常帥

摘 要：數(shù)據(jù)接收和評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)檢定系統(tǒng)的不確定度和準(zhǔn)確度要求非常嚴(yán)格，應(yīng)當(dāng)確保在不確定度評(píng)估過程中可忽略該系統(tǒng)產(chǎn)生影響，且該系統(tǒng)不會(huì)隨意發(fā)生故障。天然氣實(shí)流檢定系統(tǒng)包括流量控制系統(tǒng)和流量檢定系統(tǒng)，檢定系統(tǒng)的核心是流量計(jì)脈沖信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)處理。如何提高脈沖信號(hào)流量計(jì)的脈沖信號(hào)采集的準(zhǔn)確度成為降低流量檢定不確定度非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：流量計(jì)檢定；脈沖信號(hào)；數(shù)據(jù)采集與處理

1 天然氣流量計(jì)檢定過程中，標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被檢流量計(jì)脈沖信號(hào)的采集處理

在檢定過程中，標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)（渦輪流量計(jì)）輸出脈沖信號(hào)，被檢流量計(jì)（如渦輪、轉(zhuǎn)子流量計(jì)）也輸出脈沖信號(hào)，應(yīng)注意脈沖信號(hào)處理的同步性，脈沖及其周期計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性會(huì)影響武漢分站系統(tǒng)不確定度。

標(biāo)準(zhǔn)表的雙高頻脈沖信號(hào)（MM P1和MM P2）和兩個(gè)被檢表的高頻脈沖信號(hào)（MUT P1和MUT P2）。標(biāo)準(zhǔn)表有兩個(gè)成90°安裝的同頻脈沖發(fā)生器，被檢表的脈沖信號(hào)頻率與標(biāo)準(zhǔn)表不同，一般比標(biāo)準(zhǔn)表低。被檢表（MUTP1）高頻脈沖信號(hào)至上升沿時(shí)開始計(jì)數(shù)，如果只記錄脈沖數(shù)，則在此段時(shí)間MUTP2將丟失了兩個(gè)脈沖信號(hào)。

可采取下述辦法進(jìn)行修正：記錄總測量時(shí)間內(nèi)（Δtmc）內(nèi)，所有高頻脈沖脈沖數(shù)及其周期。時(shí)間分辨率為最高頻率的10倍，如最高頻率為5kHz，則時(shí)鐘頻率應(yīng)為50kHz，即每20us記錄一次。

每個(gè)檢定點(diǎn)的檢定時(shí)間為60秒或是90秒，即每個(gè)脈沖通道采集的脈沖數(shù)的可達(dá)450000個(gè)，因此實(shí)際采集的脈沖數(shù)和記錄周期多。

某檢定站有36路脈沖輸出：11臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計(jì)和2臺(tái)傳遞級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表，每臺(tái)具有2路高頻脈沖輸出；每條檢定支路上2臺(tái)被檢表，每臺(tái)被檢表5路脈沖輸出。所有信號(hào)由相同的時(shí)間源和觸發(fā)源控制。

信號(hào)的采集和觸發(fā)應(yīng)注意同步，當(dāng)然，并非所有通道需要同時(shí)操作，但至少應(yīng)保證系統(tǒng)可同時(shí)處理22路脈沖信號(hào)。

上面結(jié)果是標(biāo)準(zhǔn)表和被檢表測得的工況流量V，在不同工況下的流量不能直接比較，應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。建議優(yōu)化脈沖信號(hào)采集和處理方法的不確定度。

2 非脈沖信號(hào)流量計(jì)數(shù)據(jù)處理

對(duì)于超聲流量計(jì)或差壓流量計(jì)等無法輸出脈沖信號(hào)的非機(jī)械流量計(jì)，可直接測量其流速，當(dāng)然對(duì)能夠產(chǎn)生脈沖信號(hào)的流量計(jì)，也可使用1節(jié)的方法處理。但是通常利用流速計(jì)算流量Vmp：

一個(gè)測量周期內(nèi)測得的qmi越多，結(jié)果越有準(zhǔn)確。qmi傳輸方式取決于流量計(jì)類型和制造商，流量計(jì)廠家采用的模擬/HART信號(hào)轉(zhuǎn)換至串行協(xié)議的方式多種多樣，因此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)兼容常用的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，并留有擴(kuò)展功能。常用串口類型包括RS485、RS422以及RS232。

3 標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)脈沖一致性檢測

應(yīng)經(jīng)常核查標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，確保其誤差處于可控范圍內(nèi)。

應(yīng)經(jīng)常在系統(tǒng)后臺(tái)核查標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)高頻脈沖一致性，可采用8.1節(jié)中的方法，即直接比較MMP1和MMP2流量Vmp，如兩者相同，則可以繼續(xù)使用；如有偏差，應(yīng)在系統(tǒng)中予以提示。

4 標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)與被檢流量計(jì)之間的流量轉(zhuǎn)換

在相同工況條件下比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)與被檢流量計(jì)流量，可以轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)條件下或被檢流量計(jì)條件下，當(dāng)然如果被檢流量計(jì)只能輸出標(biāo)況流量，那么也可以轉(zhuǎn)換到標(biāo)況下。

標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)與核查流量計(jì)檢定點(diǎn)多于普通被檢表，例如，G1000至少檢定10點(diǎn)（65，80，160，250，400，650，1000，1600，1900m3/小時(shí)），其中（Qmin—Qmax）有8個(gè)點(diǎn)，另外兩點(diǎn)為0.8Qmin和1.2Qmax。對(duì)于G250，檢定點(diǎn)為：16，20，32，40，65，100，160，250，400，475m3/小時(shí)。

可以根據(jù)需要增加檢定點(diǎn)，以便得到更準(zhǔn)確的誤差曲線。擬合曲線數(shù)學(xué)模型選用雷諾數(shù)為自變量，具體如下：

綜合以上因素，可以從標(biāo)準(zhǔn)表和被檢表脈沖信號(hào)和非脈沖信號(hào)的處理，分析誤差曲線，壓力溫度信號(hào)的采集與處理，標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)脈沖一致性檢測，標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)與被檢流量計(jì)之間的流量轉(zhuǎn)換等方面進(jìn)行優(yōu)化，以確保實(shí)流檢定系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]張愛軍，楊煥誠.天然氣流量計(jì)實(shí)流標(biāo)定裝置設(shè)計(jì)方案[J].企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，2008，（Z3）：11.

（作者單位：中國石油化工股份有限公司天然氣分公司計(jì)量研究中心）