流量热量积算仪地方检定规程

流量热量积算仪地方检定规程

本规程经吉林省质量技术监督局2005年08月01日批准，并自2005年10月01 日起施行。

归口单位：吉林省质量技术监督局

起草单位：吉林省计量科学研究院

参加起草单位：中石化东北分公司

长春市天然气化学工业公司

本规程技术条文由起草单位负责解释

本规程主要起草人：

张攀峰（吉林省计量科学研究院）

孙俊峰（吉林省计量科学研究院）

参加起草人：

关维琦（吉林省计量科学研究院）

杜艳辉（吉林省计量科学研究院）

王若明（中石化东北分公司）

张建华（吉林省电力科学研究院）

吴丽华（吉林油田分公司采油工艺研究院）王立 (长春市天然气化学工业公司)

目录

1 范围 (1)

2 引用文献 (1)

3 术语及定义 (1)

3.1瞬时流量（流量） (1)

3.2热量 (1)

3.3瞬时流量（流量） (1)

3.4累积流量（总量） (1)

3.5瞬时压力和瞬时温度 (1)

3.6断电保护功能 (2)

3.7一次断电保护时间 (2)

3.8分辨力 (2)

3.9刷新周期（刷新速率） (2)

3.10稳定性 (2)

3.11小信号切除功能 (2)

3.12标称电量值 (2)

4 概述 (2)

5 计量性能要求 (2)

5.1基本误差 (2)

5.2负载能力 (3)

–I–

5.3稳定性 (4)

5.4连续运行试验 (4)

5.5绝缘电阻 (4)

6 通用技术要求 (4)

6.5小信号切除功能 (5)

6.6断电保护功能 (5)

6.7负信号接收功能 (5)

6.8刷新周期 (5)

6.9电源变化影响 (5)

6.10绝缘强度 (5)

7 计量器具控制 (6)

7.1检定设备 (6)

7.2检定环境条件 (7)

7.3检定项目 (7)

7.4检定方法 (7)

7.5检定结果的处理 (12)

7.6检定周期 (12)

附录A 流量热量积算仪测量结果的不确定度分析 (16)

附录B 输入基准法 (19)

附录C 示值基准法 (20)

附录D 流量积算仪检定／校准记录 (21)

附录E 检定证书格式 (23)

