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差壓變送器在天然氣流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的應(yīng)用
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差壓變送器在天然氣流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的應(yīng)用

時(shí)間:2020-04-09 16:01:48
 摘要: 隨著guojia節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施,天然氣作為清潔能源得到快速發(fā)展,準(zhǔn)確的天然氣計(jì)量對(duì)于維護(hù)市場秩序、促進(jìn)天然氣和諧發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。天然氣體積計(jì)量為導(dǎo)出量,需要通過建立流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行量值復(fù)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確與否直接決定天然氣貿(mào)易交接的準(zhǔn)確性,文章通過差壓變送器在天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中應(yīng)用原理、應(yīng)用前后的不確定度評(píng)定分析,總結(jié) “絕壓 + 差壓”壓力測量方式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置準(zhǔn)確度的影響,可減小 0. 06% 的不確定度分量,同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)效果確認(rèn)其應(yīng)用效果。
1、 概述jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       天然氣流量計(jì)為天然氣貿(mào)易交接計(jì)量的主要儀表,其計(jì)量性能需要定期通過流量標(biāo)準(zhǔn)裝置實(shí)流檢定的方式進(jìn)行確認(rèn)[1],國內(nèi)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置多采用標(biāo)準(zhǔn)表法原理[2 - 3],通過錄取相同時(shí)間段內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)與被檢流量計(jì)輸出的流量值,確定被檢流量計(jì)的計(jì)量性能。
天然氣具有可壓縮性,標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)與被檢流量計(jì)的工況條件不盡相同,需要準(zhǔn)確測量兩處的溫度、壓力工況條件,經(jīng)溫度、壓力及壓縮因子補(bǔ)償后進(jìn)行比較計(jì)算。目前壓力測量選用絕壓變送器[4 - 5],準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到 0. 05 級(jí),提高難度較大,通過對(duì)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置工作原理及不確定度分析發(fā)現(xiàn),可以通過差壓變送器與絕壓變送器組合測量的方式減小壓力測量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度的分量[6]。
 
2 工作原理如圖 1 所示,在被檢流量計(jì)處安裝絕壓變送器,在標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)處安裝差壓變送器,低壓端壓力源為被檢流量計(jì)壓力,則標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的壓力值為:jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       Pf = Pn + ΔPfjN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       式中: Pf 為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)處的壓力值,MPa; Pn 為被檢流量計(jì)處的壓力值,MPa; ΔPf 為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)與被檢流量計(jì)之間的差壓值,MPa。
工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和被檢流量計(jì)的變送器安裝圖
3 壓力測量引入不確定度分量分析jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
3. 1 標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度評(píng)定模型jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       為了將工況條件進(jìn)行統(tǒng)一,需要將標(biāo)準(zhǔn)[7]流量計(jì)處的流量換算至被檢流量計(jì)處工況條件下,計(jì)算公式如下:jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       qn = qf ( Pf /Pn ) ( Tn /Tf ) ( Zn /Zf )jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       式中: qn 為標(biāo)準(zhǔn)表在被檢表工況下的瞬時(shí)流量, m3 /h; qf 為標(biāo)準(zhǔn)表實(shí)際工作條件下的瞬時(shí)流量, m3 /h; Pn 為被檢表工作條件下的覺對(duì)壓力,MPa; Pf 為標(biāo)準(zhǔn)表工作條件下的覺對(duì)壓力,MPa; Tn 為被檢表工作條件下的熱力學(xué)溫度,K; Tf 為標(biāo)準(zhǔn)表工作條件下的熱力學(xué)溫度,K; Zn 為被檢表工作條件下的壓縮因子,按 AGA8 計(jì)算得出; Zf 為標(biāo)準(zhǔn)表工作條件下的壓縮因子,按 AGA8 計(jì)算得出。被檢流 量 計(jì) 的 檢 定 結(jié) 果 以 相 對(duì) 示 值 誤 差 E ( % ) 表示,其計(jì)算公式為:jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
QQ截圖20200409160325.jpgjN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       式中: qmut 為被檢流量計(jì)的測量體積瞬間流量, m3 /h。 3. 2 壓力測量引入的不確定度分量分析
 
