表(biǎo)系數(shù)、複現性穩定性(xìng)等方面的(de)内容,同時對(duì)比對數(shù)據進(jìn)行處理,以(yǐ)驗證分析結論(lùn)。
　　複現(xiàn)性定義爲(wèi)同一流量計在相同的标(biāo)準裝(zhuāng)置、不同的實驗(yàn)時間、不同的實(shí)驗環境條(tiáo)件下得到測量(liàng)結果(guǒ)的一緻程度,采用實(shí)驗标(biāo)準偏差表示(shì)[5-6]。衡(héng)量标(biāo)準爲(wèi)流量計最(zuì)大允許誤差絕(jué)對值的1/3。計算公(gōng)式爲(wèi):
 
　　式中:sr爲儀表系(xì)數或示值(zhí)誤差的複(fú)現性(xìng);n爲試(shì)驗次(cì)數,n=8;`x爲(wèi)8次實驗(yàn)數(shù)據的(de)平均(jun1)值,下(xià)同。
　　穩定性定義(yì)爲同(tóng)-一流(liú)量計在同(tóng)一個标準(zhǔn)裝置(zhì)、不同(tóng)實驗條件下,多(duō)次(cì)測量結(jié)果的變化幅度(dù),衡量标準爲流(liú)量計(jì)的最大允許誤差(chà)。計(jì)算公(gōng)式爲(wèi):
　　式中(zhōng):xmax、xmin分别(bié)爲本次實驗數(shù)據中(zhōng)儀表系數(shù)或示值誤(wù)差的最大值(zhí)、最小值(zhí)。
2流量計整(zhěng)體計量(liàng)性能分析
　　試(shì)驗得到的兩(liǎng)個(gè)流量(liàng)計的儀表(biǎo)系數(shù)和示(shì)值誤(wù)差以(yǐ)及它們的(de)平均值(zhí)、複(fú)現性(xìng)和穩(wěn)定性如表(biǎo)2所示。
 
2.1示值誤差(chà)
　　氣體(tǐ)渦輪流量(liàng)計最大示(shì)值誤(wù)差爲0.28%，氣體腰輪(lún)流量計最大示(shì)值誤(wù)差爲0.31%,均小(xiǎo)于其最(zuì)大(dà)允許(xǔ)誤差(chà)1%,滿足(zú)合格(gé)要求。由此說明,氣體渦輪(lún)和腰(yāo)輪流(liú)量計的計量精度比較高(gāo)，穩定性也較好。同時,由(yóu)于采用(yòng)脈沖輸出方式(shì),示值誤差也反(fǎn)映了流(liú)量計儀(yí)表系(xì)數的(de)線性(xìng)度,示值(zhí)誤差較小，說.明流量計(jì)儀表系數(shù)的線性度也比較好。
2.2複現性
　　氣(qì)體渦輪流(liú)量計的儀(yí)表系數(shù)複現性爲0.12%、示值(zhí)誤差複(fú)現性(xìng)爲(wèi)0.06%,小于0.33%,由(yóu)此說(shuō)明氣體渦(wō)輪流(liú)量計在改(gǎi)變了實(shí)驗時間(jiān)和環境條(tiáo)件下,仍然(rán)能(néng)夠保證(zhèng)儀表系數和示值誤差的(de)一緻(zhì)性,也(yě)證明(míng)了常(cháng)規的檢(jiǎn)定(dìng)結果(guǒ)對正常工作條(tiáo)件下(xià)氣體渦輪(lún)流量計的有效(xiào)性。同樣,從氣體腰輪流量(liàng)計的儀表系(xì)數(shù)和示(shì)值誤(wù)差的(de)複現(xiàn)性數(shù)據分析,結(jié)論與氣體渦輪(lún)流量計 一緻。
2.3穩(wěn)定性