–2–

流量热量积算仪检定规程

1范围

本规程适用于流量热量积算仪的首次检定、后续检定及使用中检验。只具备其中部分功能或其他形式的流量热量积算仪可参照或部分采用其中的规定。

2引用文献

JJF1002-1998 《国家计量检定规程编写规则》

JJF1059-1999 《测量结果不确定度评定》

GB/T13639-1992 《工业过程测量和控制系统用模拟输入数字式指示仪表》

JB/T2274-1991 《流量显示仪表》

JJG617-1996 《数字温度指示调节仪检定规程》

JJG（冀）46-2002 《流量热量显示积算仪检定规程》

使用本规程时,应注意使用上述引用文献的现行有效版本。

3术语及定义

3.1瞬时流量（流量）

单位时间内流过管道横截面或明渠横断面的流体量，该时间应该足够短，以致可以认为在该时间内流量是稳定的。其单位通常有：kg/h,m3/h等。

3.2热量

依靠温差而通过边界传递的能量，单位为J（焦耳）等。

3.3瞬时流量（流量）

单位时间内流过管道横截面或明渠横断面的热量，该时间应该足够短，以致可以认为在该时间内流量是稳定的。其单位通常有：J/h等。

3.4累积流量（总量）

在一段时间内流过管道或明渠横断面的流体总量。在数值上它等于流量对时间的积分。其单位通常有：kg,m3等。

3.5瞬时压力和瞬时温度

指按照规定技术条件测得的管道或明渠中流过流量计的即时压力、温度。其单位通常有

- 1 -

kPa、MPa，℃等。

3.6断电保护功能

断电保护功能是指仪表在供电电源断电期间，仪表内设参数及总量等数据能够准确保护起来的功能。

3.7一次断电保护时间

一次断电保护时间是指一次断电后，能维持断电保护功能的最长时间。

3.8分辨力

仪表能有效的辨别的最小的示值差。数字式仪表的分辨力为末位数的一个字码。

3.9刷新周期（刷新速率）

本规程中指累积流量、累积热量刷新周期（刷新速率）。

3.10稳定性

在规定的工作条件下，仪表能在规定的时间内保持不变的能力。

3.11小信号切除功能

本规程指低于特定流量值时流量热量积算仪瞬时流量、热量为零，高于此值时瞬时流量、热量正常显示。

3.12标称电量值

在本规程中是指被检仪表的各点示值所对应的电流、电压、电阻等标准电量值。

4概述

流量热量积算仪是测量显示流体流量热量量值，并同时测量显示瞬时压力、瞬时温度、瞬时流量、瞬时热量等其他功能的仪表。通常与其配套的传感器有节流装置、涡街、涡轮、超声波、热电阻、热电偶等，与其配套的变送器有压力变送器、差压变送器、温度变送器等。

流量热量积算仪表一般由单片机、操作键、显示器、通讯接口和过程通道组成。其硬件框图如图1。

5计量性能要求

5.1基本误差

5.1.1流量热量积算仪瞬时压力、瞬时温度、瞬时流量、瞬时热量通道的基本误差，

- 2 -

- 3 -

用公式（1）计算：

其中：Δ1——允许基本误差限。

1a ——对应准确度等级，通常为0.2，0.5，1.0等。

FS ——对应仪表通道的选用量程。

1b ——对应通道（压力、温度、流量、热量）的分辨力。

5.1.2 累积流量、累积热量的基本误差采用相对误差，用公式（2）计算：

其中：2?——累积流量、累积热量允许基本误差限。

2a ——对应的准确度等级。

RD ——瞬时流量、瞬时热量示值对时间的积分。

2b ——对应的分辨力。

注：仪表说明书中明确规定瞬时压力、瞬时温度、瞬时流量、瞬时热量采用相对误差计算的，从其规定，即公式（１）

中FS （相应量程）应改为RD （仪表示值）。

5.2负载能力

5.2.1流量热量积算仪的输出电流。在额定负载范围内输出电流的基本误差用公式（3）表示：

压力信号

温度信号

通讯接口

图1.流量热量积算仪硬件框图

)%(111b FS a

+±=?)

1()

%(222b RD a +±=?)

2(FS

a %33±=?)

3(

其中：

?——输出电流的允许基本误差限。

3

a3——准确度等级。

FS——输出电流量程，通常为（0～10）mADC,(4～20)mADC。

5.2.2当负载在额定范围的最大值和最小值之间变化时，各检定点输出电流变化值不超过其基本误差限

?。

3

5.2.3在定值负载情况下使用的，可只在定值负载条件下检定；不带负载使用的，可不检定仪表的负载能力。

5.3稳定性

5.3.1仪表不允许有间隔计数顺序的跳动。

5.3.2仪表示值波动一般不大于其分辨力。对于高分辨力仪表（分辨力小于允许误差的十分之一），其波动量不能大于两个分辨力。波动量以波动偏离波动中值的大小来衡量。

5.3.3短时间漂移

１小时之内，示值漂移不大于基本误差的四分之一。

5.4连续运行试验

仪表在24小时连续运行后，仪表仍能正常运行，基本误差仍然符合5.1条要求。

5.5绝缘电阻

在环境温度为（15～35）℃、相对湿度（45～75）%、大气压力（86～106）kPa条件下，流量热量积算仪各端子之间及各端子与外壳之间绝缘电阻不小于20MΩ。

6通用技术要求

6.1流量热量积算仪表外壳、铭牌、接线柱应经过良好地表面处理，不得有镀层脱落、锈蚀、划伤、沾污等缺陷。显示部分文字、数字、符号、标志应清晰鲜明、无重叠，仪表显示亮度均匀，不应有缺划等现象。

