流量误差论文

流量误差论文（精选8篇）

流量误差论文 篇1

在石油资源日益紧张的新时期, 合理有效确保石油利用率已成为业界关注重点。在业界, 为了更好的保证加油机加油量的准确度和使用的正确性, 我们有必要在工作中对各种能够引起加油机误差的因素进行分析。其中以流量对加油机造成的误差最为突出, 其主要表现出过冲量等方面。这里我们就流量对加油机造成的误差原因分析, 重点阐述了相关影响情况。

一、液体流量对流量计基本误差的影响

流量计是加油机、加油站工作的核心, 也是加油计量、营销工作的基础。但在过去的加油机计量工作中, 普遍采用容积式加油机计量技术, 这种计量技术对整个流量计量工作的开展有着一定的限制, 因此在测量中我们必须要高度重视流量本身的测量工作, 并且将其测量内容按照过去国家计量标准来表示, 确保流量在允许误差范围内。在我国现行的燃油加油机检定规程中, 明确的指出了在加油机计量装置中, 流量计最大误差不能够超过0.02%, 同时测量结果的重复性也要保证在0.07%以内, 因此在加油机流量误差测量工作中, 我们可以采用函数公式E= (q) 来表示。

1漏流量

漏流量问题是加油机计量装置中最常见的故障之一, 它的出现和容积式流量计本身的构成有着密切关系, 是容积式流量计在计量空间机械组合不合理而产生的, 由于这一装置内部的机械组合长期处于高速运转状态, 因此在各个部件之间必然存在运动间隙, 如果这个时候进行油量计量, 那么这些运动间隙的存在必然会导致漏流量的产生, 给计量工作的开展造成影响。同时, 由于计量空间本身体积与齿轮磨合有一定关系, 因此它在误差和流量之间也会受到漏流量的影响, 这就需要我们在了解漏流量变化的基础上深入开展容积式流量检定工作, 从根本上保证计量结果的准确与合理。流量计的这一特性分析得出, 流量计的误差通常都只是和容器的溶剂以及传输齿轮之间有着密切关系, 也就是容积式流量计在测量过程中仅仅与流量计之间有着几何结构关系, 而与流体性质和流量值没有太大的关系。这一特性使得我们在容积式流量计的研究中误差分析变的清晰明了。根据这一特性, 我们可以将流量计中的误差用曲线图表示, 具体如图1所示。

2漏流量误差测量

在加油机的实际操作工作中, 由于漏流量问题普遍存在, 因此在计算的构成中计算公式是固定不变的, 但是在计算中却需要考虑流量与流量误差之间的具体关系。这个时候我们可以利用公式:

在这一公式中, a指的是测量元件之间的距离, b表示沿着流动方向所呈现出的整体长度;l是测量元件本身所具备的厚度;P是测量元件的前后压力。经过公式分析我们发现, 漏流量的测量与测量元件前后之间的压力值成正比关系, 而同流体本身的粘度成反比关系。同时在工作中, 漏流量除了同这些因素相关之外, 还与机械内部的磨损有着密切关系。

3基本误差测量工作

在容积式流量计的基本误差测量工作中, 考虑了漏流量现象后, 我们采用了多次容积式流量计量策略, 并将实际误差和曲线形状构成了一个误差测量曲线图。在实际测量工作中, 如果流量小于误差测量的时候, 流量计的误差值基本上不会发生太大的变化, 但它本身是一个随着流量增加而不断上升的现象, 因此在流量计误差上又会随着正负方向变化而产生位移, 并且稳定性也会随之变动。这一变化过程中, 我们可以将其按照图中2号线路所示进行标识。在加油机计量检定工作中, 为了更好的保证检定结果的准确性, 必须要在各流量点设计上科学的选择相关设计标准。对于那些使用一段时间之后就出现滤网堵塞、漏流量上升的问题要及时的加以处理, 并且按照工作实际将误差明确的表示出来。通常情况下, 在工作中除了人为操作故障之外, 误差正负偏差方向也会带动计量误差的变化, 因此在计量工作中要重视误差计量策略的选择, 否则不久之后必然会出现问题加大的现象。

二、流量范围内对加油机误差值的影响

漏流量所引起的误差永远是一个负误差, 当流量和漏流量相比越大, 这个负值越小, 即相对付出的油越少;当流量和漏流量相比越小, 这个负值越大, 即相对付出的油越多;当流量接近漏流量, E值接近-1, 也就是-100%, 这时加油机付出的油几乎全部是漏流所流出的油。由此可见, 对加油机漏流量的检查是对加油机计量性能测量的一个不能忽视的环节。漏流量是一切容积式流量计所共有的特性之一, 而且流量和漏流量之间是相互影响的, 根据平行平板理论。

三、加油机检定误差的确定方法

在加油机误差检定过程中, 我们应当尽可能的保证加油机流量的稳定性, 从根本杜绝漏油问题的发生, 同时在检定注入的时候要采用一次注入的方式, 确保测量时间、测量方法的科学与合理。用100L量器注油时, 要在工作中将油量控制在95L以上, 但是由于油量本身会产生气泡和油沫的现象, 因此往往都需要在容器上方加设一定的预留空间, 避免因为注入不准而影响到测量结果。为能真实反映现场达到的最大流量, 在工作中我们必须要科学的采用加油机检定误差的确定方法, 从根本上保证测定结果的准确性与科学性。

结语

总之, 在加油机现场检定过程中, 液体的流量准确与否至关重要, 直接影响到检定结果。而加油机示值误差与液体流量是非线性函数在得以明了的同时, 应进一步明确最大流量的检定方法, 同时, 建议在检定证书的检定结果中给出各测量点的流量范围、示值误差和重复性。

摘要：随着社会经济的发展和汽车行业的兴起, 加油站在我国可谓是遍地开花, 呈现出蓬勃发展的态势。尤其是在近几年, 加油站数量和规模都发生了巨大变化, 同时新的社会发展形势给加油计量工作的开展提出了新要求。但在实际工作中, 加油机误差问题还非常严重, 因此我们有必要对加油机计量误差情况进行分析, 重点阐述了流量对加油机误差造成的影响情况。

关键词：流量,加油机,误差

参考文献

[1]李长武, 张东飞, 袁明, 成伟.液体流量仪表在线校准方法研究[J].中国测试, 2009 (05) .

超声波流量计的特点及误差分析 篇2

关键词：超声波 流量计 误差分析 管径

中图分类号：TH814 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0062-01

在现代社会工业生产快速发展的推动下，流量测量的应用领域日益扩大，已经成为生活中的重要部分。流量的测量方法有多种，超声波流量计以其具有非接触式测量的特征已经被广泛认可和应用。目前，在国内外对超声波流量计的研究已经取得了很大的进展，通过超声波在流体中的传播速度来测量流体的流速来计算流量，一直得到了研究者们的关注。尤其是计算机的使用，使数据处理更为方便、准确，并且具备了自检功能，这样能够自动修正流场分布变化导致的误差。本文主要分析超声波流量计的特点和整个测量过程中产生误差的因素。

1 超声波流量计的特点

超声波流量计的使用领域日益增多，取代了传统的差压流量计、电磁流量计等，因为其具有突出的特点。

1.1 安装维修方便

超声波流量计与其它流量计相比，在安装的维护过程中，无需在管道上打孔或者将流量切断，安装比较方便。特别是对于一些大口径的计量系统而言，安装的优点就显得更加突出，能够节省很多的人力物力。

