关于气体流量计检定结果的影响因素探析

唐青云 赵芳

前言

使用不同气体流量计，在其检定过程中，检定工作人员、设备仪器、自然环境条件和检测方法等都可能对流量计的检定结果产生一定影响，现在就将这几个影响因素加以分析，希望能得到准确可靠的检测结果。

一、气体流量计的应用范围

气体流量计的应用范围非常广，在工业生产上适用于对甲烷气体、氢气、氮气等方面的测量；在能源计量上适用于对煤层气、石油气和天然气的测量；在环境保护工程上适用于对烟气、二氧化碳气体、有毒气体等排放量的测量；在科学实验上许多科研机构和大企业也专门设立了流量计的测量部门，以适应各种科学实验和企业研发。检定气体流量计时的检定工作人员、设备仪器、地理条件和测量方法对最后检测结果都会产生的影响，所以在这方面展开研究可以提高气体流量测量系统的准确性，从而实现科学化地管理、计量天然气的产量。

二、音喷喷嘴法气体流量计检定装置的特点

音速喷嘴法气体流量标准装置的最大特点是其气源选择为大气，从而在工作过程中实现了低成本、低耗能、工作效率高、运行稳定等目的，并在气体流量测量领域得到了广泛的应用，正因如此我计量所选择音速喷嘴法气体流量计检定装置作为我们开展该项目的首选装置，但是在使用过程中会因为其他因素而造成测量偏差。

1、测量时间造成的影响

根据《国家计量检定规程JJG 198 —1994》的规定：在天然气测定时，每次的测量时间需要控制在设备规定的标准测量时间内。对A类气体流量计的脉冲数也有严格规定，其每次测量器的脉冲数相对值误差要小于被检气体流量计重复性的三分之一。还值得注意的是，不同的生产商厂对流量计的生产存在一定的差异，在其产品说明说中设定的最短测量时间是不一样的，需要对其产品的说明书进行仔细阅读。关于这一点，我们曾经实施了一次三方对比试验，由实验结果可以看出：其中一方得出的数据符合装置规定范围，但是剩下两方的数据存在很大的区别。仔细分析还能得出通过长时间检定得出的数据之间具有一定的相似性，于是又对检定时间进行适当延长，发现这几组数据显示的结果都比较相近。通过后期研究发现，在气体流量检测过程中，大气中的温度、湿度和压力等因素会对整个测量结果产生很大的影响。测量时间过短的话，会由于温度、湿度和压力等因素的不稳定造成其体运动的不稳定，从而影响气体测量结果。通过测量时间的适当延长，可以很好地避免这种情况，从而使得测量结果显得更加准确。此外，想要获得更加精准的测量结果，需要在测量前把流量计的流量控制在65%-99%之间，并运行6分钟。

2、标准装置造成的影响

音速喷嘴气体装置中的临界流喷嘴式气体流量标准装置的工作过程是：气流经过喷嘴的过程中，当压差达到1：3时达到了置雾形成的要求，此时气体会以稳定的速度通过喷嘴管道，此时就是一种临界流的状态。在气体测量环节，可以通过不同型号喷嘴的选择与组合，可以到达调整测量器的流量点目的。喷嘴中型号最小的喷嘴就决定了该设备在气体测量时可以测量的最小流量值，所以，根据实际情况选择合理的喷嘴以及喷嘴间的组合，可以对测量流量范围进行调整。而常见的流量计最大和最小的测量值范围相差在4-8个监测点，对其偏差值也有严格规定。在《科里奥利质量流量计检定规程JJG1038-2008》中要求了：在气体流量的实际测量过程中需要以规定中的标准为参考依据，产生的偏差需要保持在5%左右。所以，在测量设备喷嘴组合的过程中也需要符合一定的可行性，例如：在旋进漩涡式气体流量计LU XZ-25B技术指标中明确指出其流量范围为：（2～25）m3/h，依照JJG198-1994其检定点应包括qmin、0.07qmax、0.15qmax、0.25qmax、0.4qmax、0.7qmax和qmax（当qmin后6个检定点中，有流量小于qmin的，该检定点可不计），通过计算该流量计的检定点为：2m3/h、1.75m3/h、3.25m3/h、6.25m3/h、10.0m3/h、17.5m3/h、25m3/h，其中1.75m3/h<2m3/h可以不計。在剩余的6个检定点中有3个都不是整数，按照规程规定，检定点实际流量值不能偏离规定值的±5%，对于3.25m3/h这个流量点的检测，要在其喷嘴中设置一个流量为0.1m3/h的型号嘴。如果没有按照这种要求来设置，其获得的流量点是不符合规定的，如果涉及较为重大的气体测量事件，那么其造成的影响将会无法预计，所以严格遵守规范进行测量操作就显得尤为重要了。选择喷嘴时可以参考砝码的型号，尽量利用较少的喷嘴来组成多个量值，并且要在设备说明书中表明喷嘴的最小、最大流量和喷嘴的组合形式，从而保证了气体测量装置在使用过程中的规范性。

3、实验室环境带来的影响

实验室环境的差异会对流量计各仪表的功能产生一定的影响，包括了温度、湿度、压力和压强等，其中温度是对测量结果影响最大的一个因素。根据《JJG198-1994流量计》的规定，在对准确度高于1.5级流量计的流量点进行检测时，其温度变化需要控制在0.5℃以内；对准确度低于1.5级流量计的流量点进行检测时，其温度变化需要控制在1.5℃以内，测量装置中被检表和喷嘴的温度也需要进行及时测温和带入计算。利用负压法来把室内的空气全部抽空并输送到管路中，能够加快实验室的气体流动速度，此时需要把室内温度控制在可偏差范围内，要求有较大容量的实验室，这样才能保证新进入的空气可以在有效的时间内保持一个稳定温度。在北方，冬天依靠室内供暖，需要保持室内温度变化小具有一定难度，通常我们会把实验室的门打开，让室内空气全部相通。用整个楼内的空间来平衡空气流动带来的温度变化，实测温度都能满足要求。当环境温度由13.00℃增加到20.00℃时（增加约50%），此时，被检流量点的误差变化约为28.2%。所以，想要获得较为准确的流量计检定结果，就需要在检定前对室内温度和气体稳定性的控制做一个全面的检查。随着温度的升高，环境湿度对仪表系数的影响越来越大。因此，在流量计检定过程中，尽可能保持检定间湿度的稳定，以便保证检定数据的准确性。利用表体取压时得到的流量计线性度良好，而表体取压堵塞取压时得到的流量计线性比较差；而在同一流量点的情况下，表体取压得到的结果偏差较小，管道取压偏差较大；在取压上产生的偏差会随着流量的增大而变明显，所以，在对有取压孔的流量计而言，采用表体取压是比较明确的选择。

三、总结

音速喷嘴法检定气体流量计具有工作效率高、成本低、精准度高和操作简单等有点，根据设备的相关说明操作就能实现自动化测量，而且其测量结果也十分可信。不过，天然气体流量计检定过程也是一个较为复杂的过程，因为其中受到很多因素的影响，如空气湿度、温度、压力和压强等，我们必须加大在这方面的研究和改进，才能保证获得更加精确的测量结果。

（作者单位：柳州市计量技术测试研究所）