使用中仪表不应有影响测量读数或记录的缺陷。

6.2仪表铭牌应用《制造计量器具许可证》标志及编号、厂名、型号、编号、准确度等级、测量范围、出厂年月等。、

6.3仪表流量系数（或密度、传感器系数等）的有效数字，不得少于4位。累积流量热量显

- 4 -

示位数不少于6位。

6.4用于现场的流量热量积算仪应能连续可靠运行。用于网络中的贸易结算流量热量积算仪，不得直接从上位机、网络终端修改仪表内设参数和累积量；网络终端数据与现场流量热量积算仪的数据一致并且同步。用于贸易结算的流量热量积算仪表应有可靠的封印，或其他防修改、防攻击的手段（如设置密码等）。

6.5小信号切除功能

小信号切除切除点应低于输出流量设计量程的1.5%，此限及其以上范围不允许切除。

对于外部设定切除点的，要求同上。用于贸易结算的仪表，双方有约定的，可按其约定检定。无论配用何种流量传感器，所有切除点设置必须保证仪表连续、可靠正常运行。

6.6断电保护功能

在供电电源断电期间，仪表所设定的参数及总量数据均应准确保持。一次断电保护时间，不低于三个月。用于贸易结算的仪表，一次断电保护时间不低于一年。

6.7负信号接收功能

流量热量积算仪不能接收负信号。对于配DDZ－Ⅱ型仪表，是指输入电流小于零的信号；对于配DDZ－Ⅲ型的仪表，是指输入电压低于1V的直流电压信号（或输入电流小于4mA 的直流电流信号）。适用于测量双向流量的除外。

6.8刷新周期

用于贸易结算流量热量积算仪，其刷新周期不超过2.1s,用于其他目的的可不检定此项。

6.9电源变化影响

对于交流220V供电的仪表，电源电压变化±10%，对直流24V供电的仪表，电源电压变化±5％时，仪表的瞬时压力、温度、流量、热量等示值与正常电压下示值相比，变化值不得超过其本误差限的一半。

6.10绝缘强度

试验环境条件同5.10条，其各端子之间与外壳之间施加表1所规定的试验电压，保持1min,不出现击穿或飞弧现象。

- 5 -

表1

7计量器具控制

7.1检定设备

检定所需主要设备及其配套参见表2,应根据测量结果不确定度评定结果选择合适准确度的主标准器。测量结果的扩展不确定（k=2），包括主标准器、配套设备、测量方法等，应不大于被检仪表允许误差的四分之一。各通道测量结果不确定度评定应依据JJF1059-1999（参见附录A）。

表2

- 6 -

7.2检定环境条件

7.2.1环境温度（20±5）℃，环境湿度（60±15）%RH。

7.2.2交流电源（220±22）V，频率（50±2.5）Hz。

7.2.3除地磁场外应无其他磁场干扰，无振动等其他干扰。

7.3检定项目

7.4检定方法

7.4.1基本误差的检定

检定关按图2连接好导线，应检查仪表按键和设置参数是否符合要求，通常被检仪表通电预热半小时，如产品说明书对预热时间另有规定，从其规定。

- 7 -

- 8 -

图2仪表检定接线图

当信号源达不到要求的准确度时，可用标准电阻及相应准确度的数字电压表组合测量。 当仪表分辨率小于基本误差的五分之一时，可采用输入基准法（附录B ）。当仪表分辨率较低，或对检定结果有疑义时，可采用示值基准法（附录C ）。

检定点的设置依据以下原则：（1）通常包括上、下限在内或上、下限附近10%量程范围内，设置检定点不少于5点，并均匀分布在测量范围内；（2）对瞬时流量、瞬时热量通道检定时，既可以等分输入信号，也可以等分输出信号；（3）可根据实际需要设置流量补偿点、热量补偿点的检定点，当认为有疑义时，按7.4.1.3条执行；（4）选取检定点要有意义。