　　氣體渦輪(lún)流量計的儀表(biǎo)系數和(hé)示值誤(wù)差的穩定(dìng)性分(fèn)别爲(wèi)0.41%.0.64%,均小(xiǎo)于1%,在(zài)合格範圍内。氣(qì)體腰輪流(liú)量計(jì)的儀表系數穩(wěn)定性爲0.81%,示(shì)值誤差穩定性爲1.13%,前(qián)者合格,後者不(bú)合格(gé)。
2.4小結(jié)
　　從氣(qì)體渦輪和(hé)腰輪(lún)流量計的儀表(biǎo)系數和示(shì)值誤(wù)差整體(tǐ)分(fèn)析其(qí)複現性和穩定(dìng)性,可以得出:在(zài)多次試驗中,兩種流量計(jì)的儀表系數和(hé)示值(zhí)誤差(chà)均保持了(le)較好的一緻性。同時(shí),前(qián)者(zhě)的穩(wěn)定性優于(yú)後者,後者的示值誤(wù)差穩定性(xìng)超過允許範圍(wéi),可能(néng)會對比對結果(guǒ)産生(shēng)較(jiào)大影響(xiǎng)。
3單個流量(liàng)點計(jì)量性(xìng)能分析
　　針對每一個流量點儀(yí)表(biǎo)系數的(de)測量(liàng)數據(jù)見表(biǎo)3。
 
3.1儀表(biǎo)系(xì)數
　　對表(biǎo)3中兩(liǎng)台流(liú)量計(jì)各流(liú)量點的儀(yí)表系(xì)數(shù)轉換爲折線圖，見圖1和(hé)圖2。
 
　　從圖(tú)1中可以(yǐ)看出,氣體渦輪(lún)流量計(jì)三(sān)個流(liú)量點儀(yí)表(biǎo)系數(shù)的變化趨(qū)勢基(jī)本上是(shì)一緻的。其中，80m3/h流量(liàng)點的(de)儀表(biǎo)系數最大(dà)，150m3/h和300m3/h兩(liǎng)個流量點(diǎn)的儀表系(xì)數基(jī)本相同。所以,氣(qì)體渦(wō)輪流量計(jì)在(zài)150m3'/h和300m3/h流量點的(de)儀表(biǎo)系數具有(yǒu)較好的一緻性,在比對(duì)實(shí)驗中(zhōng)，選擇(zé)這兩個流量點能(néng)夠更好(hǎo)地反映出标準裝置(zhì)在不同流(liú)量點的(de)穩(wěn)定性(xìng)和正(zhèng)确率。
 
　　圖2中(zhōng)，氣體腰輪(lún)流量(liàng)計三(sān)個(gè)流量點(diǎn)的儀表系(xì)數整(zhěng)體的變化(huà)趨勢相同,第二(èr)次試(shì)驗的儀表系數(shù)整體增大,第(dì)三次試(shì)驗的(de)儀表(biǎo)系數卻整(zhěng)體下降,而(ér)之前和之後的儀表(biǎo)系數(shù)基本(běn)保持--緻。三(sān)個流量(liàng)點(diǎn)的儀(yí)表系(xì)數(shù)平(píng)均值(zhí)分别爲1413.96m-3、1416.19m-3和(hé)1419.20m-3,差值(zhí)基本相(xiàng)同,說明(míng)氣體腰輪流(liú)量(liàng)計的儀表系數(shù)與流(liú)量點的線性關(guān)系較好。
　　同(tóng)時(shí),從表3中可以(yǐ)看出(chū),氣體渦輪(lún)流量計的儀表(biǎo)系數(shù)随着流量點的增大(dà)而減(jiǎn)小，而氣體腰輪(lún)流量計的儀表系數(shù)随着(zhe)流量(liàng)點的增(zēng)大而增大,這(zhè)也反映出(chū)兩種流量計不(bú)同的(de)計量特性(xìng)。
3.2複現性
