非校準(zhǔn)條件的情況下超聲流量計(jì)的操作
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全部的校準(zhǔn)包括 7 個(gè)流量點(diǎn)，在每點(diǎn)重復(fù) 6 次。用天然氣在 200mm 流量計(jì)上流量點(diǎn)分 1.68 、 3.35 、 6.71 、 10.1 、 13.4 、 16.8 和 20m/s （ 5.5 、 11 、 22 、 33 、 44 、 55 和 66ft/sec ），在 300 流量計(jì)上對(duì)應(yīng)有小流量顯示。這些流率用音速噴嘴測(cè)得，分別用天然氣和氮?dú)鉁y(cè)試。這些校準(zhǔn)的回路分布圖示于圖 1 中。
圖1 西南研究院的高壓校準(zhǔn)回路
(1) 用天然氣在 2.8MPa ， 21 ℃校準(zhǔn)；
(2) 溫度變至 10 ℃，重新校準(zhǔn)。溫度的變化降低了天然氣中的聲速，這使得它跟在氮?dú)庵械穆曀俸芙咏?
(3) 介質(zhì)從天然氣變至氮?dú)?。氮?dú)庵性?2.8MPa ， 21 ℃校準(zhǔn)。注意為了使用相同的音速噴嘴，兩種聲速比中流率值降低，大約為 0.84 ；
(4) 溫度變化至 32 ℃。溫度的變化增大了氮?dú)庵械穆曀?。這使得它跟在天然氣中的聲速很接近。
在每個(gè)流量點(diǎn)收集了上面 5 塊表的下列數(shù)據(jù)：
超聲流量計(jì)的 Chord 聲速和平均聲速；
氣體平均流率；
校驗(yàn)流率；
校驗(yàn)聲速（由西南研究院計(jì)算）；
西南研究院的溫度和壓力。
4.2 數(shù)據(jù)分析
進(jìn)行了天然氣測(cè)試結(jié)果和氮?dú)鉁y(cè)試結(jié)果的曲線對(duì)比。對(duì)下列項(xiàng)目進(jìn)行天—天，溫度—溫度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析：
流量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)（流量計(jì)對(duì)音速噴嘴）；
流量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)（超聲流量計(jì)對(duì)渦輪流量計(jì)）；
Chord 聲速數(shù)據(jù)（基于 AGA-8 號(hào)報(bào)告和氣體組成分析的 Chord 聲速對(duì)計(jì)算出的聲速）。
西南研究院提出在 95% 置信水平下校準(zhǔn)流量計(jì)總不確定度約為 0.25% 。比對(duì)兩個(gè)校準(zhǔn)結(jié)果就會(huì)給出 0.35% 的總不確定度。然而，在這種情況下，進(jìn)行比對(duì)的兩個(gè)校準(zhǔn)之間的唯一差別是測(cè)試流體。音速噴嘴、渦輪流量計(jì)、管線布置、數(shù)據(jù)采集和超聲流量計(jì)都是相同的。通過(guò)比較同一流量計(jì)不同的校準(zhǔn)之間的差異，對(duì)體系的大部分偏見(jiàn)可以消除。氮?dú)夂吞烊粴鉅顟B(tài)方程中的不確定度經(jīng)計(jì)算均為 0.1% 。在不同的日子，不同的環(huán)境條件下，系統(tǒng)運(yùn)行的隨意不確定度經(jīng)計(jì)算為 0.14% 。對(duì)相同的流量計(jì)，相同的音速噴嘴，在相同的管線布置下，用天然氣和氮?dú)庑?zhǔn)可以達(dá)到期望的總不確定度。
4.3 結(jié)果
5臺(tái)流量計(jì)(2臺(tái)渦輪流量計(jì)和3臺(tái)超聲流量計(jì))中的每一臺(tái)都校準(zhǔn)了 8 次。
2 天內(nèi)在 2 個(gè)溫度點(diǎn) 21 ℃和 10 ℃用天然氣校準(zhǔn) 4 次；
2 天內(nèi)在 2 個(gè)溫度點(diǎn) 21 ℃和 32 ℃用氮?dú)庑?zhǔn) 4 次。
最初的天然氣在 21 ℃的校準(zhǔn)用來(lái)作為每一臺(tái)流量計(jì)的參考。另一序號(hào)的多項(xiàng)式添加到數(shù)據(jù)分析中產(chǎn)生校準(zhǔn)系數(shù)，這些系數(shù)在后面的校準(zhǔn)中使用。校準(zhǔn)曲線的符號(hào)如下：
NG 10.14=2001 年 8 月 14 日用天然氣在 10 ℃測(cè)試；
N2 21.17=2001 年 8 月 17 日用氮?dú)庠?21 ℃測(cè)試。
圖2 200mm(8inch)超聲流量計(jì)用天然氣和氮?dú)庑?zhǔn)的曲線
兩種氣體中天 - 天校準(zhǔn)數(shù)據(jù)再現(xiàn)性非常好，平均大約 0.1% ；
10 ℃和 21 ℃兩個(gè)校準(zhǔn)之間的差別，甚至比兩種氣體中天 - 天校準(zhǔn)數(shù)據(jù)變化更小，平均小于 0.1% ；
天然氣和氮?dú)鈨煞N校準(zhǔn)曲線之間的差異平均小于 0.2% ，與 4.3 部分中預(yù)計(jì)的一樣。氮?dú)庑?zhǔn)曲線平鋪在天然氣校準(zhǔn)曲線的下部。
比較用兩種氣體對(duì) 200mm 渦輪流量計(jì)的校準(zhǔn)也是頗有趣味的。這些都示于圖 3 中。 32 ℃是用氮?dú)庠?11.3m/s 流量點(diǎn)上校準(zhǔn)結(jié)果的偏差被確信是由于儀器產(chǎn)生的誤差。對(duì)于給定的氣體，校準(zhǔn)的重復(fù)性非常好。再次地，用氮?dú)庑?zhǔn)的曲線位于天然氣校準(zhǔn)曲線的下部。在這些壓力條件下，由于渦輪流量計(jì)在許多前面的測(cè)試中沒(méi)有表現(xiàn)出密度影響，那么氣體組成影響最可能用來(lái)解釋兩種氣體校準(zhǔn)曲線的可以察覺(jué)的差異。
圖3 200mm(8inch)渦輪流量計(jì)用天然氣和氮?dú)庑?zhǔn)的曲線
評(píng)論