唐青云 趙芳

前言

使用不同氣體流量計，在其檢定過程中，檢定工作人員、設(shè)備儀器、自然環(huán)境條件和檢測方法等都可能對流量計的檢定結(jié)果產(chǎn)生一定影響，現(xiàn)在就將這幾個影響因素加以分析，希望能得到準(zhǔn)確可靠的檢測結(jié)果。

一、氣體流量計的應(yīng)用范圍

氣體流量計的應(yīng)用范圍非常廣，在工業(yè)生產(chǎn)上適用于對甲烷氣體、氫氣、氮氣等方面的測量；在能源計量上適用于對煤層氣、石油氣和天然氣的測量；在環(huán)境保護(hù)工程上適用于對煙氣、二氧化碳?xì)怏w、有毒氣體等排放量的測量；在科學(xué)實驗上許多科研機(jī)構(gòu)和大企業(yè)也專門設(shè)立了流量計的測量部門，以適應(yīng)各種科學(xué)實驗和企業(yè)研發(fā)。檢定氣體流量計時的檢定工作人員、設(shè)備儀器、地理條件和測量方法對最后檢測結(jié)果都會產(chǎn)生的影響，所以在這方面展開研究可以提高氣體流量測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，從而實現(xiàn)科學(xué)化地管理、計量天然氣的產(chǎn)量。

二、音噴噴嘴法氣體流量計檢定裝置的特點

音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的最大特點是其氣源選擇為大氣，從而在工作過程中實現(xiàn)了低成本、低耗能、工作效率高、運行穩(wěn)定等目的，并在氣體流量測量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，正因如此我計量所選擇音速噴嘴法氣體流量計檢定裝置作為我們開展該項目的首選裝置，但是在使用過程中會因為其他因素而造成測量偏差。

1、測量時間造成的影響

根據(jù)《國家計量檢定規(guī)程JJG 198 —1994》的規(guī)定：在天然氣測定時，每次的測量時間需要控制在設(shè)備規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測量時間內(nèi)。對A類氣體流量計的脈沖數(shù)也有嚴(yán)格規(guī)定，其每次測量器的脈沖數(shù)相對值誤差要小于被檢氣體流量計重復(fù)性的三分之一。還值得注意的是，不同的生產(chǎn)商廠對流量計的生產(chǎn)存在一定的差異，在其產(chǎn)品說明說中設(shè)定的最短測量時間是不一樣的，需要對其產(chǎn)品的說明書進(jìn)行仔細(xì)閱讀。關(guān)于這一點，我們曾經(jīng)實施了一次三方對比試驗，由實驗結(jié)果可以看出：其中一方得出的數(shù)據(jù)符合裝置規(guī)定范圍，但是剩下兩方的數(shù)據(jù)存在很大的區(qū)別。仔細(xì)分析還能得出通過長時間檢定得出的數(shù)據(jù)之間具有一定的相似性，于是又對檢定時間進(jìn)行適當(dāng)延長，發(fā)現(xiàn)這幾組數(shù)據(jù)顯示的結(jié)果都比較相近。通過后期研究發(fā)現(xiàn)，在氣體流量檢測過程中，大氣中的溫度、濕度和壓力等因素會對整個測量結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。測量時間過短的話，會由于溫度、濕度和壓力等因素的不穩(wěn)定造成其體運動的不穩(wěn)定，從而影響氣體測量結(jié)果。通過測量時間的適當(dāng)延長，可以很好地避免這種情況，從而使得測量結(jié)果顯得更加準(zhǔn)確。此外，想要獲得更加精準(zhǔn)的測量結(jié)果，需要在測量前把流量計的流量控制在65%-99%之間，并運行6分鐘。

