微小pVTt法气体流量标准装置的性能评估及验证

pVTt法气体流量标准装置是国内外普遍使用的原级气体流量标准装置,主要用于音速喷嘴流量计的检测。附加体积处质量变化和泄漏量的准确评估是制约微小pVTt法气体流量标准装置测量准确度水平的关键因素。该文首先就附加体积处质量变化和泄漏量对微小pVTt法气体流量标准装置测量结果的影响进行理论分析,确定标准装置的不确定度;其次,以3支小音速喷嘴作为传递标准,对100 L pVTt法气体流量标准装置与2 m3 pVTt标准装置及德国物理技术研究院(PTB)的气体流量标准装置进行比对,比对结果的良好一致性可验证分析方法的可行性及装置的不确定度水平。     

成都分站音速喷嘴标准装置能力提升及验证

文章介绍了临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置的工作原理,分析了音速喷嘴标准装置不确定度影响因素并提出技术改进措施,评定了成都分站音速喷嘴标准装置不确定度,通过稳定性实验、中国计量科学研究院测量审核、实验室间比对,验证了该装置在0. 4～6. 0 MPa压力下,体积流量测量不确定度为0. 16%～0. 19%(k=2),率先成为国内可检定0. 5级气体流量计的标准装置。     

移动实验室气体流量标准装置的研制

正随着市场需求的变化,气体类流量标准装置的研究重点也朝着移动实验室、客户现场甚至在线标定的方向发展。基于市场需求和该类装置发展现状,江苏省质量技术监督气体流量计量检测中心与株式会社OVAL共同研制了基于临界流音速喷嘴法的移动实验室气体流量标准装置(以下简称"装置")。一、装置核心设计1.标准器装置采用0.2级音速喷嘴作为标准器,整体扩展不确定度Ur=0.3%(k=2)。音速喷嘴可以溯源到国     

用pVTt法气体流量装置检定流量计

为满足0.2级及0.5级高准确度气体流量计量值溯源需求,建立大标准容积的pVTt法气体流量标准装置,使用组合阀门换向法对气体流量计进行动态检定,利用附加质量修正消除阀门换向系统时间引起的误差,分析检定过程中关键参数如压力、温度变化规律,获得使测量不确定度最优化的检定流程。通过分析测量过程中标准容器、温度、压力、附加质量等关键量的影响,进行测量不确定度评定,得到使用pVTt法气体流量标准装置检定气体流量计的测量不确定度为Ur=0.11%(k=2),证明使用pVTt法气体流量标准装置检定0.2级及0.5级气体流量计的可行性及合理性。     

新建中低压mt法天然气原级标准技术能力及验证

在全世界范围内质量时间法(简称mt法)流量标准通常作为高水平的气体流量原级标准装置。为适应国内日益提高的天然气流量计量准确度要求,成都分站结合中低压天然气标准装置运行特点,形成了国际先进的充气减码全自动质量称量技术和液压驱动快速换向技术,建成了一套全新的中低压mt法天然气流量标准装置。标准装置工作压力范围为0.3～6.0 MPa,质量流量测量不确定度0.05%～0.07%(k=2),音速喷嘴流出系数校准结果测量不确定度为0.10%～0.12%(k=2)。对装置的基本工作原理、关键技术以及测量不确定度评定和验证也进行了讨论。     

气体流量标准装置的研制

介绍了音速喷嘴法和标准表法相结合的气体流量标准装置的原理、组成、主要技术措施以及特点等.通过控制管路机械加工影响量,控制温度、压力、湿度和数据采集系统各环节的不确定度,采用湿度在线补偿,音速喷嘴按实测最大背压比进行控制,以及采取一系列抗干扰措施等,使本装置的扩展不确定度达到了0.25%(k=2).     

