在線振動管液體密度計

在線振動管液體密度計檢定規(guī)程本規(guī)程適用于在線振動管液體密度計的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。本規(guī)程引用下列文件：JJG86標準玻璃浮計JJF1229質(zhì)量密度計量名詞術(shù)語及定義凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)程。3術(shù)語和計量單位3.1.1溫度修正系數(shù)試驗temperaturecoefficientstest在不同溫度條件下，將已知密度的液體流經(jīng)在線振動管液體密度計并測量其輸出值，從而獲得密度計溫度修正系數(shù)的試驗。3.1.2靜態(tài)壓力修正系數(shù)試驗pressurecoefficientstest在恒溫及不同壓力條件下，將已知密度的液體通入在線振動管液體密度計中并測量其輸出值，從而獲得密度計壓力修正系數(shù)的試驗。3.2計量單位采用的計量單位有：千克/米3(kg/m3)、克/厘米3(g/cm3)、攝氏度(℃)、兆帕(MPa)、微秒(μs)。在線振動管液體密度計(以下簡稱在線密度計)是利用流經(jīng)振動管內(nèi)的液體密度變化導(dǎo)致振動管的諧振頻率發(fā)生改變的原理，通過測量諧振頻率信號及其他相關(guān)物理量來獲得液體密度的儀器。在線密度計的密度值可表述為：p=f(k;,T,t)(1)k;——在線密度計系數(shù)；T——密度計輸出振動諧振周期，μs;t——流經(jīng)密度計液體溫度，℃。4.2組成在線密度計一般由傳感器及顯示儀表構(gòu)成，通常傳感器包括振動管、激振、拾振系2統(tǒng)及溫度測量元件。4.3輸出信號在線密度計輸出信號有振動周期信號、直流電流信號或直流電壓信號等。5計量性能要求5.1準確度等級在線密度計準確度等級分為0.1級、0.2級、0.5級和1.0級，各等級對應(yīng)的最大允許誤差應(yīng)符合表1的要求。如非采用表1所列準確度等級，其最大允許誤差應(yīng)符合表1準確度等級最大允許誤差/(kg/m3)5.2示值誤差液體流經(jīng)在線密度計時在線密度計顯示值與標準密度值之間的差值，示值誤差應(yīng)不超過表1規(guī)定的最大允許誤差。5.3重復(fù)性在線密度計的重復(fù)性不得超過該準確度等級對應(yīng)的最大允許誤差絕對值的1/5。6通用技術(shù)要求6.1隨機文件6.1.1在線密度計應(yīng)有使用說明書。6.1.2進行周期檢定的在線密度計應(yīng)附帶上次檢定證書。6.2銘牌和標識a)制造廠名或商標；b)產(chǎn)品名稱及型號；d)最大工作壓力；e)防爆等級(用于易燃易爆場合);g)制造日期。6.3.1在線密度計應(yīng)外觀良好，密封面平整無損傷，表面涂鍍層均勻，不得有裂紋、銹蝕和剝落等現(xiàn)象。6.3.2在線密度計的焊接處應(yīng)光滑平整，不得有損傷。6.3.3在線密度計的接插件等電氣連接應(yīng)牢固可靠，不得松動或脫落。3對能夠改變在線密度計計量性能的相關(guān)參數(shù)，應(yīng)具有保護功能(如密碼等)。7計量器具控制7.1.1標準裝置圖1為標準裝置示意圖。7.1.1.1在線密度計標準裝置(以下簡稱裝置)及其配套儀器均應(yīng)有有效的檢定證書7.1.1.2在線密度計檢定優(yōu)先采用密度計法標準裝置，也可選用壓力密度瓶法標準裝置及標準在線液體密度計裝置。壓力密度瓶法標準裝置及標準在線定參見附錄A和附錄B。