1.2 测量管径大

检测件内没有任务阻碍物，没有可动零部件，不会对流体造成堵塞，适用于难测介质及大管径测量，测量管径可高达10 m，远远的超过了传统流量计的管径。此外，超声波流量计管径的大小不会影响到其价格，传统的的流量计会因管径的大小而有所不同。

1.3 测量可靠性高

无论是外夹式安装还是湿工安装，超声波流量计都不会对流场形成影响，无需移动部件，不存在压力损失。此外，传感器以计算机为中心，利用锁相环路或者是计时法，有效的增强了信号的稳定性，排除了噪音干扰和电路故障的影响，具有较高的测量可靠性。

1.4 外界影响因素小

在使用超声波流量计的测量过程中，与其它流量计有所不同，其不会受到流体的物理性能或参数的影响，输出与流量之间是一种优质的线性关系，所以测量的范围比较大。

1.5 自动控制系统

计算机可以对流量计的工作进行自动控制，测量出的结果能够自动显示并将其打印。此外，还具备标准的通用接口，输出标准直流信号，所以能够与计算机监控系统进行联网，实施动态控制。

1.6 超声波流量计的缺点

传感器的安装对计量的准确性造成直接的干扰，所以整个安装过程必须做到严谨；准确性与电磁流量计相比有所不足。

1.7 不同超声波流量计的特点

超声波流量计的测量方法有多种，包括传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等。不同的方法有不同的特点，下面是超声波流量计测量方法特点的比较。

（1）传播速度差法：利用测量超声波脉冲和逆流所传报的时速差别来提供液体的速度。其具有较高的精准度，非常适合比较清洁的流体。

（2）多普勒法：对相比均匀度较差的流体的散射体所散射的超声波多普勒频进行测量，从而反应出流体的流量。多普勒法比较适用于含有悬浮颗粒、气泡等测量相对困难的流体测量。

（3）波束偏移法：通过测量流体中传播方向随流体流速转变的超声波束而出现的偏移，来确定流速。其在流体流速比较弱时不具备灵敏度，因此，适用范围很小。

（4）噪声法：测量液体所产生的噪声和速度。其使用方法比较简单，而且设备的成本较低，不过其不具备较好的准确度。

（5）相关法：通过一些相关的技术进行测量。此方法具有较高的精准度，适用范围比较广泛，不过通常线路较为复杂，且成本较高。

2 超声波流量计的误差分析

2.1 安装误差

超声波流量计传感器的安装误差会对测量结果造成很大程度的影响。两个传感器之间的距离都有明确的规定，安装过程中如果没有按照规定的距离操作，会造成严重影响。流量计经过国家水大流量计量站校准，准确度为1.5级，管径内径为1.2 m、壁厚为10 mm，要求进行测试。整个测量过程中的流量稳定，其余测试条件不变，只将两个传感器的距离进行改变，经过计算，当实际距离比要求短50 mm时，造成的误差为-8.5%；当实际距离比要求长50 mm时，误差为10.6%。

2.2 管径误差

管道内径的误差也会造成测量结果不准确，1%的内径误差所造成的测量误差为2%，约为管径误差的2倍。水管内径为1.2 m，整个测量过程中的流量稳定，其余测试条件不变，当内径的相对误差为-3.3%时，所造成的流量相对误差为-5.5%。

2.3 管道壁厚误差

管道壁厚误差也是导致测量结果不准确的因素之一，不过其只是会影响到夹装探头。当管径为0.8 m，壁厚为10 mm时，整个测量过程中的流量稳定，其余测试条件不变，当壁厚误差计算为20 mm时，流量相对误差为-1.3%；当壁厚计算为30 mm时，流量相对误差为-2.8%。不过壁厚的误差很难达到100%，因此可以忽略不计。

2.4 超声换能器表面污物

超声换能器表面的堆积物会对测量结果造成很大的影响。这些污物会引起装置无法经过流体传送超声波脉冲，从而造成超声波路径“脱落”。

2.5 流量计附件压力变送器

压力变送器主要是检测气体的标况压力，压力测量值直接影响着标况测量计算，属于工况压力，是造成误差的一个重要因素。

3 结语

该文分析了超声波流量计的特点和整个测量过程中产生误差的因素。超声波流量计是流量计量，尤其是对于难测介质和大口径管道的流量计量非常的适用，具有较高的方便性和可靠性。造成测量误差的因素包括安装误差、流量范围、管径误差、压力变送器、探头污物等。管壁厚度的误差所形成的影响不大，可以忽略不计。

参考文献

[1]陈聪.超声波流量计的特点和应用[J]. 医药工程设计，2010（1）：48-50.

流量误差论文 篇3

上下游直管段长度不够

1 产生误差的原因

上下游直管段长度不够,气流得不到充分发展,将使计量结果造成较大误差。计量标准规定的最短直管段长度,在现场实际中一般很难得到满足,特别是由于输气工艺等原因,计量装置的上游往往都存在弯头。如果是单弯头或平面双弯头将使计量结果偏高[1];对于多个弯头,将使计量结果偏低。

2解决措施

应该在节流装置之前加装整流器,避免旋转流、涡流对计量的影响。

天然气的气质和气流条件

1 产生误差的原因

GB/T 21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》标准中规定,通过孔板的天然气是经净化处理后的天然气,气流的流动应是保持亚音速的、稳定的或仅随时间缓慢变化的。气流是均匀单相的牛顿流体。若气体含有质量分数不超过2%的固体或液体微粒,且成均匀分散状态,也可以认为是均匀单相的牛顿流体。气流流经孔板以前,其流束应与管道轴线平行,气流流动应为充分发展紊流且无旋涡,管道横截面所有点上的旋涡角小于2°即认为无旋涡。

通过计量调查发现,目前在油田天然气计量中约50%的计量点其气流条件具有以下两个特点。

(1)气体流量不稳定,并随时间周期性地大幅度变化,属脉动流体。产生脉动源的原因[2]:(1)往复式压缩机、发动机和叶片式增压机;(2)调压阀猛开关或者阀芯松动和磨损;(3)大量水或油的冷凝物在管线中不规则运动。

(2)气质中含水量大,并夹带原油及微量颗粒杂质,气流流经节流装置时产生凝析液。气质、气流条件达不到GB/T 21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》标准中规定的要求,必将产生计量附加误差。为了获得准确的计量值,必须抑制气流的脉动及消除气质中的水分和杂质。

2解决措施

进入流量计的气体必须先通过气液分离器、过滤器。

(1)把测量管装在对消除脉动来说较为有利的位置,例如装在调压阀的入口或远离脉动源处。

(2)为了减少脉动幅度,可在脉动源和测量管之间的管线上加装一个容器,或者设计专门的脉动衰减器。把节流阀或限流器装在脉动源和测量管之间是减少脉动的最有效方法,但是这种方法压力下降过大,除非条件许可,否则不宜采用。

(3)在差压仍然保持较高的操作前提下,可用较小的测量管,而孔板开孔直径基本不变。

(4)在流量计前、后取压管出口处分别加装一个具有一定容积的气液分离器,使进入流量计的差、静压信号达到先气液分离及缓冲后再进入计量装置。

(5)导压管路上的上、下游导压阀应选用大通径的球型阀。

(6)为了防止导压管的冻堵,必须对导压管路进行保温,并增加加热补偿保温措施。

(7)对于因下游波动源而引起计量点气流脉动的情况,可通过调整流量计下游侧阀门的阀位(关小),使计量点气流脉动幅度减小。试验证明,采用关小计量管下游阀的方法来控制气流的脉动,效果是十分明显的,此方法在实际使用时,必须在确保安全生产的情况下进行。

