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氣體流量計量值比對實施與結(jié)果評價
發(fā)布時間:2019-04-01

摘要:為了評價范圍內(nèi)氣體流量計量的一致性,計量院組織并實施了一次全疆氣體流量計量值比對。比對工作歷時一個半月,有效對全疆的11套氣體流量標準裝置進行了比對實驗。通過匯總和處理比對數(shù)據(jù),分析和評價比對結(jié)果,合格率為100%,此次比對工作充分確認了范圍內(nèi)氣體流量計量的整體能力,有利于全疆氣體流量量值傳遞體系的統(tǒng)一,對氣體流量計量工作的發(fā)展起到積極的促進作用。
  氣體流量計廣泛用于天然氣生產(chǎn)、運輸、存儲、銷售等各個環(huán)節(jié),計量的準確與否直接關(guān)系到貿(mào)易雙方的利益。隨著氣體流量計量值溯源需求的增加,用于對氣體流量計檢定的設(shè)備——氣體流量標準裝置的數(shù)量逐漸增多,目前范圍內(nèi)許多地州市的計量技術(shù)機構(gòu)與企事業(yè)單位都建立了氣體流量標準裝置。根據(jù)統(tǒng)計,已建立計量標準并開展檢測工作的有11套、已建成但并未建立標準的有3套,數(shù)量之多超過了國內(nèi)絕大多數(shù)的省和自治區(qū)。
  標準裝置的測量能力直接關(guān)系到氣體流量計計量的準確性。由于標準裝置的生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)成本、技術(shù)參數(shù)等的差異性,導(dǎo)致了其檢校驗?zāi)芰Φ牧驾积R。為了客觀、公正、科學(xué)的反映目前各單位氣體流量標準裝置的現(xiàn)狀,以及檢定人員使用標準裝置的準確性及操作技能的正確性,計量院作為主導(dǎo)實驗室開展了此次全疆比對活動"―2]。
1比對準備
1.1傳遞標準
此次比對工作的傳遞標準參數(shù)如表1所示。

  考慮到區(qū)域面積大,各參比單位分布在全疆的各個地州市,傳遞標準需要長距離運輸。所以主導(dǎo)實驗室在開始比對之前對傳遞標準的重復(fù)性和穩(wěn)定性做了大量的實驗。同時,依據(jù)三種類型氣體流量計的計量特性,主導(dǎo)實驗室和所有參比實驗室商討后,確定比對結(jié)果以氣體渦輪流量計的數(shù)據(jù)為準,氣體羅茨流量計和氣體超聲流量計的數(shù)據(jù)僅作為參考使用。
  同時,為了保證傳遞標準的運輸安全和比對工作的順利進行,主導(dǎo)實驗室采用全程監(jiān)督的方式。傳遞標準在整個比對過程中沒有出現(xiàn)碰撞、跌落、電擊、堵塞等意外情況,保證所有實驗數(shù)據(jù)的客觀性、有效性。
  每臺流量計的檢定流量點在表1中,每個流量點重復(fù)試驗6次,以其算術(shù)平均值作為最終測量結(jié)果。要求實際實驗流量值與選取流量值的偏差不得超過±5%,全部采用脈沖輸出方式[3_5]。
1.2比對路線
  考慮到傳遞標準的穩(wěn)定性,運輸路線的合理性和比對時間的保證,將參比實驗室分為5個組,路線采用花瓣式進行傳遞,每個參比實驗室在規(guī)定的時間內(nèi)完成比對試驗并將傳遞標準送至下一個實驗室。傳遞路線圖如圖1所示。

  為了更客觀地反映出各參比單位標準裝置的量值傳遞能力,要求在實驗人員對其標準裝置的不確定度進行分析和評定,確定合理、客觀的量值傳遞能力。每個參比單位的比對實驗時間限制為3天,且要求傳遞標準在實驗前放置在實驗室內(nèi)至少12h,以保證溫度和壓力的恒定,減小環(huán)境因素對實驗結(jié)果的影響。
  依據(jù)規(guī)定的傳遞路線,比對工作共持續(xù)了一個半月,整個比對過程沒有出現(xiàn)以外事故,比對工作順利完成。
2數(shù)據(jù)處理
2.1參考值及其不確定度
  由于比對結(jié)果以氣體渦輪流量計的數(shù)據(jù)作為各參比實驗室的比對結(jié)果,所以限于篇幅,對氣體渦輪流量計的數(shù)據(jù)進行處理,并依此對各參比實驗室的比對結(jié)果進行評價[6]。同時,由于D1屬于主導(dǎo)實驗室的異地實驗室,為避免爭議,其比對數(shù)據(jù)只作參考,不列人計算。
  比對參考值以加權(quán)算術(shù)平均值的方法確定。由主導(dǎo)實驗室對所有參比實驗室的數(shù)據(jù)采用“格拉布斯準則”方法判斷異常值,剔除異常值后,再按照加權(quán)算術(shù)平均的方法計算比對參考值。每個流量點參考值的計算可參照公式:

  式中:Yri為第i個測量點的加權(quán)算術(shù)平均值,即該測量點的參考值;Yji為第j個實驗室上報的在第i個測量點上的測量結(jié)果;μji為第j個實驗室上報的在第i個測量點上的測量結(jié)果的標準不確定度,采用各實驗室自評數(shù)據(jù);n為參加比對的實驗室數(shù)量。???????   每個流量點參考值不確定度的計算可參照以下公式:

  式中:μri為第i個測量點參考值的不確定度;μji為第j個實驗室上報的在第i個測量點上的測量結(jié)果的不確定度。
  同時,比對結(jié)果需要考慮傳遞標準在整個比對過程中的不穩(wěn)定性引入的不確定度分量μsta。由此得到氣體渦輪流量計的參考值及其擴展不確定度如表2所示。

2.2參比實驗室測量結(jié)果
比對結(jié)果的有效性用En值進行評價,En值的計算如下:

  式中:x為參比實驗室的測量結(jié)果;X為主導(dǎo)實驗室提供的參考值;Ulab為參比實驗室測量結(jié)果的擴展不確定度(k=2);Uref主導(dǎo)實驗室參考值的擴展不確定度(k=2);Usta為傳遞標準在比對期間的不穩(wěn)定性對測量結(jié)果的影響(k=2),即Usta=2Usta。
由此得到各參比實驗室的測量結(jié)果,如表3所示。

3結(jié)果評價
3.1比對結(jié)果評價
  從表3中可以看出,所有參比實驗室的En值均小于1,表明所有實驗室的測量結(jié)果均為滿意,合格率為100%。參比實驗室的En值情況如圖2所示。

  同時,需要指出的是,實驗室B1在100m3/h流量點的值為0.90,基本處于不合格的邊緣,說明裝置存在一定的問題和缺陷,需要認真核查和排出。
3.2全疆氣體流量計量能力整體分析
  對全疆11家計量技術(shù)機構(gòu)和企事業(yè)單位建立的氣體流量標準的比對工作,有效衡量了區(qū)域內(nèi)氣體流量計量的整體能力。比對結(jié)果顯示合格率為100%,說明了區(qū)域內(nèi)氣體流量計量能力較高,能夠滿足全疆范圍內(nèi)氣體流量計的量值傳遞要求[7]。同時,通過此次嚴格有效的比對工作,規(guī)范了區(qū)域內(nèi)氣體流量標準裝置的管理,增進了操作人員對標準裝置了解和掌握,統(tǒng)一了全疆范圍內(nèi)氣體流量量值傳遞的一致性,從而能夠促進氣體流量計量工作的發(fā)展。

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