7.1.2.2檢定用液體的黏度對在線密度計的測量影響小到可以忽略，一般應(yīng)小于7.1.2.3至少使用3種不同密度液體，液體密度值盡可能接近在線密度計工況下液體密度，最大和最小液體密度值應(yīng)能夠覆蓋在線密度計工況下定用液體密度及名稱見表2。4序號密度序號密度15蒸餾去離子水2航空煤油6導(dǎo)熱油HC5037溴化鈉溶液4甲苯8注：酒精水溶液也可作為檢定用液體，但不作為優(yōu)7.1.3檢定環(huán)境條件7.1.3.1溫度：20℃±5℃;相對濕度≤70%。7.1.3.2實驗室無明顯機械振動和磁場影響。7.1.3.3檢定液體為可燃性液體時，檢定裝置及輔助設(shè)備、檢測場地應(yīng)滿足安全防爆7.1.3.4檢定時應(yīng)避免與在線密度計工作頻率接近的其他干擾。7.1.4設(shè)備要求7.1.4.1檢定0.1級和0.2級在線密度計時，選擇密度副基準——液體密度計組或測量不確定度不大于0.05kg/m3(k=2)的臺式振動管密度儀測量液體密度。檢定0.5級和1.0級在線密度計時，選擇一等標準密度計組或測量不確定度不大于0.1kg/m3(k=2)的臺式振動管密度儀測量液體密度，詳見表3。0.1級0.2級0.5級1.0級臺式振動管液體密度儀測量不確定度不大于測量不確定度不大于7.1.4.2在線密度計入口端及出口端分別安裝分辨力為0.001℃的溫度計，準確度不低于0.02℃。7.1.4.3恒溫槽控溫范圍(10～70)℃,在進行溫度試驗時液體溫度變化不超過±0.1℃。7.1.4.4頻率計數(shù)器的頻率測量范圍100Hz～1MHz,靈敏度不低于20mV。7.1.4.5液體靜態(tài)加壓裝置，加壓裝置壓力測量范圍為(0～3)MPa。準確度等級不低于0.05級。7.2在線密度計的安裝57.2.1在線密度計應(yīng)按照使用說明書進行安裝。7.2.3在線密度計與管道連接部分無滲漏。7.2.4在線密度計安裝應(yīng)避免施加不適當(dāng)?shù)膽?yīng)力。7.3檢定項目首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查的項目見表4。表4檢定項目首次檢定后續(xù)檢定隨機文件及外觀十十 十十十十十注：“十”表示需要檢定，“一”表示不必檢定。7.4檢定方法7.4.1外觀和隨機文件檢查7.4.1.1檢查隨機文件，應(yīng)符合6.1的要求。7.4.1.2用目測的方法檢查在線密度計外觀，應(yīng)符合6.2和6.3的要求。7.4.2將在線密度計安裝到裝置上后，至少運行5min,待輸出信號穩(wěn)定后方可進行7.4.3檢定點及檢定次數(shù)進行在線密度計溫度修正系數(shù)試驗和靜態(tài)壓力修正系數(shù)試驗時，記錄每個試驗點在不同密度-溫度-壓力條件下在線密度計諧振周期信號或其他輸出信號不得少于6次。每組不同密度-溫度-壓力點重復(fù)測量2次。7.5檢定程序在線密度計檢定分為溫度修正系數(shù)試驗和靜態(tài)壓力修正系數(shù)試驗2個步驟。7.5.1清洗在線密度計在線密度計必須仔細清洗(清洗過程中不得浸濕電路部分)。若管內(nèi)有油污殘留，須先用合適溶劑清洗，再用酒精、水清洗吹干，管壁上不得有任何異物。7.5.2在線密度計安裝通電穩(wěn)定后，以20℃空氣為介質(zhì)，檢查在線密度計振動周期值，并記錄其周期T和空氣密度值。7.5.3使液體在在線密度計檢定裝置系統(tǒng)中循環(huán)，排出系統(tǒng)中積存的氣體，然后對循環(huán)系統(tǒng)和液體進行恒溫。7.5.4將不同密度液體在20℃(或其他規(guī)定的密度標準溫度，如15℃)和常壓下依次在裝置中循環(huán)，當(dāng)液體溫度達到(20±0.02)℃時，記錄在線密度計輸出諧振周期值T或與密度相關(guān)的其他信號(如密度值p或電流信號),同時記錄在線密度計進口端與出口端溫度計示值t;、t。。