氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查

氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查資料僅供參考文件編號：2022年4月氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查版本號：A修改號：1頁次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部比對實(shí)施氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查

期間核查是實(shí)驗(yàn)室自身對其測量設(shè)備或參考標(biāo)準(zhǔn)、基準(zhǔn)、傳遞標(biāo)準(zhǔn)或工作標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（參考物質(zhì)）在相鄰兩次檢定（或校準(zhǔn)）期間內(nèi)進(jìn)行核查，以保持其檢定（或校準(zhǔn)）狀態(tài)的置信度，使測量過程處于受控狀態(tài)，確保檢定、校準(zhǔn)結(jié)果的質(zhì)量。

氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響計量結(jié)果準(zhǔn)確性的因素很多，且檢定周期較長，一般為（3~5）年，期間核查是保證其量值可靠的重要手段。按照技術(shù)規(guī)范建議要求等級較高的標(biāo)準(zhǔn)裝置應(yīng)該達(dá)到每月實(shí)施一次核查，而國內(nèi)氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置通常使用流量計進(jìn)行期間核查，通過校準(zhǔn)流量計的計量特性參數(shù)（如脈沖系數(shù)）并記錄其變化量以考察裝置量值的穩(wěn)定性。但一直以來，氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查開展的并不是很普遍，其主要原因是缺少穩(wěn)定可靠的核查標(biāo)準(zhǔn)，與量塊、砝碼等實(shí)物量具不同，氣體流量計通常為相對復(fù)雜的機(jī)電一體化儀表，容易受影響量因素的影響，如溫度、壓力、濕度變化引起的電子器件的漂移和脈沖采集硬件的老化等等，其長期穩(wěn)定性難以保證。比對是檢查量值統(tǒng)一及可靠的有效手段。由于氣體流量計的不斷更新發(fā)展，測量范圍不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室通常建立更新不同種類的標(biāo)準(zhǔn)裝置，不同的標(biāo)準(zhǔn)裝置對于量值的傳遞能力一般存在重疊的測量區(qū)間，利用這個測量能力區(qū)間實(shí)施實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部比對，可有效驗(yàn)證氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的可靠性。

1核查標(biāo)準(zhǔn)選擇

新疆計量測試研究院2套氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置工作原理為負(fù)壓法臨界流文丘里噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，擴(kuò)展不確定度分別為U=%，k=2與U=%，k=2，測量范圍分別為（~2000）m3/h、（~15000）m3/h，兩套氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置技術(shù)指標(biāo)如表1所示。表1氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置技術(shù)指標(biāo)

由表1可知，可利用2套標(biāo)準(zhǔn)裝置測量范圍存在（~2000）m3/h流量重疊區(qū)域開展實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部比對，選擇的核查標(biāo)準(zhǔn)組件由1臺DN50的氣體羅茨流量計及其配套管路和脈沖采集器組成，如圖2所示。圖1核查標(biāo)準(zhǔn)組件示意圖1-溫度變送器2-壓力變送器3-后直管段4-氣體羅茨流量計5-前直管段

流量計為組件核心，選用的高準(zhǔn)確度氣體羅茨流量計具有重復(fù)性、檢定（或校準(zhǔn)）周期內(nèi)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)（重復(fù)性優(yōu)于%），測量范圍（10~160）m3/h，滿足兩臺氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的量值傳遞范圍，另外，由氣體羅茨流量計特點(diǎn)可知，其在實(shí)驗(yàn)室參比環(huán)境下，不容易受管內(nèi)流場狀態(tài)變化的影響，對流速分布不敏感，對氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置前、后直管段的要求不嚴(yán)格，不需要設(shè)置一定長度的直管段，在作為核查標(biāo)準(zhǔn)使用前，按照氣體容積式流量計檢定規(guī)程對其進(jìn)行檢測，確認(rèn)其計量性能良好。

核查組件前、后直管段內(nèi)徑為50mm，和氣體羅茨流量計一致，長度500mm（10倍D），前、后直管段可盡量降低安裝對流量計造成的影響，前直管段進(jìn)氣口安裝濾網(wǎng)，并作為固定配件在實(shí)驗(yàn)及保存過程中始終與流量計保持安裝狀態(tài)。

2核查方法

核查流量點(diǎn)的選擇

應(yīng)在2套氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測量能力重疊區(qū)域內(nèi)選取流量計性能最佳的流量點(diǎn)進(jìn)行核查實(shí)驗(yàn)，根據(jù)對流量計的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，核查流量點(diǎn)選擇50m3/h和150m3/h。

