天然气流量计的量值传递与计量检定

摘要:文章介绍了塔里木油田临界文丘里音速喷嘴气体流量标准装置，阐述了常见天然气流量计的检定方法。
    塔里木油田公司计量检定测试中心建立的音速喷嘴气体流量标准装置，是本单位最高计量标准，经新疆维吾尔自治区技术监督局考核后，用以对新购进、使用中、修理后的各类天然气流量计进行检定。
1计量检定
    天然气流量计量仪表的检定是天然气流量量值传递或溯源链中最重要的环节，通常可将其分为实流检定和干式检定。
1.1实流检定
    实流检定是在检定过程中让试验流体流过被检流量仪表，并以流量标准装置或标准器具确定的标准流量为依据，评定流量仪表的准确度、稳定度等计量性能，并确定其是否合格。如果实流检定试验流体就是流量仪表所测量的流体，且检定在流量仪表的实际安装位置和实际操作条件下进行，则称为在线实流检定，否则称为离线检定。严格地讲，在线实流检定的基本特征是流量仪表在检定和实际使用过程中的安装、使用条件相一致。
2.2干式检定
    在干式检定过程中，并没有试验流体流过被检流量仪表，但是要检测流量仪表与流体相接触并影响流量测量结果的附属装置，并检查仪表的安装、操作是否按规定进行。干检属于间接的组合测量方法，省去了实流测试过程，但是它只能给出流量测量的不确定度范围，不能对流量仪表进行赋值。
    采用何种方法检定流量仪表取决于计量系统所要求的测量不确定度、被检流量计的类型、所具备的检定条件、检定所需费用等诸多因素，但是从计量学意义上讲，在线实流检定修正了试验流体物性参数的影响，修正了操作条件的影响，修正了安装条件的影响，修正了环境的影响，最符合准确性、一致性、溯源性和实验性等计量特点，尤其是在油气贸易计量中应优先推荐这种检定方法。

3气体流量标准装置
    气体流量标准装置是指能够提供准确度，用于校工作流量计或流量计系统，并在国家计量部门授权的检定装置上检定，持有有效的检定证书，证明其准确度的成套仪器、仪表或成套装置。临界流文丘里喷嘴由于通过喷嘴的流量与喷嘴上游的压力成正比，并且流量只与上游压力有关而准确度大大提高，它在相同流量范围内，体积小、便于集成安装，无可动部件，检定周期长，所以常常被选为气体流量的传递标准。
3.1装置结构

    塔里木油田的音速喷嘴流量标准装置，选用9支临界流文丘里喷嘴，装置测量范围(5~1200)m3/h，可以用手动或自动的方式对DN25~DN1O0的气体容积式和速度式流量计进行检定，装置准确度±0.5%。
 

3.2检定原理
    如图2所示，用真空泵将空气由被检表的上游直管段入口吸入，经过被检表前直管段、被检表和被检表下游直管段进入滞止容器。在滞止容器的下游，有一组音速喷嘴，控制音速喷嘴下游的开关阀门，可以任意选择所要开关的音速喷嘴，以达到改变被检表流量的目的。滞止容器需要测温、测压，采集这些数据根据公式计算就可以得到通过音速喷嘴的质量流量，亦即通过被检表处的质量流盘。通过测量被检表处的温度和压力，可以计算出空气密度，进而得到标准体积流量。将通过音速喷嘴的流量作为标准流量，被检表反映出的流量跟它相比较，可以得到被检表的误差。
3.3测量不确定度评定

4气体流量计的检定
    在建立了气体流量标准装置后，就可以开展天然气流量计的检定了。
4.1孔板流量计
    孔板流量计的检定根据JJ G640一1994《差压式流量计》的规定，分几何检验法和系数检定法两种。
    (1)几何检验法
    几何检验法是用量具、量仪、样板等按一定方法对节流件、取压装置及测量管进行几何测量，然后将测量值与规程中规定的指标进行比较，以判断合格与否的一种检定方法。它是流量计的干式检定。检定项目包括:外观检查、节流孔直径、孔板厚度及节流孔长度、A面平面度、表面粗糙度、孔板人口边缘尖锐度、斜角。
    (2)系数检定法
    系数检定法是在流量标准装置上对流出因数进行检定，它适用于几何检验法检验不合格而又提不出修正系数及误差的节流装置，也适用于提高准确度使用的节流装置和使用中有争议必须作出因数检定的节流装置。它是流量计的实流检定。
4.2速度式流量计
    气体涡街流量计、旋进旋涡流量计都是通过测量管道内气体流动速度来得到流量的，属于速度式流量计。根据JJG198 - 1994(速度式流量计》的要求，可以在音速喷嘴气体流量标准上检定。这是用空气作介质的实流检定。在对被检流量计做了外观检查合格后，正确安装在检定台位上，进行密封性试验，然后按照规程中要求的流量点和检定次数进行检定，最后根据与流量标准装置给出的流量相比较，计算出示值误差、重复性误差，对被检流量计的计量性能作出评定。
4.3容积式流量计
    容积式流量计采用固定的小体积来反复计量通过流量计的流体体积。罗茨流量计就是最典型的一种，也通过实流检定。执行的检定规程是JJG 633-1990《气体腰轮流量计》，检定过程和数据处理方法与速度式流量计相仿。只不过现场使用的罗茨流量计，很多都是就地指示的，没有信号传输，所以在气体流量标准装置上更多的要靠手动完成检定过程。
5结论和建议
    (1)塔里木油田公司计量测试中心建立的临界流音速文丘里喷嘴气体标准装置，可以用来对各种工作气体流量计开展计量检定，进行量值传递。
    (2)因为在实验室用空气作介质负压方式下检定的气体流量计，用在高压现场以天然气作介质，两者的运行条件，流体物性差别很大，往往计量结果偏差很大。建议在西气东输管线上，加装一套高压天然气流量计量传递标准装置，或增加车载式音速喷嘴流量标准装置，用以实现在线实流检定。