　　氣體渦輪流量計在80m3/h、150m3/h、300m3/h流(liú)量點(diǎn)的儀(yí)表系數複現性分别(bié)爲0.17%、0.11%和0.08%,均小于(yú)0.33%,屬(shǔ)于合格範疇,且值都比較小;氣(qì)體腰輪流(liú)量計(jì)三(sān)個流量點的(de)儀表系數複現性分别爲0.30%、0.29%和0.18%，也(yě)均小于(yú)0.33%，但是值都比(bǐ)較大,其複(fú)現性明(míng)顯比氣(qì)體渦(wō)輪流(liú)量計差。
　　由此(cǐ)可以分(fèn)析出,兩台流量(liàng)計所(suǒ)有流量點(diǎn)的(de)儀表系數在(zài)不同(tóng)檢定條件(jiàn)下均表(biǎo)現出了(le)較好(hǎo)的一緻性(xìng),但氣體渦輪流(liú)量計(jì)的一(yī)緻性(xìng)明顯優于氣體(tǐ)腰輪流量(liàng)計。同時,兩台流(liú)量計均表(biǎo)現(xiàn)出流量(liàng)點儀(yí)表系數的(de)複現性(xìng)随着流(liú)量點的增大而減小(xiǎo)的(de)特(tè)點,也(yě)就是說(shuō)在(zài)接近(jìn)其最(zuì)大(dà)流量點(diǎn)處儀表系數(shù)的(de)複現(xiàn)性最(zuì)好,儀(yí)表系數的(de)一緻性最好。這一特(tè)點有利于在對(duì)标準裝置進行(háng)量值比對(duì)、期間(jiān)核查(chá)、穩定性和重複性考(kǎo)核等(děng)工作中更好地(dì)選擇流量點，以(yǐ)盡量減小(xiǎo)或避(bì)免流量計本身對标(biāo)準裝(zhuāng)置測(cè)量結果的(de)影響(xiǎng)。
3.3穩定性
　　氣體渦輪流量計(jì)從小到大的三(sān)個流(liú)量點的儀表系(xì)數依(yī)次爲0.53%、0.32%和0.24%,均(jun1)處于合格範圍(wéi)内;氣體腰(yāo)輪流量計從(cóng)小到大的三(sān)個(gè)流量點(diǎn)的儀表系(xì)數分(fèn)别爲1.06%、1.01%和0.60%，其中前(qián)兩個值均(jun1)大于1%,不合(hé)格,第三個(gè)值雖(suī)然(rán)合(hé)格，但也較(jiào)大。
　　這(zhè)些數(shù)據說明(míng)了氣體(tǐ)渦輪流量(liàng)計在(zài)實驗過(guò)程中保持了(le)良好的穩(wěn)定性(xìng)，儀表(biǎo)系數(shù)的變(biàn)化對比(bǐ)對(duì)結果的影(yǐng)響較(jiào)小，屬于可以接(jiē)受範(fàn)圍;而(ér)氣體腰輪(lún)流量計在(zài)實驗過(guò)程中的(de)穩定(dìng)性較差,儀(yí)表系數(shù)出現了較大(dà)的偏離,不(bú)能客觀反映出标準裝置的計(jì)量性能,在比對實驗(yàn)中需要慎(shèn)重
3.4小(xiǎo)結
　　從(cóng)單個(gè)流量(liàng)點分析兩(liǎng)台流量計(jì)的儀(yí)表系數,發(fā)現氣(qì)體渦輪(lún)流(liú)量計(jì)的儀(yí)表系數在後兩個流(liú)量點(diǎn)一緻(zhì)性較(jiào)好,能(néng)夠更(gèng)好地(dì)反映(yìng)出标(biāo)準(zhǔn)裝置的(de)穩定(dìng)性和(hé)正确(què)率;而氣體腰輪(lún)流量計(jì)的儀表(biǎo)系數(shù)與(yǔ)流(liú)量點(diǎn)的線性關(guān)系較好。同(tóng)時,兩種流量計(jì)的(de)儀表系(xì)數随着流量(liàng)點(diǎn)的增大而(ér)呈現(xiàn)相反(fǎn)的變化趨(qū)勢。