试验证明通过上述方法能有效地抑制气流的脉动、消除气质中的水分及杂质,减少流量计的计量附加误差。

标准孔板

1 产生误差的原因

(1)在长时间的使用过程中,标准孔板由于被天然气的侵蚀或机械磨损而产生变形,孔板的光洁度下降,入口的尖锐程度变圆,使其圆弧半径不能满足标准要求;尖锐度变圆后对计量的影响是使计量数据比实际流量偏低,最多可能偏低10%。

(2)标准中规定孔板厚度E应介于孔板开孔厚度е与0.05D之间。如果超出这个范围,将使气流流过孔板的阻力损失增大,使计量值比实际流量高,造成1%以内的附加计量误差。

(3)孔板孔径尺寸测量不准确。没有及时送到检定部门进行检定,而是用游标卡尺在现场进行测量。由于没有在标准状况下(绝对压力为101.325k Pa、热力学温度为293.15K)进行检定,当现场温度较高时,所测孔板孔径值将偏高,造成流量计算值比实际流量值偏高。

(4)孔板装反,使差压降低,造成计量气量比实际气量偏小约10%~17%。

2 解决措施

(1)在孔板设计、加工、检验、安装和使用中,一定要确保符合标准。如确保孔板平整干净、不变形、无缺口和无撞擦伤,直角入口边缘尖锐,正确安装等都是十分重要的。

(2)定期对孔板进行检查、清洗,按检定周期及时送到检定部门进行检定。

(3)为了避免人为过失造成的计量误差,要加强对计量的管理和对人员的培训工作。

差压变送器

1产生误差的原因

差压变送器的准确度及性能对流量计的计量结果影响较大。实际工作中,由于没有按照设计要求进行差压变送器的选型、安装和使用中的维护保养,导致流量计产生计量附加误差的情况是经常发生的。

(1)差压变送器的准确度等级和量程范围的选择不正确,没有按照GB/T 18603-2001《天然气计量系统技术要求》要求进行选型,造成“小马拉大车或大马拉小车”现象的出现,导致了计量附加误差。

(2)差压变送器的零位偏高(或低),造成静、差压值偏大(或小),使计算气量比实际气量偏大(或小)。

(3)差压变送器的三阀组漏气或堵塞。高压阀漏气,将导致计算气量比实际气量偏小;低压阀漏气将导致计算气量比实际气量偏大;平衡阀内漏将导致计算气量比实际气量偏小。

2 解决措施

(1)严格按照GB/T 18603-2001《天然气计量系统技术要求》要求进行选型、安装。

(2)定期对差压变送器进行回零检查,发现有异常或超差情况,应及时进行校准,到期检定。

(3)定期对差压变送器进行排污验漏检查。

(4)冬季气温下降,特别是油田伴生气含水量增多,易发生冻堵,需增加排污次数,给差压变送器加装保温设备(如加保温箱和伴热带)。

差压信号传递失真

1产生误差的原因

差压信号传送失真使得差压变送器上接收到的差压信号与节流装置所产生的差压信号不相等,从而引起计量附加误差[3]。差压信号传送失真包括稳态值失真和动态失真。在稳定流条件下只存在稳态值失真,在脉动流条件下既可能存在稳态值失真又会有动态失真。稳态值失真可能引起的部位和原因有导压管引向不合理、切断阀设置不当、隔离液液位高度不相等、正负压引压管坡度不合理、管内介质密度不相等、三阀组积液等。

(1)切断阀设置不当引起的误差。标准要求导压管路上的阀门除排污阀以外应采用与导压管同内径高密封性能的阀门,优选直通球阀,但有的节流装置厂家提供的取压阀门却是针形阀,很容易造成堵塞和冻堵,需要在定货时让厂家直接配备球阀或进行现场更换。

(2)隔离液液位高度不相等引起的误差。导压管线中带隔离器是为了利用隔离液将腐蚀性介质同差压变送器隔离。隔离液刚刚充罐时,通过三阀组的平衡阀能使两只隔离容器中的隔离液液位高度相等,但是运行一段时间后由于隔离液泄漏或在运行时误开平衡阀,易导致隔离液液位高度不相等,从而引入附加差压。

(3)导压管线引起的传送失真。节流装置导压管的作用是将节流装置所产生的差压信号不失真地传递到差压变送器,但从现场的实际情况看,导压管的配置仍存在很大问题:(1)上游或下游导压管漏气主要发生在焊缝、阀门盘根、排污阀处,将使计量误差增大;(2)导压管路过长,产生静、差压信号的失真,造成计量附加误差;(3)导压管过细,造成管路堵塞,冬季冻堵,计量仪表不能正常运行;(4)上、下游导压管方向接反,造成差压信号严重偏小,计量误差约30%;(5)保证导压管线合理的坡度是为了使管内可能出现的气泡较快地升到气体收集器内或母管内,使管内可能出现的凝液较快地下沉到沉降器、排污阀或母管内。导压管线的内径和被测流体的性质与总长度有关,如表1所示,导压管线应垂真或倾斜敷设,其坡度应不少于1∶12,对黏度较高的流体其坡度还应增大。当导压管线的传送距离大于30m时,应分段倾斜,并在最低点设置沉降器和排污阀。在不出现凝液时可酌情降低倾斜度。为了避免由于正负压信号管内介质温度不一致,导致密度出现差异,引起传送失真,正负压管线应尽量靠近敷设,尢其是导压管线中出现凝液时,导压管线中的凝液会因环境温度太低而凝固、结晶或结冰,因此需要伴热保温。

2 解决措施

(1)严格按照标准的要求进行导压管的设计安装。

(2)对新建计量装置的施工质量要高标准、严要求,加强现场技术监督。

(3)加强计量装置的日常管理,加强对计量装置、计量仪表的检查维护;确保计量装置无跑、冒、滴、漏现象的发生。

(4)对气质可能出现凝析液或环境温度较低时,应定期对仪表的导压管路进行放空、排污及蒸汽吹扫,确保导压管畅通。

结论

影响流量计的计量误差因素很多,如天然气的组分影响、管道粗糙的影响、上下游用户计量方式不同等等。因此,不仅要解决上述的几个问题,而且还要改进工艺流程,加强计量监督检查,提升计量人员的业务水平,熟悉计量法律法规及计量交接协议的规定。只有这样,才能消除流量计的计量附加误差,提高标准孔板流量计的计量准确性。

摘要：对标准孔板流量计安装、使用过程中因没有严格按标准进行安装施工所引起的计量附加误差进行分析,找出产生误差的根源,并结合实际工作条件,提出减少误差的措施,以提高标准孔板流量计的计量稳定性和准确性。

关键词：标准孔板流量计,测量,天然气流量,误差分析

参考文献

[1]蒋大旭,郑开银.天然气自动计量教程[M].北京:中国计量出版社,2004.

[2]张永红.天然气流量计量[M].北京:石油工业出版社,1995.