用配套的玻璃浮計或臺式密度儀測量相同溫度條件下液體密度值pr,用玻璃浮計測量液體密度時記錄液體溫度為tr。67.5.5在(10～60)℃范圍內(nèi)，選擇至少2種不同密度液體，在最低和最高溫度點及中間溫度點分別進行恒溫控制，當(dāng)液體溫度穩(wěn)定性達到±0.05℃時，記錄在線密度計輸出諧振周期值T,或與密度相關(guān)的其他信號(如密度值p,或電流信號),同時記錄在線密度計進口端與出口端溫度計示值t;、t。。同時用配套的玻璃浮計或臺式密度儀測量相同溫度條件下液體密度值pr,用玻璃浮計測量液體密度時記錄液體溫度為thr。7.5.6選擇2種不同密度的液體作為介質(zhì)，將其充滿被檢在線密度計，保證其中無混入氣體，在工作壓力實驗范圍內(nèi)均勻選取至少5個壓力點，使用靜態(tài)加壓裝置對液體加壓，待輸出信號穩(wěn)定時記錄相關(guān)數(shù)據(jù)T。(如密度值p或電流信號),同時記錄液體溫度值t,及相同條件下液體密度值p。整個密度-溫度-壓力靜態(tài)試驗過程中溫度應(yīng)穩(wěn)定，其穩(wěn)定性應(yīng)小于±0.1℃。7.6計算方法7.6.1液體密度標準值計算7.6.1.1使用標準玻璃浮計的數(shù)據(jù)計算密度計示值應(yīng)考慮以下幾項修正：a)玻璃浮計的標準溫度為20℃,當(dāng)測量液體溫度值thr不等于20℃時對示值進行溫度修正，溫度修正值△o的計算見式(2)。式中：Ao——玻璃浮計的溫度修正值；pa—浮計測量液體的密度值；β——玻璃的體膨脹系數(shù)，25×10-6℃-1。式中：△o——玻璃浮計的溫度修正值；r——液體的密度溫度系數(shù)，kg·m-3·℃-1。c)如果所用液體與玻璃浮計的工作用液不同時，需要對p。進行毛細作用修正，毛細常數(shù)修正值△p?的計算見式(4)。式中：△pa——玻璃浮計毛細常數(shù)修正值，kg/m3;a?——證書上給出工作用液的毛細常數(shù)，mm2;a?——被測液體的毛細常數(shù)，mm2;D——被修正密度計所測點的干管平均直徑，mmp——液體密度，g/cm3;π——圓周率，取3.14;7d)玻璃浮計按上緣讀取示值時，則應(yīng)考慮上下緣讀數(shù)之差的修正量△p。e)玻璃浮計的修正值為△p,則玻璃浮計測得液體的密度按公式(5)計算。ρ?=ρa+△pn+△pm+△pa+△p+△p7.6.1.2使用臺式密度儀的測量結(jié)果作為標準密度值pr。7.6.2在線密度計系數(shù)計算方法通常在線密度計所使用的系數(shù)(含溫度修正系數(shù)及靜態(tài)壓力修正系數(shù)),計算步驟7.6.2.1將20℃(或其他規(guī)定的密度標準溫度，如15℃)下不同液體密度p,及相應(yīng)的在線密度計輸出周期信號T構(gòu)成一組方程：通過最小二乘法計算出系數(shù)k;。7.6.2.2將不同溫度下測量的液體密度pr,液體溫度t及相應(yīng)的在線密度計輸出周期利用最小二乘法計算得出溫度修正系數(shù)K。7.6.2.3將不同壓力、溫度下測量的液體密度pr,液體溫度tp、壓力P及相應(yīng)的在利用最小二乘法計算得出溫度修正系數(shù)K。7.6.3也可根據(jù)不同規(guī)格型號在線密度計提供的密度計算公式，利用最小二乘法得到各項系數(shù)。7.6.4示值誤差的計算在線密度計各檢定點各次檢定的示值誤差，計算見式(6)。式中：pn——被檢在線密度計示值，kg/m3;87.6.5重復(fù)性的計算在線密度計各檢定點的重復(fù)性E的計算見式(7)。