仪表应在整个范围内，基本误差的检定以上、下行程为一个循环，以被检点中的最大示值误差作为该表的基本误差。在有疑义或仲裁时，要作三个循环检定，选取三个量程中最大的示值误差作为该表的基本误差。 7.4.1.1温度通道、压力通道检定

采用输入基准值法如下：从下限开始分别输入相应检定点对应的标称电量值，读取上行程值，直至上限检定点；然后反行程用同样方法读取下行程值，上下行程示值均以A i 表示。下限值只进行下限值检定，上限值只进行上行程检定，仪表示值基本误差采用公式(4)表示,其中较大者为该点基本误差。

S

i i A A -=?1)

4(

- 9 -

1i ?——表示温度和压力通道上、下行程基本误差。

i A ——表示上、下行程温度、压力通道仪表示值。

S

A ——表示温度和压力通道仪表标准值。

i ——表示相应检定点的序号。 7.4.1.2瞬时流量、瞬时热量检定

分别调整温度和压力通道输入信号，使被检仪表显示设计状态。对无设计状态时，显示常用工况。分别输入相应流量点对应的标称电量值，从下限开始，上行程时读取瞬时流量、瞬时热量示值，直至上限；反行程时，读取瞬时流量、瞬时热量示值，上下行程示值均以M i 表示。同样，下限值只进行下行程检定，上限值只进行上行程检定。瞬时流量、瞬时热量基本误差采用下式计算，取其中较大者为该点基本误差。

2i ?——表示瞬时流量和瞬时热量通道上、下行程基本误差。 i M ——表示瞬时流量和瞬时热量上、下行程示值。

S

M ——表示相应检定点标准流量和热量值。

i ——表示相应检定点的序号。 7.4.1.3压力温度补偿的检定 a ）压力补偿的检定

将温度通道示值调至设计值，无设计状态调至通道量程的50％。瞬时流量、瞬时热量通道输入满量程电信号，调整压力输入信号分别为压力量程的20%、40%、60%、80%、100%，依次读取相应状态下瞬时流量、瞬时热量示值，其基本误差按公式（4）计算。 b ）温度补偿的检定

将压力通道调到设计值，无设状态调至通道量程的50％。瞬时流量、瞬时热量通道输入满量程电信号，调整温度输入信号分别为温度量程的20%、40%、60%、80%、100%，依次读取相应状态下瞬时流量、瞬时热量示值，其基本误差按公式（4）计算。 7.4.1.4累积流量、累积热量误差计算

原则上累积流量和累积热量检定在任何状态下均可进行。通常选择温度、压力通道显示

S

i i M M -=?2)

5(

- 10 -

设计状态，瞬时流量、瞬时热量输入满量程电信号，读取n （n ≥10分钟）时间累积流量、累积热量值，选取的n 时间必须是刷新周期的整数倍，累积误差按公式（6）计算：

2?——表示累积流量、累积热量基本误差。

∑M ——仪表累积流量、累积热量示值。

S

M ∑——仪表瞬时流量、瞬时热量示值的累积流量、累积热量示值。

7.4.1.5瞬时流量、瞬时热量标准值的确定

应遵循以下原则：

a.依据有关标准、规程等技术规范确定；

b.用于贸易结算的，可依据结算双方的约定确定；

c.依据产品说明书确定；

d.其他规定。 7.4.2负载能力检定

按图4接线，温度、压力、流量通道接线方式同7.4.1条，R 代表负载。调整温度、压力通道信号使压力、温度显示设计值，负载电阻调节至额定最大值。流量通道检定方法同7.4.1.2条，分别读取各流量检定点对应的输出电流I 1，然后将负载电阻调至最小，重新读取各流量检定点输出流量I 2，其基本误差和负载变化电流值分别按（7）（8）式计算：

I 1，I 2——分别表示负载在最大值、最小值的输出电流值。

∑∑-=?S

M M 2)

6(S

I I -=?13)

7(图4

1

2I I I -=?)