孔板流量计的误差来源与实际控制 篇4

1 孔板流量计的组成和原理

1.1 孔板流量计的组成

标准孔板流量计由截流装置, 信号引线和二次仪表系统组成。其中节流装置是使管道中流体产生静压力差的装置, 主要由标准孔板, 取压装置和上下游直管段组成。

1.2 基本原理

充满管道的流体, 当它流经管道内的节流件时, 如图所示, 流速将在节流件处形成局部收缩, 因而流速增加, 静压力降低, 于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大, 产生的压差愈大, 这样依据压差来衡量流量的大小。如图1所示。

2 孔板流量计的计算方法和参数变量分析

这种测量方法是以流动连续性方程 (质量守恒定律) 和伯努利方程 (能量守恒定律) 为基础的。

2.1 流量计算公式

根据《天然气流量的标准孔板计量方法》 (SY/6143-2004) 给出的天然气在标准参比条件下的体积流量计算实用公式:

式中:

Qvn为天然气在标准参比条件下的体积流量;

Avn为体积流量计算系数;

C为流出系数;

E为渐进速度系数;

d为孔板开孔直径;

FG为相对密度系数;

ε为可膨胀系数;

FT为超压缩系数;

FZ为流动温度系数;

P1为孔板上游侧取压孔气流绝对静压;

△P为气流流经孔板时产生的差压。

2.2 由参数的确定分析流量测量的误差源

1) Avn确定方法:视采用的计量单位而定

秒体积流量 (m3/s) Avn:=3.1795×10-6;

小时体积流量 (m3/h) Avn:=0.011446;

日体积流量 (m3/d) Avn:=0.27471。

2) C确定方法:里德-哈利斯/加拉赫 (Reader-Harris/Gallagher) 公式

式中:β=d/D——直径比;

Re D与D有关的雷诺数;

A= (19000β/Re D) 0.8

M'2=2L'2/ (1-β)

L1=l1/D——孔板上游端面到上游取压口的距离除以管道直径的商;

LL''22==ll'2/D——孔板下游端面到下游取压口的距离除以管道直径的的商商 ( (符符号L'2表示自孔板下游端面为起始位置的有关下游间距, 而而LL22表表示示自孔板上游端面为起始位置的有关下游间距) ;

D——mm;

对于角接取压法L1=L'2=0;

对于D和D/2取压法L1=1, L2=0.47;

对于法兰取压法L1=L'2=25.4/D

3) ε的确定方法

ε=1- (0.351+0.256β4+0.93β8) [1- (P2/P1) κ]

(1) 涉及到的中间变量

κ为等熵指数, 等熵指数是压力和温度的函数, 必要时采用κ=1.3;

P2为孔板下游侧绝对静压P2=P1-△P。

(2) 涉及到的独立变量

P1为孔板上游侧绝对静压;

△P为差压, 计量仪表的实测值。

4) d的确定方法

d=d20[1+λd (t1-t20) ]

(1) 涉及到的中间变量

λd孔板材料在20℃~t1范围内的线膨胀系数, 根据孔板材料为确定值

(2) 涉及到的独立变量

d20为孔板开孔在20℃下的实测值

t1为天然气流过节流装置时的实测气流温度。

5) E确定方法

(1) 涉及到的中间变量

β=d/D

(2) 涉及到的独立变量

d20为孔板开孔在20℃下的实测值;

D20为管道在20℃下的实测值。

6) FG的确定方法

(1) 涉及到的中间变量

Gr——气体的真实相对密度;

(2) 涉及到的独立变量

天然气的摩尔组分值

7) FT的确定方法

(1) 涉及到的中间变量

T1=t1+273.15

(2) 涉及到的独立变量

t1-_气体的实际测量温度

8) FZ的确定方法

Zn为然气在标准状态下的压缩因子,

Z1为然气在工作状态下的压缩因子

涉及到的中间变量:

Zn、Z1这两个变量都可以通过计算和测量两种方法来确定, 可以遵照标准GB/T17747.2天然气在工作状态下的压缩因子《天然气压缩因子的计算用摩尔组成进行计算》和标准GB/T17747.3《天然气压缩因子的计算用物性值计算》来计算。压缩因子和密度互为函数关系, 一般只需测定一个。

由以上参数的确定方法可以看出, 在参与计算的参数中, 有些是无法实测的, 称为统计量, 例如流出系数C, 可膨胀性系数ε, 其他的参数都可以通过测量单独变量计算得出, 这些单独变量包括测量管内径d20, 孔板开孔直径D20, 差压△P, 天然气流动的热力学温度t1, 天然气流动时上游测的压力P1, 相对密度, 天然气压缩因子。下面就针对这些参数和变量的性质, 分析其误差产生的原因, 在实际应用中, 采取相应的措施, 使天然气计量误差得以降低。

3 天然气计量误差产生的原因分析

3.1 统计量的误差分析

1) 流出系数C

对于流出系数C的研究, 人们一直没有停止过, 通过丰富和充分的试验数据, 人们对影响流出系数的因素有了许多的认识, 影响流出系数偏离的原因[2]:

(1) 仪器本身产生的误差

(1) 孔板入口直角锐利度超出标准规定; (2) 管径尺寸与计算不符; (3) 孔板厚度误差; (4) 节流件附件产生台阶、偏心; (5) 孔板上游端面平度; (6) 环室尺寸产生台阶、偏心; (7) 取压位置; (8) 焊接、焊缝突出; (9) 取压孔加工不规范或堵塞; (10) 节流件不同轴度。

(2) 安装误差

管线布置的偏离, 管线布置的偏离造成的安装误差是普遍性的, 其产生的主要原因是现场不能满足直管段要求的长度。

(3) 使用误差

(1) 孔板弯曲 (变形) ; (2) 上游测量管沉积脏物; (3) 上游端面沉积脏物; (4) 孔板入口直角边缘变钝、破损; (5) 雷诺数范围不符合标准规定; (6) 管道粗糙度影响 (管道粗糙度增加、管道粗糙度变化) 。

2) 可膨胀性系数ε

可膨胀性系数ε是对流体通过节流件时密度发生变化而引起的流出系数变化的修正, 它的误差由两部分组成:其一为常用流量下ε的误差, 即标准确定值的误差;其二为由于流量变化ε值将随之波动带来的误差。一般在低静压高差压情况, ε值有不可忽略的误差。当△P/P≤0.04时, ε的误差可忽略不计。

3.2 实测量误差产生的原因

1) d20、D20误差产生的原因[1]

对于δd/d及δD/D的数据, 应是一种在严格的检定条件下 (人员、设备、方法、环境等符合有关标准) , 认真按照有关检定规程和技术标准的要求, 对新制造的或使用中的孔板及测量管进行检定时所允许的测量不确定度, 即δd20/d20≤±0.07%、δD20/D20≤±0.40% (下标20表示检定状态) 。但由于要考虑现场的实际工况条件, 因此这种检定要求忽略了如下一些影响因素:

(1) 未对d20及D20进行实际工况条件下的温度修正;

(2) 现场配备的长度计量器具 (如游标卡尺) 往往不能按期送检, 现场计量人员也未进行长度计量测试方面的专业培训;

(3) 对在用中的测量管, 几乎都未考虑腐蚀、变形及积尘附着等对其实际内径产生的变化;

(4) 由于测量管内部结构的特殊性, 部分生产厂家目前只选择了分别距孔板上、下游端面0D (或0.5D) 的两个截面进行内径测量, 并将平均值刻在铭牌上供用户参考, 一般的标准都要求至少测量4个截面。

这些因素导致了实际工况条件下孔板孔径及测量管内径的测量不确定度往往会超出标准规定的范围, 即δd/d>±0.07%、δD/D>±0.40%。

2) P1、△P、t1误差产生的原因

这几个变量, 都属于二次仪表测量数据, 根据这些参数的产生和测量过程, 误差产生的原因主要有以下几个方面:

(1) 数据的产生

对于差压和压力信号, 正确的取压孔及引压管线的制造、安装及使用是保证获得真实数据的关键, 这些影响因素很多是难以定量或定性确定的, 只有加强制造及安装的规范化工作才能达到目的。对于温度数据而言, 是否能够真实地反映被测流体内部的温度是数据真实的关键, 主要是感温元件与气流的接触是否良好, 包括感温头的安装位置、插入深度、方向以及表面的清洁程度等[1]。

(2) 数据的测量与传递

仪表选型是否合适, 安装位置是否合理, 运行是否正常都是数据测量和传递过程中误差产生的原因。

3) 相对密度, 天然气压缩因子误差产生的原因

相对密度, 天然气压缩因子都属于气体的物性参数, 天然气组成分析数据是用于物性参数计算, 并通过物性参数间接影响流量计算结果。天然气物性参数测量的准确度, 取决于天然气取样技术。天然气取样技术是关系到所取样品是否有代表性总是不但影响到天然气组成分析结果, 也影响到物性参数的测量结果。取样技术由三个因素组成, 即取样点分布、取样方式和取样周期。

(1) 取样点分布

取样点的分布决定了所取的天然气样品是否有代表性。

(1) 对于多气源的输配气计量站, 可在气体入口下游与流量计上游之间能使天然气充分混合的汇管处设置取样点; (2) 对于单一气源的输气计量站, 可在气体入口处设置取样点; (3) 对于流量大的用户, 如果用户需要, 可在流量计的上游或下游不影响流量测量准确度的管道或汇管处设置取样点。

(2) 取样方式

取样方式有边连续取样、累积取样和单点取样3种。连续取样是与在线分析相结合的。累积取样要求有控制流入取样钢瓶的流量控制装置, 注入钢瓶的流量与钢瓶的容积、气源压力、计量点流量大小和收集样品的周期有关, 技术比较复杂。单点取样是最简单的取样方式, 在国内被广泛地应用。

(3) 取样周期

对于连续取样方式, 取样周期取决于在线分析周期, 在累积取样方式中, 大多是一周收集一次。在单点取样方式中, 国外大多是一天取一次, 国内一般是一个月或一个季度取一次。

4 实际应用中的控制措施

1) 节流装置设计, 制造和安装规范化;

2) 加强对重点设备的检查维护和保养:

(1) 孔板

检查内容包括:

(1) 定期检定;

(2) 定期检查, 检查内容包括;

(3) 上游端面无可见损伤;

(4) 上游边缘无卷口, 无毛边, 无目测可见的异常现象当孔板大于或等于MM时, 目测检查, 将孔板上游端面倾斜, 用日光或人工光源射向直角入口边缘, 边缘无反射光束;

(5) 下游边缘无毛刺, 划痕和可见损伤;

(6) 定期排污和清洗。

(2) 气路

主要检查从孔板阀到各个变送器的气路是否有泄漏、堵塞等现象, 气路中是否有液体存在, 主要是引压管的接头、三通、针形阀、放空阀以及三阀组等各个部位

(3) 二次仪表

在保证仪表选型和精度等级正确的基础上, 定期对仪表进行维护和保养。主要包括:

(1) 定期检定;

(2) 检查差压变送器、压力变送器的零点。

(4) 流量计算机

主要是对流量计算机的数据采集、参数设置及计算的准确性进行检察, 主要有以下内容:

(1) 通道的检查;

(2) 参数设置的检查;

(3) 计算准确度的检查。

可通过一些简便实用的流量计算软件在相同条件下的计算值与流量计算机的计量值进行对比, 分别计算机组数据, 观察结果是否相近。

5 结论

总之, 只要从设计、安装、使用等方面都严格执行有关标准, 用孔板流量计计量天然气的准确度将大大提高。

参考文献

[1]罗明强, 张金鹏.对天然气流量测量不确定度问题的认识.

[2]陈朝书.天然气计量中存在的问题及对策.油气储运.

流量误差论文 篇5

焦炉煤气是冶金企业重要的产品和消耗品。其消耗量直接反映各单位能耗考核指标的完成情况, 因此焦炉煤气流量测量工作一直是能源计量的重点之一。在实践中, 发现焦炉煤气流量是最不容易测准的参数, 其中一个主要的原因是一次测量元件孔板是在定压、定温状况下按工况条件设计的, 但实际使用中现场工况条件与设计时的参数相比会发生变化。且测量管道积灰程度、焦油、萘等杂质的沉积程度、气体密度、湿度的变化将会给测量结果带来较大的误差, 要得到真实的焦炉煤气流量就必须对上述因素产生的影响进行具体分析, 对结果给予适当地修正。

1 影响焦炉煤气流量测量结果的主要因素

气体的分子排列松散, 随着温度或压力的变化, 分子间距会发生变化, 其体积与压力成反比, 与温度成正比, 在温度和压力变化的情况下, 是无法计量和比较气体的体积的。通常计量焦炉煤气气体流量的方法有三种: (1) 涡轮流量计; (2) 涡街流量计; (3) 差压式流量计, 采用差压式流量计的方式比较常见。下面以孔板为例, 简单分析采用差压方式测量时, 影响焦炉煤气流量测量准确性的一些因素。

孔板流量计理论流量计算公式为:

式中, qf为工况下的体积流量, m3/s;c为流出系数, 无量钢;β=d/D, 无量钢;d为工况下孔板内径, mm;D为工况下上游管道内径, mm;ε为可膨胀系数, 无量钢;Δp为孔板前后的差压值, Pa;ρ1为工况下流体的密度, kg/m3。

根据公式 (1) , 我们知道流量测量结果qf与d、ε、C、β、ρ1、△p有关, 分析影响这些参数的主要因素有:

1.1 管道及一次测量元件有杂质沉积

焦炉煤气在经过净化处理后, 仍然会含有残余的粉尘、焦油、萘等杂质, 管道常年使用后, 在管道内和一次测量元件会有厚度不均的杂质沉积。沉积物的出现使得管道的截面积S发生变化, 从而对测量结果产生影响。当管道内沉积物的高度不超过孔板开孔的下缘, 管内截面积的变化直接导致直径比β变大, 进而影响流出因数C以及 的数值, 最终造成流量测量值与真值之间的误差。具体分析如下:设管道截面积为S1, 沉积物截面积为S2, 则当S由S1变为S2时β变为βt

流出因数C是由β多项式决定的变量, 随着β的改变, C也变为C′结垢前的流量因数

在△p、ρ、ε、d不变情况下, 流量示值变化的百分比为

1.2 焦炉煤气的密度变化

焦炉煤气是由氢气、甲烷、一氧化碳、不饱和烃、二氧化碳、氮气、氧气和水蒸汽组成的混合气体。在被测气体温度、压力、相对温度与孔板设计值相同的情况下, 由于生产工艺等其他原因, 被测气体各组成成份所占体积的百分比发生了改变, 使得气体密度与设计状态不一致, 将影响测量值的准确。设在孔板C、ε、β、d不变, 气体密度从ρ变为ρ′的情况下, 则被测气体体积流量