涡轮流量计（气体）仪表系数测量结果的不确定度评定

本文就本所使用的不确定度U=0．3％k=2音速喷嘴法气体流量标准装置,JJG1037—2008（涡轮流量计检定规程》的要求,按照JJF1059《测量不确定度评定与表示》技术规范的要求,对气体涡轮流量计的仪表系数测量结果的不确定度进行评定。     

气体流量量值传递体系的建立及关键技术研究

气体流量是能源贸易结算、环境监测等诸多领域中的关键参数,其测量不确定度直接影响贸易公平和环境保护。气体流量基准装置是流量量值的源头,流量计是流量量值传递的载体。本项目自主研制了气体流量基准、标准装置,系统研究了流量计的计量性能,建立了完整的气体流量量值传递体系,显著提升了我国气体流量的计量水平。项目主要成果包括3个方面:将我国气体流量基准装置的测量不确定度水平提升了4倍,首次获得了国际气体流量领域的4项校准测量能力(CMC),测量结果获得国际互认,支撑主导中俄两国间的国际比对,保障能源国际贸易的开展。拓展了气体流量标准装置的测量能力,自主建立高压pVTt法气体流量原级标准装置、临界流音速喷嘴法次级标准装置和环道式涡轮流量计法工作标准装置,满足了高压气体流量量值溯源的迫切需求。综合采用理论、数值模拟及实验等不同研究方法对音速喷嘴流量计开展系统研究,成果显著提升了其测量结果可靠性,支撑相关国际标准的修订,极大提高了我国在该领域的国际学术地位。     

基于pVTt法气体流量标准装置高速切换三通阀的研制

文章研究的高速切换三通阀门主要用于山东省计量科学研究院pVTt法气体流量标准装置,进而保证该装置0. 05%(k=2)测量不确定度设计目标的达到。pVTt法气体流量标准装置为原级气体流量标准装置,主要用于临界流文丘里喷嘴的检定或校准,也可用于检定或校准其他高精度流量计。三通阀作为控制被检喷嘴和标准容器之间气流的关键部件,其动作速度、开度控制等性能指标直接影响到检定时间t的测量精度和检定过程中流经喷嘴的气流状态,进而对装置整体不确定度产生影响。该高速切换三通阀为气动滑阀,主要由阀体、进排气口、开度控制机构等组成。开度控制机构主要由驱动机构、阀杆、密封挡板、激光传感器和脉冲计数器等组成。本阀门开度线性可控且动作时间≤60 ms,一方面保证了在阀门切换过程中喷嘴临界流状态不被破坏,另一方面为使计时开始和结束的时刻的选取更加准确,配合高精度计时器,提高了计时的准确性。     

HPPP法音速喷嘴检定装置不确定度评定

文章介绍了HPPP法音速喷嘴检定装置的组成、原理及计算音速喷嘴流出系数的数学模型,对流出系数的不确定度进行了详细评定,并对评定结果进行了验证,结果表明,HPPP法音速喷嘴检定装置的相对扩展不确定度为0.11%(k=2)。     

微小音速喷嘴临界背压比测试装置

音速喷嘴工作时的背压比小于临界背压比是实现并保持临界流的关键。现行国际标准建议,对于喉部雷诺数Red小于2×10⁵的音速喷嘴,需保持0.25的临界背压比或进行临界背压比的实际测量。基于此,建立了一套微小音速喷嘴临界背压比测试装置,该装置能够实现喉径为0.3~3mm,流量范围为0.05~5m³/h音速喷嘴临界背压比的测量,测量结果的扩展不确定度为0.56%(k=2)。     

高压环道气体流量标准装置

介绍了中国计量科学研究院2014年建成的高压环道气体流量装置,并对其不确定度进行了分析。高压环道气体流量工作标准装置采用4台涡轮流量计作为标准表,具备2.5MPa、1600m3/h的测量能力。涡轮流量计标准表使用原位校准及“绝压+差压”的压力测量方式。装置的扩展不确定度为0.21%(k=2)。     

基于声速核查方法的天然气能量计量标准装置

为解决天然气能量测量中组分数据测量频率低带来的测量周期内发热量变化无法核查的问题,利用声速核查天然气组分变化导致发热量、压缩因子的变化,研究了声速核查能量模型,搭建了具备10 MPa、2 000 m³/h测量能力的天然气能量计量标准装置,该装置测量能量的时间由原有的分钟级提升到秒级。通过天然气实流测量,对天然气能量计量标准装置的不确定度进行系统评定,其相对扩展不确定度为0.33%(k=2)。     

pVTt法气体流量装置阀门系统时间特性研究

分析了pVTt法气体流量标准装置中阀门系统时间的机理及测量方法,得到了计算开关阀时间系统差的简化算法。研究了阀门系统时间与阀门构造、喷嘴流量、附加质量之间的关系,给出了减小阀门系统时间差的方法,明确了附加质量在确定开关阀时间系统差过程中的修正方法,并证明其对开关阀时间系统差值的影响。     

