探讨膜式燃气表示值误差测量结果的不确定度评定

探讨膜式燃气表示值误差测量结果的不确定度评定

刘昕

黑龙江省大庆市质量技术监督检验检测中心 163311

　　 摘要：本文介绍了膜式燃气表的钟罩式气体流量标准装置检定方法，对燃气表示值误差测量结果建立了数学模型，并对其测量不确定度进行评定。  　　关键词：膜式燃气表;钟罩式气体流量标准装置;不确定度  　　0  引言  　　随着我国城市化的加快和天然气产量的不断提高，天然气市场真可谓是进入了日新月异的新阶段。燃气表已成为城市居民生活中计量核算的必用计量器具。所以膜式燃气表其测量的准确性直接影响供气双方的贸易结算，国家计量法律法规将膜式燃气表列入重点计量器具，实行强制检定管理。本文就以钟罩气体流量标准装置为例，根据JJG577-2012《膜式燃气表检定规程》，对膜式燃气表示值误差测量结果的不确定度进行评定。  　　1  概述

膜式燃气表的检测依据JJG 577-2012《膜式燃气表》进行。以钟罩式气体流量标准装置为标准器，使气体在相同的时间间隔内连续流过被检流量计和标准器，经过温度压力修正到同一状态下比较两者的输出值，从而确定被校膜式燃气表的示值误差。  　　①测量依据：JJG577-2012《膜式燃气表》。  　　②环境条件：温度（20±2）℃，相对湿度45%～75%，大气压（86～106）kPa。  　　③测量标准：钟罩气体流量标准装置，测量范围（0～30）m³/h，扩展不确定度U_r=0.2% （k=2）。  　　④被测对象：G16膜式燃气表，测量范围（0～25）m³/h，准确度等级：1.5级。  　　⑤测量过程：将燃气表安装在钟罩气体流量标准装置检测台上，启动装置，降下钟罩，根据钟罩中排出的气体体积和燃气表显示的气体体积检测各个流量点的示值误差。  　　⑥评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定结果。  　　2  数学模型  　 膜式燃气表单次测量示值误差按公式（1）计算：

(1)

式中：

——单次测量的示值误差，%；

——燃气表的示值， ;

——通过燃气表的气体实际值， 。

检定时应测量燃气表的进口端和标准装置处的温度、压力，按公式（2）进行温度、压力修正：

(2)

式中：

——标准装置的示值， ;

——标准装置处的绝对压力，Pa;

——标准装置处的热力学温度，K；

——燃气表进口端的绝对压力，Pa；

——燃气表进口端的热力学温度，K。

注：

如果标准装置处 和燃气表的气体温度 的差 ，可以不进行温度修正计算，则单次测量示值误差公式（1）简化成：

(3)

同时如果标准装置处的压力 和燃气表进口端的绝对压力 的差 ，可以不进行压力修正计算，则单次测量示值误差公式（2）简化成：

(4)

公式（4）即为做不确定度评定的模型。 　　3  燃气表示值的标准不确定度的评定  　　本评定结果以q_max点为例。  　　3.1 燃气表的示值V_m引入的不确定度分量u₁的评定  　　燃气表的示值V_m的不确定度主要来源于被测燃气表的测量重复性，采用A类评定方法。对被测燃气表在q_max流量点连续测量10次。  　　由测量重复性导致的测量结果V_m的A类标准不确定度为：u₁=0.006%  　　3.2 钟罩气体流量标准装置引入的不确定度分量u₂的评定  　　钟罩气体流量标准装置引入的不确定度分量u₂由两部分组成，分别为标准装置定值引入的不确定度分量u（V₁）和标准装置读数引入的不确定度分量u（V₂），两个分量均采用B类评定方法。  　　对于钟罩气体流量标准装置定值引入的不确定度分量u（V₁），根据其相关证书的信息可知，其扩展不确定度U_r=0.2%，包含因子k=2，则u（V₁）=U_r/k=0.2%/2=0.1%  　　与此同时，钟罩气体流量标准装置在运行过程中，采用编码器累计脉冲数来计算实际体积，检定100L气体累计8015个脉冲，估计读数时误差为3个脉冲，按均匀分布：u（V₂）=0.022% 

则， 　　4  合成标准不确定度u_c的评定   　　合成标准不确定度u_c的估算  　　因标准不确定度各项分量互不相关，故合成标准不确定度u_c的计算如下：

  　　5  扩展不确定度U_r的评定  　　取包含因子k=2，扩展不确定度U_r=k· ，则扩展不确定度U_r为：  　　U_r=k·

u_c=2×0.102%= 0.204%≈0.20%  　　6  扩展不确定度的报告与表示  　　膜式燃气表在q_max点的示值误差测量结果的扩展不确定度为：  　　 U_r =0.20%        k =2  　　7  结语  　　测量不确定度评定是测量技术的重要概念，也是保证计量检定的重要要素，被我国纳入法制计量管理范畴。本文以钟罩气体流量标准装置对燃气表进行检定的数据为基础，结合JJG577-2012《膜式燃气表》检定规程的要求，对膜式燃气表示值误差测量结果的不确定度进行分析和评定。  　　参考文献：  　　[1]刘家彤.膜式燃气表误差的快速检定技术研究[D].中国计量学院，2014.  　　[2]汤志彪，钱永安，龚寰平.浅析膜式燃气表与超声波燃气表的计量误差特性曲线[J].计量技术，2019.  　　[3]车磊，梁芳.IC卡家用膜式燃气表示值误差测量结果不确定度评定[J].计量与测试技术，2013.  　　[4]孔令云.膜式燃气表示值误差测量结果不确定度评定[J].上海煤气，2013.  　　[5]周兵，佟海军.基于钟罩式气体计量器的煤气表检定仪的设计[J].工业计量，2006.  　　[6]Hae M C， Kyung-Am P， Youn K O， Yong M C. Uncertainty evaluation procedure and intercomparison of bell provers as a calibration system for gas flow meters[J] . Flow  Measurement and Instrumentation， 2010.