相应的误差值为

焦炉煤气密度的变化范围一般为0.44~0.48kg/m3, 如果设计密度为0.46kg/m3, 将产生-2.2%~+2.5%的示值误差。

1.3 焦炉煤气湿度变化的影响

目前常用来测量煤气流量的流量计都是针对气体组分稳定而设计的, 而焦化煤气属于“饱和煤气”, 含有饱和水分, 水分的含量也随温度的降低而降低。20℃时水分含量为17.4g/m3, 30℃时水分含量为30.4g/m3。在实际生产中, 经过电捕, 脱硫, 脱氨, 在洗苯塔出口的焦炉煤气中, 杂质含量极为少量, 但其中水分的含量 (按照标况体积计算) , 不高于19.1g/Nm3。

考虑焦炉煤气中的相对湿度参数, 由公式 (1) 直接得出的湿焦炉煤气的密度计算公式:

式中, ρ1:工况湿煤气密度;ρ20:标况下 (20℃, 0.101325MPa) 干煤气密度;ψ1:工况湿焦炉煤气的相对湿度 (%) , p1为工况压力, psmax为工况水蒸汽的最大可能蒸汽压, 可查饱和蒸汽性质表得到;ρsmax最大可能蒸气密度;T1为工况温度, Z1为气体压缩系数。psmax, ρsmax是这样确定的, 当t1<100 (°C) , 且管道绝对压力大于1个大气压力时psmax就等于饱和蒸汽压力, ρsmax就等于饱和蒸汽密度。

由公式 (2) 可以看出, 由于在不同温度、压力、相对湿度的条件下, 焦炉煤气中所含的水蒸汽的分压力和密度不同, 所以其对流量测量的影响是综合性的, 一方面, 会引起被测气体密度的改变;另一方面, 温、压、湿度的变化对换算到标准状况下的体积流量会产生影响。

1.4 焦炉煤气温度、压力变化的影响

采用节流装置测量流量时, 视被测气体为不可压缩气体, 不考虑d、ε、C、β等参数变化的影响, 根据公式 (1) 其流量与节流装置两端的差压ΔP的关系简化为

式中, K为常数;ρ为随压力、温度变化的气体密度, 由气体状态方程导出的在不同状态下气体的密度转换表达式:

式中, ρN为标况下被测气体的密度。由以上两个公式得到节流装置在设计压力、温度下和在某个工况压力、温度下的体积流量表达式为:

上述式中, PS, TS, QS, PW, TW, QW分别为设计计算和实际运行时其压力、温度和流量值。

由式QS, QW得到焦炉煤气压力、温度变化, 偏离设计值时造成的误差表达式为:

例, 某煤气流量主管道, 设计压力Ps=0.109MPa (绝对压力) , 压力变化范围为0.108~0.110MPa。设计温度Ts=300K, 温度变化范围为293~308K。被测介质为焦炉煤气, 采用差压式流量计测量。

将8种极限压力、温度值, 以及压力、温度的设计值代入误差表达式 (5) , 得到其相应的误差δ。如表1所示:

由表1分析可见, 当实际工况偏离设计工况时, 实际流量还会随着温度、压力的变化而变化。例如, 压力变化25%, 流量就会相差50%, 可见误差极大。

1.5 低流速限制

焦炉煤气是依靠风机输送的, 为了降低风机功率和电力消耗, 煤气管道一般设计的比较粗, 因此焦炉煤气流速 (管道直径≥800mm, 流速一般在12~18m/s) 都比较低, 这就意味着焦炉煤气的下限流量都比较高, 尤其是在焦炉煤气进行计量时, 下限误差问题很突出。

2 减小测量误差的措施

针对以上采用差压方式测量焦炉煤气流量时的影响因素分析, 在进行流量计量时, 必须充分考虑误差对测量结果的影响, 并采取相应的措施, 减小测量误差。

2.1 清除一次测量元件周围及前后管道的沉积杂质

由于管道杂质沉积, 致使D, d发生变化, 要消除C、ε、β、d等变化对测量的影响, 解决焦油、萘等杂质的沉积, 最直接的方法就是清除沉积杂质。根据实际生产情况, 及煤气净化情况, 结合生产检修的间隙, 安排对管道、孔板进行清理。但实际情况很难实现清理, 只能通过做好煤气净化, 或采用加装反吹装置来实现。

2.2 修正和补偿

2.2.1 一次测量元件是按照给定的已知条件进行计算的, 但实际测量中介质的温度、密度、压力、粘度等参数往往发生变化, 实际应用中被测介质温度每变化10℃, 液体的密度变化大致不超过1%。气体在常温附近, 温度每变化10℃时, 密度变化约3%, 气体在1个大气压时, 压力每变化10Pa, 密度变化10%, 气体测量, 温度压力波动时, 必须进行温度压力修正。

为减小焦炉煤气温度和压力变化对测量结果的影响, 在流量测量系统中一般都配备测量元件 (如热电阻、压力变送器等) 实现在线的温度和压力测量, 结合设计参数, 对测量的流量值实时补偿。对差压式流量计因流量与煤气密度有关, 且温度相对标准状态 (标准状态20℃, 101.325k Pa) 变化不大, 忽略湿度的影响, 根据差压式流量计流量简化公式 (3) 和由气态方程导出的密度表达式 (4) , 可得干煤气在标准状态下的积流流量补偿修正公式:

其中式中:QN标准状态下实际体积流量, QS标准状态下设计体积流量, p实际工作压力, MPa, PS设计压力, MPa, t实际温度℃, tS设计温度℃。

2.2.2 焦炉煤气密度的变化是必然发生的, 虽然可以通过对密度值的在线测量得到气体密度的实际值, 但在要求不高的场合很少采用。一般根据密度的补偿计算公式, 结合计算公式对流量测量值做出必要的修正和补偿。密度补偿公式如下:

ρ:实际工况下的被测介质密度, kg/m3;ρs:设计工况下的被测流体密度, kg/m3

对于一般气体, 需要已知被测气体在标准状态下的密度ρ20, 然后以上公式自动计算出ρ及ρs的数值。其中:p实际工况压力 (表压, MPa) , P0当地环境大气压力 (表压, MPa) , t实际工况温度 (℃) , ρ20标准状态 (压力0.1013Mpa, 温度20℃) 下, 被测气体的密度, Ps设计压力 (绝压, MPa) , ts设计温度 (℃)

为了避免焦炉煤气配比变化引起的标准气体密度变化与工作压力、温度变化引起的工作状态密度变化相混淆, 综合考虑压力、温度、密度变化, 结合公式 (6) , (7) 而采用的修正公式为:

2.2.3 根据公式 (2) 分析, 焦炉煤气的湿度变化对密度的影响是不可忽视的, 但在实际测量中, 往往容易用干煤气的密度代替湿煤气的密度, 在用差压式仪表测量流量时会带来误差, 有时对计量所致的误差远大于单纯温度、压力变化所造成的计量误差, 特别是温度越高, 影响越明显, 误差越大。但目前在流量计量中尚未开展湿度补偿和修正。

3 结束语

通过以上的分析, 在采用差压方式测量焦炉煤气流量时, 这些不确定的因素对测量数值的影响是无法回避的。如果不进行相应的误差修正和补偿, 其最终测量系很难达到设计要求和生产需要。除了被动的采取一些诸如一次元件及管道吹扫, 温度、压力、密度等参数的动态补偿和修正等措施外, 其节流元件设计的压力和温度选择的合适, 接近于相对稳定的工况条件, 在工况基本稳定时, 差压流量计不进行温度、压力和密度补偿时, 其误差也不会很大。

摘要：文章主要以差压式流量计为例说明, 分析影响焦炉煤气流量测量结果的主要因素, 通过误差分析, 探讨减小误差的措施和方法, 对测量结果修正。

关键词：焦炉煤气,差压式流量,误差分析,修正补偿

参考文献

[1]汤良焕.气体流量测量的温度与压力补偿[J].自动化仪表.1999 (6) .