Uncertainty and Traceability for the CEESI Iowa Natural Gas Facility

This paper analyzes the uncertainty of a secondary flow measurement facility that calibrates a significant fraction of United States and foreign flow meters used for custody transfer of natural gas. The facility, owned by the Colorado Experimental Engineering Station Incorporated (CEESI), is located in Iowa. This facility measures flow with nine turbine meter standards, each of which is traceable to the NIST primary flow standard. The flow capacity of this facility ranges from 0.7 actual m³/s to 10.7 actual m³/s at nominal pressures of 7174 kPa and at ambient temperatures. Over this flow range the relative expanded flow uncertainty varies from 0.28 % to 0.30 % (depending on flow).CEESI Iowa: natural gas facility, CEESI Iowa uncertainty analysis, CEESI traceability to NIST, correlation coefficient, critical flow venturi uncertainty, traceability, turbine meter uncertainty analysis     

液体流量标准装置及自动检定系统的研制

研制了一种新型的液体流量标准装置.通过采用高准确度电子秤、控制换向器的不确定度和提高管路机械加工精度等手段,使质量法装置扩展不确定度达到0.05%(k=2).计算机通过RS-232接口连接通信控制器、变频器和电子秤,实现检定过程的自动控制与数据实时采集;且装置稳定可靠,检定效率高.     

烟道流量计量标准装置

为了解决我国烟道流量计的量值溯源问题,中国计量科学研究院建立了烟道流量计量标准装置。装置使用可溯源至标准转盘的激光多普勒测速仪作为原级标准器,采用激光多普勒流速剖面扫描和超声流量计波动修正的方式测量标准流量,经校准的8声道超声流量计为工作级标准表,具备了908~104840m3/h的测量能力,扩展不确定度为0.62%(k=2),可对最大口径为1m的流量计进行校准。装置下游测试段包括圆形管段和矩形管段,能够开展烟道流量计测量性能的研究。     

微风速标准装置的建立和热线风速仪校准方法的实验研究

中国计量科学研究院建立了微风速标准装置,基于该标准装置对热线风速仪的校准展开了实验研究。微风速标准装置基于相对法测量原理,实验通过气浮滑车搭载热线风速仪运动,由激光干涉仪测得的距离对时间微分得到标准速度,通过这种方式实现了热线风速仪的校准。滑车的运动速度可以溯源到国家计量院的时间和长度基准;此外,根据热线风速仪传感器的理论模型计算得到了热线风速仪的静态特性方程,比较理论模型与校准结果,发现二者具有良好的一致性。实验结果和不确定度分析表明:微风速标准装置的扩展不确定度U=0.82%（k=2）;热线风速仪校准结果的扩展不确定度U=2.42%（k=2）。     

标准测氡仪的量值溯源方法研究

研究了利用氡活度绝对测量装置制备高准确度标准氡源的方法,得到了活度扩展不确定度为0.8%(k=2)的量传用氡源。依据计算标准氡体积活度的基本原理,对用于氡源活度量传所配套的小氡室的有效体积进行了校准,其有效体积的扩展不确定度为0.46%(k=2),对一般氡标准装置(标准氡室)所用的参考仪器(AlphaGUARD型标准测氡仪)进行校准,得到其平均体积活度响应为1.01,体积活度响应的扩展不确定度为3.2%(k=2)。     

一种纯水机内置在线监测仪表的现场校准方法

为满足实验室纯水机内置在线监测仪表的现场校准需求,建立了一套由高精度电导率仪、总有机碳分析仪和可调流速缓冲装置组成的标准测量装置。通过将纯水机在线监测仪表的测量结果与标准测量装置的测量结果进行比较,实现了纯水机在线电导率/电阻率和总有机碳监测仪表的现场校准。对11家实验室纯水机进行现场试验和分析。结果表明:纯水机在线电导率仪器相对示值误差在-2.4%～15%,测量扩展不确定度为1.7%(k=2);总有机碳仪器相对示值误差为-98%～125%,测量扩展不确定度为4.8%(k=2)。