核查實(shí)驗(yàn)

氣體羅茨流量計核查標(biāo)準(zhǔn)組件以次在標(biāo)準(zhǔn)裝置A和標(biāo)準(zhǔn)裝置B上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別對流量計進(jìn)行預(yù)熱（6h），70%最大流量運(yùn)行30min，每個流量點(diǎn)實(shí)驗(yàn)6次，對氣體羅茨流量計的儀表系數(shù)K進(jìn)行校準(zhǔn)，具體實(shí)驗(yàn)操作參考?xì)怏w容積式檢定規(guī)程。

核查結(jié)果處理方法

核查結(jié)果的判定采用En值的方法，對于每個流量點(diǎn)En值可按式（1）計算：

（1）

式中：UA和UB-裝置A和裝置B校準(zhǔn)結(jié)果的相對擴(kuò)展不確定度，2套標(biāo)準(zhǔn)裝置為獨(dú)立計量系統(tǒng)，因此其相關(guān)性可以忽略；d-2套裝置校準(zhǔn)結(jié)果的相對偏差，計算方法如式（2）所示：

（2）

式中：KA和KB-裝置A和裝置B測量得到的氣體羅茨流量計儀表系數(shù)。

判定依據(jù)為：En1為滿意，可接受；En>1為不滿意，需要分析問題，制定糾正措施，進(jìn)行整改。

3比對數(shù)據(jù)實(shí)例分析

按照上述期間核查方案，在新疆計量測試研究院流量一所2套氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。表2核查實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，2套標(biāo)準(zhǔn)裝置具有非常良好的一致性，也驗(yàn)證了這種核查方法的可行性。同理，該方法可作為JJF1033-2010《計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》要求中有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)裝置長期穩(wěn)定性檢測的手段，使用En值做控制圖，En值1作為質(zhì)量控制目標(biāo)。

新疆計量測試研究院在2011至2012年，共完成該組件的核查實(shí)驗(yàn)10次，以150m3/h核查點(diǎn)為例，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3、圖4所示。

圖2裝置A核查結(jié)果

圖3裝置B核查結(jié)果

圖4核查結(jié)果控制圖

核查結(jié)果顯示全部En值小于1，表明2套氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的質(zhì)量控制處于較好水平。進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)可知，盡管組件選用氣體流量計的穩(wěn)定性在流量測量儀表中已屬于較高水平，但其在上述的系列試驗(yàn)中的變化量仍超過%，而采用En值的核查方法則基本不受其長期穩(wěn)定性的影響，采用該方法可以降低購置高穩(wěn)定性氣體流量計產(chǎn)生的高額費(fèi)用及其風(fēng)險。

在某些特殊情況下，還可利用該方法的核查結(jié)果分析裝置存在的問題。

4結(jié)束語

期間核查是保證氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置可靠性的質(zhì)量體系中重要一環(huán)，裝置的管理者和使用者不僅要定期、持續(xù)的開展此項(xiàng)常規(guī)工作，而且要尋找到適合上述裝置特點(diǎn)的核查方法，才能使核查工作更為有效。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部比對法是利用短期穩(wěn)定性、重復(fù)性好的流量計作為核查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝置間比對，對氣體流量計長期穩(wěn)定性沒有較高要求；核查標(biāo)準(zhǔn)組件結(jié)構(gòu)簡單，便于操作；相對于實(shí)驗(yàn)室裝置單獨(dú)進(jìn)行核查實(shí)驗(yàn)，內(nèi)部比對法沒有增加實(shí)驗(yàn)量，核查結(jié)果為觀察裝置運(yùn)行狀態(tài)提供了多個角度，并為發(fā)現(xiàn)、分析裝置存在的問題提供了較為豐富的信息。

該方法也存在一定的局限性，因?yàn)?套裝置流量重疊區(qū)域相對較小，不能全面反映量程較大裝置的正常工作能力。對此問題，在核查標(biāo)準(zhǔn)選擇方面可以考慮選擇測量范圍較大的氣體渦輪流量計，核查流量點(diǎn)可選擇在1500m3/h左右，盡管儀表系數(shù)的減小可能增大2套裝置測量結(jié)果的相對偏差，但可以嘗試努力改進(jìn)。

此外，