　　氣(qì)體渦輪和腰輪流量計各(gè)流量點儀(yí)表系(xì)數的(de)複(fú)現(xiàn)性均(jun1)合格,但前(qián)者明(míng)顯優(yōu)于(yú)後者,且(qiě)随着流量點的(de)增大,複現(xiàn)性逐(zhú)漸變好。在利用(yòng)這兩種流量計考核标準裝置(zhì)的工(gōng)作中,盡可(kě)能選擇大(dà)的流(liú)量點，有(yǒu)利于使(shǐ)測量結(jié)果(guǒ)反映标準(zhǔn)裝置的計(jì)量(liàng)特(tè)性。
　　氣體渦(wō)輪流(liú)量計的穩(wěn)定性(xìng)均(jun1)合(hé)格,但(dàn)氣體(tǐ)腰輪流量(liàng)計前兩個流量點儀表系(xì)數的(de)穩定性不合格(gé),在比對實(shí)驗中(zhōng)優先選(xuǎn)擇前者(zhě),慎重(zhòng)選擇後者(zhě)。兩種流量(liàng)計儀(yí)表系(xì)數的穩定性也随着流量(liàng)點增(zēng)大而提高(gāo)，選擇(zé)大流量點(diǎn)有利(lì)于減小儀(yí)表系數穩定性(xìng)對比(bǐ)對試驗的(de)影響。
4結(jié)束語
　　本(běn)文依據氣體渦(wō)輪和腰(yāo)輪流量(liàng)計的8次實驗數(shù)據,從(cóng)示值(zhí)誤差(chà)、儀表系數、複現(xiàn)性、穩定性等方面分析了兩台(tái)流量(liàng)計在(zài)比對過程中的(de)計量(liàng)性能變(biàn)化情況(kuàng)。從整體上分析(xī),兩(liǎng)台流量計的(de)儀表(biǎo)系數(shù)和示(shì)值誤差均(jun1)具有較好的一-緻性(xìng)，但氣(qì)體腰輪流(liú)量計的變(biàn)化幅(fú)度較大。從單(dān)一(yī)流量(liàng)點分析,氣(qì)體渦輪(lún)流量計各流量(liàng)點儀表(biǎo)系數均表現出(chū)了很(hěn)高(gāo)的複現(xiàn)性和(hé)穩定(dìng)性;而氣體(tǐ)腰(yāo)輪流量(liàng)計各(gè)流量點儀表系數的複現(xiàn)性較好,穩(wěn)定性(xìng)超過(guò)允許(xǔ)範圍。
　　氣體(tǐ)流量(liàng)标準(zhǔn)裝置的比(bǐ)對是(shì)保證區(qū)域(yù)範圍(wéi)量值傳遞一緻(zhì)性和有效性的一項重(zhòng)要内容(róng)。但由于工(gōng)作的(de)難度(dù)大、周期長(zhǎng)、内容複雜,所以(yǐ)很難保(bǎo)持(chí)一定(dìng)的連續(xù)性(xìng)和周(zhōu)期性(xìng),對傳遞标(biāo)準在比對(duì)過程中的(de)計量性能變化(huà)研究(jiū)也不能得到(dào)很好的(de)論證(zhèng)。所(suǒ)以，本文的分析和研究(jiū)結論也并不能代表(biǎo)兩種(zhǒng)類型流量(liàng)計的(de)整體計量性(xìng)能,需要(yào)更加充分(fèn)的實(shí)驗和充足的數(shù)據才能得(dé)出盡可能全面、客觀(guān)的結論,爲提升(shēng)氣體流量(liàng)标準(zhǔn)裝置(zhì)的比對工(gōng)作提(tí)供依據。

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