2、標(biāo)準(zhǔn)裝置造成的影響

音速噴嘴氣體裝置中的臨界流噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作過程是：氣流經(jīng)過噴嘴的過程中，當(dāng)壓差達(dá)到1：3時達(dá)到了置霧形成的要求，此時氣體會以穩(wěn)定的速度通過噴嘴管道，此時就是一種臨界流的狀態(tài)。在氣體測量環(huán)節(jié)，可以通過不同型號噴嘴的選擇與組合，可以到達(dá)調(diào)整測量器的流量點目的。噴嘴中型號最小的噴嘴就決定了該設(shè)備在氣體測量時可以測量的最小流量值，所以，根據(jù)實際情況選擇合理的噴嘴以及噴嘴間的組合，可以對測量流量范圍進(jìn)行調(diào)整。而常見的流量計最大和最小的測量值范圍相差在4-8個監(jiān)測點，對其偏差值也有嚴(yán)格規(guī)定。在《科里奧利質(zhì)量流量計檢定規(guī)程JJG1038-2008》中要求了：在氣體流量的實際測量過程中需要以規(guī)定中的標(biāo)準(zhǔn)為參考依據(jù)，產(chǎn)生的偏差需要保持在5%左右。所以，在測量設(shè)備噴嘴組合的過程中也需要符合一定的可行性，例如：在旋進(jìn)漩渦式氣體流量計LU XZ-25B技術(shù)指標(biāo)中明確指出其流量范圍為：（2～25）m3/h，依照J(rèn)JG198-1994其檢定點應(yīng)包括qmin、0.07qmax、0.15qmax、0.25qmax、0.4qmax、0.7qmax和qmax（當(dāng)qmin后6個檢定點中，有流量小于qmin的，該檢定點可不計），通過計算該流量計的檢定點為：2m3/h、1.75m3/h、3.25m3/h、6.25m3/h、10.0m3/h、17.5m3/h、25m3/h，其中1.75m3/h<2m3/h可以不計。在剩余的6個檢定點中有3個都不是整數(shù)，按照規(guī)程規(guī)定，檢定點實際流量值不能偏離規(guī)定值的±5%，對于3.25m3/h這個流量點的檢測，要在其噴嘴中設(shè)置一個流量為0.1m3/h的型號嘴。如果沒有按照這種要求來設(shè)置，其獲得的流量點是不符合規(guī)定的，如果涉及較為重大的氣體測量事件，那么其造成的影響將會無法預(yù)計，所以嚴(yán)格遵守規(guī)范進(jìn)行測量操作就顯得尤為重要了。選擇噴嘴時可以參考砝碼的型號，盡量利用較少的噴嘴來組成多個量值，并且要在設(shè)備說明書中表明噴嘴的最小、最大流量和噴嘴的組合形式，從而保證了氣體測量裝置在使用過程中的規(guī)范性。

3、實驗室環(huán)境帶來的影響

實驗室環(huán)境的差異會對流量計各儀表的功能產(chǎn)生一定的影響，包括了溫度、濕度、壓力和壓強(qiáng)等，其中溫度是對測量結(jié)果影響最大的一個因素。根據(jù)《JJG198-1994流量計》的規(guī)定，在對準(zhǔn)確度高于1.5級流量計的流量點進(jìn)行檢測時，其溫度變化需要控制在0.5℃以內(nèi)；對準(zhǔn)確度低于1.5級流量計的流量點進(jìn)行檢測時，其溫度變化需要控制在1.5℃以內(nèi)，測量裝置中被檢表和噴嘴的溫度也需要進(jìn)行及時測溫和帶入計算。利用負(fù)壓法來把室內(nèi)的空氣全部抽空并輸送到管路中，能夠加快實驗室的氣體流動速度，此時需要把室內(nèi)溫度控制在可偏差范圍內(nèi)，要求有較大容量的實驗室，這樣才能保證新進(jìn)入的空氣可以在有效的時間內(nèi)保持一個穩(wěn)定溫度。在北方，冬天依靠室內(nèi)供暖，需要保持室內(nèi)溫度變化小具有一定難度，通常我們會把實驗室的門打開，讓室內(nèi)空氣全部相通。用整個樓內(nèi)的空間來平衡空氣流動帶來的溫度變化，實測溫度都能滿足要求。當(dāng)環(huán)境溫度由13.00℃增加到20.00℃時（增加約50%），此時，被檢流量點的誤差變化約為28.2%。所以，想要獲得較為準(zhǔn)確的流量計檢定結(jié)果，就需要在檢定前對室內(nèi)溫度和氣體穩(wěn)定性的控制做一個全面的檢查。隨著溫度的升高，環(huán)境濕度對儀表系數(shù)的影響越來越大。因此，在流量計檢定過程中，盡可能保持檢定間濕度的穩(wěn)定，以便保證檢定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。利用表體取壓時得到的流量計線性度良好，而表體取壓堵塞取壓時得到的流量計線性比較差；而在同一流量點的情況下，表體取壓得到的結(jié)果偏差較小，管道取壓偏差較大；在取壓上產(chǎn)生的偏差會隨著流量的增大而變明顯，所以，在對有取壓孔的流量計而言，采用表體取壓是比較明確的選擇。

三、總結(jié)

音速噴嘴法檢定氣體流量計具有工作效率高、成本低、精準(zhǔn)度高和操作簡單等有點，根據(jù)設(shè)備的相關(guān)說明操作就能實現(xiàn)自動化測量，而且其測量結(jié)果也十分可信。不過，天然氣體流量計檢定過程也是一個較為復(fù)雜的過程，因為其中受到很多因素的影響，如空氣濕度、溫度、壓力和壓強(qiáng)等，我們必須加大在這方面的研究和改進(jìn)，才能保證獲得更加精確的測量結(jié)果。

（作者單位：柳州市計量技術(shù)測試研究所）