(E)mx——密度計第i檢定點的最大示值誤差；(E;)min——密度計第i檢定點的最小示值誤差。7.6.6對于在線密度計的溫度及壓力修正系數(shù)需要重新標定的，按照最小二乘法依據(jù)生產(chǎn)廠提供的密度-溫度-壓力計算公式進行擬合計算得到新的系數(shù)。在線密度計示值誤差及重復(fù)性按照新計算的參數(shù)重新計算。7.7檢定結(jié)果處理經(jīng)檢定合格的在線密度計發(fā)給檢定證書，不合格的在線密度計發(fā)給檢定結(jié)果通知書。檢定結(jié)果通知應(yīng)注明不合格的項目。檢定證書內(nèi)頁信息見附錄K。對準確度等級為0.1級和0.2級的在線密度計，檢定周期一般為1年，其他一般為2年。9壓力密度瓶法A.1壓力密度瓶法裝置配套設(shè)備要求A.1.1不銹鋼壓力密度瓶大質(zhì)量稱量要求。A.1.3在線密度計入口端及出口端分別安裝分度值為0.001℃的溫度計。A.1.40.1級壓力表，壓力測量范圍為(0～5)MPa。A.1.5恒溫槽控溫范圍(10～70)℃,在進行溫度試驗時液體溫度變化不超過A.1.6頻率計數(shù)器的頻率測量范圍100Hz～1MHz,靈敏度不低于20mV。A.1.7液體靜態(tài)加壓裝置，加壓裝置壓力測量范圍為(0～3)MPa。準確度等級不低于0.05級。壓力密度瓶法測量裝置的不確定度不大于被檢在線密度計最大允許誤差的1/3。A.2檢定程序按照7.5.1、7.5.2和7.5.3步驟運行，在密度-溫度-壓力試驗中按照下述步驟進A.2.1將不同密度液體在20℃(或其他規(guī)定的密度標準溫度如15℃)和常壓下依次在裝置中循環(huán)，當(dāng)液體溫度達到(20±0.05)℃且壓力密度瓶出入口溫度計的平均值與在線密度計出口、入口端溫度計平均值相差小于0.05℃時，記錄在線密度計輸出諧振周期值T,或密度相關(guān)的其他信號(如密度值p,或電流信號),同時記錄在線密度計進口端與出口端溫度計示值ti、t。。當(dāng)液體充滿壓力密度瓶并排出氣體后關(guān)閉密度瓶閥門，將密度瓶放至天平上稱量其質(zhì)量，記錄為m。A.2.2在(10～60)℃范圍內(nèi)，選擇至少2種不同密度液體，在最低和最高溫度點及中間溫度點分別進行恒溫控制，當(dāng)液體溫度穩(wěn)定性達到±0.05℃時，同A.2.1操作并A.2.3選擇2種不同密度的液體作介質(zhì)，將其充滿被檢在線密度計，保證不混雜氣體，在工作壓力實驗范圍內(nèi)均勻選取至少6個壓力點，使用靜態(tài)加壓裝置對液體加壓，待輸出信號穩(wěn)定時記錄相關(guān)數(shù)據(jù)T。(如密度值p或電流信號),同時記錄液體溫度值tp,相同條件下壓力密度瓶質(zhì)量值。整個密度-溫度-壓力試驗過程中溫度應(yīng)穩(wěn)定，其波動應(yīng)小于0.1℃。A.3計算方法A.3.1液體密度標準值計算a)實驗溫度t、壓力P下的密度瓶體積VV=[V?+E,(P-P?)]×[1+式中：V?——標準條件下的密度瓶容積，mL;E,——密度瓶容積的壓力修正系數(shù)，mL·MPa-1;E,——密度瓶的體膨脹系數(shù)，℃-1;P——工作壓力(絕對壓力),MPa;P?——標準大氣壓力，0.101325MPa;t——工作溫度，℃;t?——標準溫度，20℃。b)密度瓶內(nèi)液體的質(zhì)量m式中：mn——在空氣中密度瓶充滿液體的質(zhì)量，g;M——密度瓶的真空質(zhì)量，g;pw—砝碼材料密度，kg/m3;pB——密度瓶材料密度，kg/m3;pe—液體密度，準確到10kg/m3。