3. 2. 1 “絕壓 + 差壓”壓力測量方式jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       ( 1) 相對(duì)示值誤差jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       利用 “絕壓 + 差壓”的壓力測量方式,則相對(duì)示值誤差為:jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
             QQ截圖20200409160404.jpgjN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       ( 2) 被檢流量計(jì)處壓力測量 Pn 引入的不確定度分量
       依據(jù)檢定機(jī)構(gòu)出具的檢定證書可得知準(zhǔn)確度等級(jí)為 0. 05 級(jí),所對(duì)應(yīng)#大允許誤差為 ± 0. 05% ,量程 PFS為 0 ~ 10 MPa,概率分布視為均勻分布,屬于 B 類評(píng)估,u( Pn) 可以估算如下:jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
                 QQ截圖20200409160427.jpgjN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       差壓變送器#大量程為 0 ~ 249 kPa,介質(zhì)壓力按6 MPa 考慮,差壓按 249 kPa 考慮,則不確定度輸入量 Pn 的靈敏系數(shù)為:jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
                            QQ截圖20200409160502.jpgjN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       被檢流量計(jì)壓力測量 Pn 輸出的不確定度為: ur( Pn) = CPn × u( Pn) = 0. 001 7% ( 3) 標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)處壓力測量 Pf 引入的不確定度分量
       通過公式分析可知,標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計(jì)處壓力jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       測量的不確定為差壓變送器 ΔPf,依據(jù)檢定機(jī)構(gòu)出具的檢定證書可得知準(zhǔn)確度等級(jí)為 0. 05 級(jí),#大允許誤 差 為 ± 0. 05% ,差壓變送器量程為 0 ~ 249 kPa,將其概率分布視為均勻分布,屬于 B 類評(píng)估,u( Pf) 可以估算如下jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
                        QQ截圖20200409160516.jpgQQ截圖20200409160542.jpgjN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       被檢流量計(jì)壓力測量 ΔPf 輸出的不確定度為: ur( ΔPf) = CΔP × u( ΔPf) = - 0. 001 1% 3. 2. 2 常規(guī)絕壓變送器測量
       ( 1) 被檢流量計(jì)處壓力測量 Pn 引入的不確定度分量
       壓力變送器的準(zhǔn)確度等級(jí)為 0. 05 級(jí),量程為0 ~ 10 MPa,介質(zhì)壓力按 6 MPa 考慮,概率分布視為均勻分布,則壓力測量的不確定度分量為:jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
               QQ截圖20200409160742.jpgjN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       被檢流量計(jì)壓力測量 Pn 輸出的不確定度為: ur( Pn) = CPn × u( Pn) = 0. 048% ( 2) 標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)處壓力測量 Pf 引入的不確定度分量
       標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)處壓力變送器的準(zhǔn)確度等級(jí)為0. 05 級(jí),量程為0 ~ 10 MPa,介質(zhì)壓力按6 MPa 考 慮,概率分布視為均勻分布,則壓力測量的不確定度分量為:jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
                              QQ截圖20200409160812.jpg
 
4 不確定度分析比較jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       通過 “絕壓 + 差 壓” 壓力測量方式與使用絕壓測量壓力帶來的天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度進(jìn)行 比 較 分 析,壓力測量合成不確定度分別為 0. 002% 、0. 068% ,比較結(jié)果具體數(shù)據(jù)見表 1。
通過比較 可 見,采 用 “絕 壓 + 差 壓” 壓 力測量模式將壓力測量引入的標(biāo)準(zhǔn)不 確定度由0. 068% 降低至 0. 002% ,降低了標(biāo)準(zhǔn)裝置的整體不確定度,提高了標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度。
                     不用壓力測量模式不確定度評(píng)定結(jié)果對(duì)照表
5 結(jié)論jN9壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
       通過差壓變送器在天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中的應(yīng)用,采用 “絕壓 + 差壓”的標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計(jì)壓力測量模式,可有效減小壓力測量引入的準(zhǔn)確度分量,提升標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度水平,確 保 了裝置的準(zhǔn)確可靠,同時(shí)該種測量模式可在不同原理的標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 中 推 廣 應(yīng) 用[10],促 進(jìn) 天 然 氣 計(jì)量水平的 進(jìn) 步,維護(hù)天然氣貿(mào)易交接中的公平公正。

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