[2]胡学文, 刘静.谈差压式气体流量计量温度压力补正公式的推导与应用[J].工业计量.2002 (S1) .

流量误差论文 篇6

罗茨流量计的误差特性

罗茨流量计属于容积式流量计,用于测量液体油品通过的体积量(累计流量),误差特性主要是指被测量油品通过流量计后的体积误差及瞬时流量误差。

1制造过程中形成的误差

通过流量计的油品体积为V,通过流量计后的指示值为I,通过流量计的体积误差为E,表示为:

现假设流过的体积为V,罗茨流量计把液体分割成n个的体积,每个体积为v,则V=n×v。如果通过体积V,流体的表头指示值为I,通过v体积油品的相应指示值为α,则I=n×α,那么:

α与计量容器的制造有关,与齿轮转动比有关,与油品的流量和黏度无关。当v<α时,则E>0;当v>α时,则E<0。

2泄漏量误差

(1)由于制造原因引起的泄漏

在测量流量时,罗茨流量计除了把体积V的液体分割成一个个计量容积v排出外,还多流出一部分液体油品,这部分液体油品不是被封闭后排出的,而是通过运动部件和外壳之间或运动件之间的间隙直接从入口流至出口,这种现象称为泄漏。泄漏的油品虽然经过流量计,但不被计量。由于这一原因,仅从泄漏量误差来看(假设制造误差为零),罗茨流量计总是流出的量多而指示的量少,呈负误差,此误差与油品的黏度有关。

(2)压力对泄漏量的影响

由于流量计的计量腔随压力的增高而变形,由式(1)可以看出压力变化对计量腔体积的影响。

式中ΔV—罗茨流量计计量腔体积变化量;

V—检定时计量腔体积;

D—计量腔内径;

E—壳体材质的纵向弹性模数;

t—壳体的厚度;

ΔP—流量计检定与工作时的压力差。

由式(1)可以看出,流量计壳体的弹性变形随压力的增高,计量腔容积会增大,由此而引起转子与壳体之间的间隙增大,这样漏失量随之增加,引起流量计计量值小于实际值。油品要推动运动件动作,需要克服由此产生的机械阻力和黏滞阻力造成的压力损失。泄漏量与压力损失密切相关,一般流量越大,压力损失越大,泄漏量就越大;流量计机械阻力越大压力损失就越大,泄漏量就越多。因此,压力损失(既压力差)越小越好。

(3)油品黏度的影响

罗茨流量计的优点是计量数据精密准确,但被测油品的黏度对测量精度也有影响。图1为黏度漏流量关系图,从关系图分析:由于黏度增加,流量计漏失量减小,量程范围变宽;如果黏度减小,漏失量增大,量程范围变小。漏失量与黏度成反比,同一流量下,高黏度油品的测量误差较小。

(4)温度的影响

温度对油品测量误差的影响,主要是温度对黏度的影响引起的。黏度与温度、压力有关,一般情况下,压力对油品黏度的影响可以忽略,温度对黏度的影响较大,当油品温度升高时,黏度下降,泄漏量增加,测量误差较大。

(5)油质的影响

含轻组分较高的油品,当温度偏高时,油品中的轻组分挥发变成气体,油气混合通过罗茨流量计时,流量计对油品的检测量就会大于实际通过的油品量,误差E>0。含蜡量高的油品,当温度较低时,转子结蜡,使计量腔减小,E<0。

误差的确定

罗茨流量计的基本误差主要是通过标准装置对其检定来实现。流量计基本误差也可按下式近似计算:

式中E—基本误差;

Qzh—被检罗茨流量计指示值

Qb—标准装置容积值;

ξ—流量计系数。

误差的减少或降低

一旦发现罗茨流量计计量误差较大时,应采取以下几种方法来降低或减少误差。

(1)改变传动齿轮传动比。E>0时,齿轮转动比向小于1的方向调整;E<0时,齿轮转动比向大于1的方向调整。

(2)当油品中含有气体时,在流量计前加消气器,消除油品中的气体。

(3)采用分段修正的方法消除误差。

(4)根据使用情况缩短检定周期,流量计检定工作中需要准确控制运行工况,准确取值。

摘要：通过对罗茨流量计在制造过程中的误差分析,以及在使用过程中泄漏量、油品黏度、温度、油质等因素对测量精确度的影响分析,提出了消除和减少计量误差的办法,保证流量计在所要求的计量精度下运行,尽量减少经济损失。

关键词：罗茨流量计,原油计量,误差分析

参考文献

[1]中国石油天然气总公司劳资局.综合计量工[M].北京:石油工业出版社,1998.

[2]潘丕武.石油计量技术基础[M].北京:海洋出版社,2001.

流量误差论文 篇7

(1) 测量依据:JJG 162-2000《液体流量标准装置检定规程》

(2) 测量环境条件:常温, 常湿

(3) 测量标准:标准金属量器

(4) 测量过程:根据检定规程, 其测量方法是选用适当量限的标准量器, 量取与被检工作量器受检刻度容积相对应的水注入被检工作量器, 工作量器检定点容积示值与工作量器检定容积实际值之差为工作量器容积示值误差。

2 数学模型

式中:ΔV——工作量器容积示值误差;

V——工作量器检定容积示值;

VB——标准量器名义容积值;

α1、α2、α3——分别是标尺、工作量器、标准量器的材料线膨胀系数;

Δt1、Δt2、Δt3——分别是标尺、工作量器、标准量器对参考温度20℃的偏差值;

βw——水的体膨胀系数;

Δtw——工作量器与标准量器的温度差值。

3 方差和传播系数

根据:uc2 (y) =∑[∂f∂xi]2u 2 (x i) , 得:

式中:

4 输入量的标准不确定度评定

4.1 被检工作量器测量读数引起的不确定度分量u (V)

4.1.1、被检工作量器测量重复性引起的不确定度分量u (V1)

工作量器的容积重复测量6次, 其最大值与最小值之差为:10L为0.005L;20L为0.01L;100L为0.05L;300L为0.15L, 用极差法计算测其不确定度分量u (V1) 为:

4.1.2、读工作量器标尺刻度值时的视觉误差引起的不确定度分量u (V 2)

读10L工作量器标尺时, 视觉误差为±0.001L;读20L工作量器标尺时, 视觉误差为±0.002L;读100L工作量器标尺时, 视觉误差为±0.01L;读300L工作量器标尺时, 视觉误差为±0.03L, 都在半宽的区间内均匀分布, 所以其不确定度为:

所以被检工作量器测量读数引起的不确定度分量u (V) 为:

按上述方法同理可得20L:u (V) =0.031%;

4.2 由标准量器引起的不确定度分量u (V B)

4.2.1、标准量器的不确定度u (V B1)

检定用10L和100L二等标准金属量器分别工作量器 (10L、20L、100L、300L) 进行标定, 二等标准金属量器扩展不确定度u=25.×10-4, k=;3因此标准不确定度为:

4.3 由标尺温度变化引起的不确定度分量u (Δt1)

在检定过程中, 标尺温度变化约为±0.1℃, 其在半宽0.1℃的区间内作均匀分布, 所以其不确定度为:

4.4 由工作量器温度变化引起的不确定度分量u (Δt2)

在检定过程中, 工作量器温度变化约为±0.1℃, 在半宽0.1℃的区间内作均匀分布, 所以其不确定度为:

4.5 由标准量器温度变化引起的不确定度分量u (Δt3)

在检定过程中, 标准量器温度变化约为±0.1℃, 其在半宽0.1℃的区间内作均匀分布, 所以其不确定度为:

4.6 由工作量器与标准量器温差引起的不确定度分量

u (Δtw)

在检定过程中, 标准量器与标准量器温度变化约为±0.1℃, 其在半宽0.1℃的区间内作均匀分布, 所以其不确定度为:

5 合成不确定度的评定

5.1 标准不确定度一览表

5.2 合成相对标准不确定度

合成相对标准不确定度为:

10L时:ucrel (ΔV) =0.032%;

20L时:ucrel (ΔV) =0.032%;

100L时:ucrel (ΔV) =0.032%;

300L时:ucrel (ΔV) =0.032%。

6 相对扩展不确定度Ur评定

7 测量不确定度报告与表示

液体流量标准装置各工作量器

8 校准测量能力

8.1 液体流量标准装置示值最佳测量能力

分析过程中已选用最佳测量重复性较好的液体流量标准装置进行连续测量, 控制过程较好, 因此可认为该相对标准不确定度既为最佳测量能力。

8.2 校准测量能力

Ur用k=2的扩展不确定度来表示

参考文献

[1]JJF1059-1999, 测量不确定度评定与表示[S].

标准孔板流量计积算系统误差浅议 篇8

关键词：流量积算仪,误差分析,解决措施

1 概述

孔板流量计是目前应用最广, 技术成熟的流量计。流量积算仪做为孔板计量的最终处理单元, 对天然气计量中误差的影响尤为重要。

天然气孔板流量积算仪误差主要分为:一是计量参数引入的误差;二是流量补偿引入误差;三是气体组分参数等引入误差[1]。

2 误差产生的原因

2.1 计量参数

孔板是孔板流量计的关键部件, 直接影响流出系数, 对系统的准确度影响较大, 必须加以修正。

2.1.1 孔板尖锐度修正

(1) 存在问题。孔板在使用过程中, 被天然气侵蚀, 入口尖锐度变化, 影响流出系数。为确保计量的准确性, 在积算系统中需进行修正, 依据为孔板使用年限。孔板使用年限不同, 在同等工况下, 比实际流量偏低, 按孔板最长使用年限10 年计, 可偏低10%。

(2) 孔板尖锐度的修正。若发现肉眼可见的划痕、冲蚀和撞擦伤等缺陷, 建议更换新孔板。如无新孔板更换, 应对原孔板开孔直角入口边缘的尖锐度 (rk) 进行实测或者粗略修正。之后, 根据孔板尖锐度和孔板开孔直径的比, 来选择尖锐度修正系数, 从而直接对流出系数直接修正。

式中, t- 为孔板使用年限。

2.1.2 孔板开孔直径的修正

孔板开孔直径是在标准状况下所得, 当现场温度较高时, 考虑到膨胀系数, 孔板孔径值将变化, 造成孔板实际大小与系统参数不一致。在部分积算系统中, 没考虑温度原因造成的孔板开孔直径的补偿, 从而引进了计量附加误差。同等材质的孔板, 温度越高, 计量误差也就越高, 造成的计量数据比实际产量要低。

孔板开孔直径温度补偿积算公式:

式中,

Λd——孔板材料的线膨胀系数;

t20——计量温度。

2.2 流量补偿引入误差

2.2.1 积算仪补偿引入误差

流量补偿是指在清洗孔板等操作过程中, 对现场信号中断流量漏失的补偿。

补偿方式有两种:一是人工补偿, 二是系统补偿。

系统补偿根据时间划分为三种:一是前补偿, 二是后补偿, 三是前后补偿。前补偿、后补偿适用于供气稳定的计量点, 前后补偿适用于供气不稳定的计量点。

在用部分流量积算系统未根据供气类型, 选择补偿方式。以某外销点为例, 从一年的孔板清洗记录分析, 孔板清洗前后, 气体流量的差别达到了2.6%。如果采用前补偿的方式, 造成了流量积算系统累积产量比实际产量偏低。

2 .2.2 积算仪补偿系数引入误差

孔板清洗期间, 由于无阻流件, 流量是要增加的, 流量增加的幅度与孔板的孔径、管线运行压力都有关系。通过两套并联计量装置试验, 瞬时流量增加幅度在30%~ 40%。

目前而言, 行业内对流量补偿系数无相应的参照值, 系统补偿系数可在1.0 ~ 1.6 之间修改。补偿系数的不确定, 为系统引入误差, 且随孔板清洗的频率和时间而增加。

3 校验及修正

流量积算系统的校验包括:通道信号转换误差校验、流量积算相对误差校验和流量积算回路合成误差校验。

3.1 转换误差校验

通道信号转换误差校验, 是对安全栓、隔离器及采集卡等端子柜内设备进行校验。每一通道的信号转换误差 (AD转换、软件信号转换以及隔离器等) 不超 ±0.2%。

校验方法:

包括上、下行程, 每行程平均取5 个点, 改变电压信号至各校验点, 读取积算机显示, 之后算出通道转换误差:

式中,

△ A——示值误差;

As——各效验点的实际输出值;

A——各校验点的理论输出。

3.2 相对误差校验

流量积算相对误差的进行应在通道校验合格后进行, 且标准和被检积算仪参数一致。积算系统的流量相对误差不超 ±0.25%。同时给标准和被检流量积算仪一组温度、压力和差压信号, 根据二者流量数据的差异来计算流量相对误差。校验点至少包括温度1 个点、压力2 个点、差压3 个点。

式中,

△X——流量相对误差;

S1——被检积算仪流量;

S2——标准积算仪流量或经确认的理论流量值。

3.3 合成误差校验

流量积算系统各组成仪表、流量积算仪等单体校验合格后, 方可进行系统回路合成误差校验, 即联校。分别在温度、压力和差压变送器加载响应信号, 进行上下行程校验, 每行程不少于5 个点, 校验点尽量均匀, 读取显示值和理论值。

式中,

△Sn——各校验点合成误差;

As——各校验点实际输出值;

A——各校验点理论输出值;

S——变送器量程。

3.4 误差分析

通道信号转换误差、流量积算相对误差和流量积算回路合成误差的侧重点不同, 前者侧重于A/D转换器、隔离板和积算软件等误差的综合分析。该误差可以和回路合成误差同时进行, 若回路的联校误差在误差容许范围之内, 可不进行该误差的校验。中者侧重于流量程序的验算误差, 包括计量参数管理、压缩因子、真实相对密度的计算等。后者包含现场仪表和通道信号转换误差两部分, 是一个综合误差, 该误差最为关键。

4 建议

(1) 制定计量积算系统校验规范, 明确校验内容、误差积算方法等, 对计量系统特别是外销计量管理规范化。

(2) 制定流量积算软件考核程序, 明确计量参数设定等功能, 建立软件验证机制, 降低由于人为问题, 造成的流量软件层次不齐。

(3) 对关键或气源复杂计量点, 安装气相色谱仪录取实时物性参数;无条件计量点, 可适当调节取样周期, 及时修改组分, 提高计量准确度, 防止纠纷发生。

参考文献