當(dāng)密度瓶與砝碼所用材料密度相同時，公式為：C為空氣浮力修正系數(shù)c)實驗條件下液體的密度標準液體密度計法B.1標準液體在線密度計法裝置B.1.1配套設(shè)備要求B.1.1.1檢定0.5級和1.0級在線密度計需配備2臺0.1級在線密度計。在線密度計入口端及出口端分別安裝分度值為0.001℃的溫度計。0.1級壓力表，壓力測量范圍為(0～5)MPa。恒溫槽控溫范圍(10～70)℃,在進行溫度試驗時液體溫度變化不超過B.1.1.5頻率計數(shù)器的頻率測量范圍100Hz～1MHz,靈敏度不低于20mV。B.1.1.6液體靜態(tài)加壓裝置，加壓裝置壓力測量范圍為(0～3)MPa。準確度等級不低于0.05級。B.2檢定程序按照7.5.1、7.5.2和7.5.3步驟運行，在密度-溫度-壓力試驗中按照下述程序進行檢定。B.2.1將不同密度液體在20℃(或其他規(guī)定的密度標準溫度如15℃)和常壓下依次在裝置中循環(huán)，當(dāng)液體溫度達到(20±0.05)℃且2臺標準液體密度計顯示的密度值之差不超過0.1kg/m3時，記錄被檢在線密度計輸出諧振周期值T,或與密度相關(guān)的其他信號(如密度值p,或電流信號),同時記錄下在線密度計進口端與出口端溫度計示值t、t?。同時記錄兩臺標準在線密度計示值為p和p。B.2.2在(10～60)℃范圍內(nèi)，選擇至少2種不同密度液體，在最低和最高溫度點及中間溫度點分別進行恒溫控制，當(dāng)液體溫度穩(wěn)定性達到±0.05℃時，同B.2.1操作并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。B.2.3選擇2種不同密度的液體作介質(zhì)，將其充滿被檢在線密度計，保證不混雜氣體，在工作壓力實驗范圍內(nèi)均勻選取至少6個壓力點，使用靜態(tài)加壓裝置對液體加壓，待輸出信號穩(wěn)定時記錄相關(guān)數(shù)據(jù)T,(如密度值pm或電流信號),同時記錄液體溫度值tp,相同條件下標準密度計顯示值。整個密度-溫度-壓力試驗過程中溫度應(yīng)穩(wěn)定，其波動應(yīng)小于0.1℃。B.3計算方法液體密度標準值按照式(B.1)計算：p?=(pn+prz)/2油品密度溫度系數(shù)表650(石油醚)700(汽油) —-750(油品) —- —- 800(油品) 840(油品)860(油品)880(油品)(18～26)℃鎢酸鈉水溶液密度溫度系數(shù)表y(0～40)℃純水密度表(不含空氣)023456789(續(xù)表) 1tgo為1990年國際溫標(ITS-90)。2水密度值采用CIPM2001推薦計算公式得出。油品壓縮系數(shù)F表單位：10-3×MPa-1(續(xù)表)單位：10-3×MPa-l注：F為根據(jù)液體在15℃時的密度和液體的溫度查得的壓縮系數(shù)(10-3·MPa-1);p為油品15℃時的密度(kg/m3);t為溫度(℃)。附錄G鎢酸鈉水溶液毛細常數(shù)表附錄H水壓縮系數(shù)F表單位：10-3·MPa-1p——濕空氣密度，10-3kg/m3;Z——壓縮系數(shù)；x√——水蒸氣摩爾系數(shù)；xco?——空氣中的CO?含量，mol/mol。其中：f(P,t)=a+βP+n2式中：P(t)——飽和蒸氣壓，Pa;h——空氣的相對濕度，0≤h≤1;以上公式(I.2)至(I.5)中的常數(shù)項數(shù)值如下：d=1.83×10-11K2·Pa-2A=1.2378847×10-5K-2注：公式出處—CIPM-2007推薦公式，Metrologia45(2008)149-155。在線振動式液體密度計檢定記錄格式