8(

I——表示各检定点输出电流标称值。

S

7.4.3小信号切除功能

接线及检定方法同7.4. 2条。在切除点附近由低向高缓慢改变流量输入信号，直至输出电流（电压）突然上升，此时为上切除点。然后缓慢减少流量输入信号，输出电流（电压）突然降为零信号，此时为下切除点。切除点数据应符合6.5条的要求，上、下切除电流之差不得超过电量程的0.2%。切除过程输出电流不允许有缓慢变化及停留,切除后的输出信号为零信号.

7.4.4断电保护功能的检定

在任何状态即可进行此项检定.在仪表运行时检查设置参数、累积热量,切断电源0.25小时后恢复送电,观察设置参数、累积流量、累积热量是否保持不变。

断电保护时间应满足现场实际使用要求。

7.4.5稳定性检查

7.4.5.1显示值波动

可在基本误差检定时同时进行。在某一检定点（通常选用高量程点）稳定三分钟，显示值不允许有间隔计数顺序的波动，读取各个通道波动范围δt,以δt/2作为该表的各通道波动量。

7.4.5.2短时间示值波动

可在基本误差检定时进行。选择任意稳定状态（可分别选取高、低量程各一点），读取温度、压力、瞬时流量、瞬时热量各通道平均值（1min内读取5次的平均值），以后每隔10min 重复一次，历时1小时，取各次之差绝对值中的最大者，作为该仪表短时间示值漂移。

7.4.6连续运行实验

被检仪表连续通电24小时后，基本误差等各项技术指标仍然合格，各功能应正常。

7.4.7负信号接收功能检定

可在基本误差检定时同时进行。对温度、压力、瞬时流量、瞬时热量各通道输入信号依次反接（或低于零位电量），相应通道显示为零。

7.4.8刷新周期检定

- 11 -

可在任意状态下检定，使各路信号保持恒定，观察瞬时流量、瞬时热量或累积流量、累积热量的示值刷新，用秒表计量显示屏上示值连续刷新10次的时间，并求刷新周期平均值τi。重复作3次，求其平均值，其值应符合6.8条的规定。计算公式如（9）：

τ=Στ

/3 （9）

i

7.4.9电源变化影响

可在基本误差检定时交叉进行。首先被检仪表按正常值供电，读取仪表示值，然后分别提高和降低至仪表允许供电电源上限值、下限值，此时仪表的示值分别与正常供电值相比，变化不得超过基本误差的一半。

7.4.10绝缘电阻检定

仪表电源开关处于接通位置，各路输入端子、输出端子、电源端子分别短接。对供电电源50V～500V范围内的仪表采用额定直流电压500V的兆欧表，供电电压小于50V仪表采用额定直流电压100V的兆欧表，按5.5条规定分别测量各端子之间的绝缘电阻。

7.4.11绝缘强度的检定

仪表电源开关开关处于接通位置，各路输入端子、输出端子、电源端子分别短接。按6.10保持1min应不出现击穿或飞弧现象，然后使实验电压平稳的下降至零。

7.5检定结果的处理

经检定符合本规程要求，签发检定证书并加盖检定专用章；不合格者签发检定结果通知书，并注明不合格项目。

7.6检定周期

流量热量积算仪检定周期不超过一年。属于强制检定的，检定周期为半年。

- 12 -

附录 A

流量热量显示积算仪基本误差测量不确定度分析

1．测量方法

采用输入基准法。输入电流信号，直接读取显示值。

=1×10-5s的秒表。

标准器选用三路输出0.02级数字信号源、扩展不确定度U

95

2．数学模型

由于积算仪接入信号及流量测量原理组合多种多样，本分析以如下条件为例：测量过热水蒸汽的流量显示积算仪有三路输入信号，分别为压力、温度、瞬时流量，配用DDZ-III型仪表，输入信号均为（4～20）mA。温度分辨力为0.01℃，压力分辨率为0.001MPa，流量分辨力为0.001t/h。仪表参数设置分别为：温度（0～350）℃，压力（0～1.6）MPa（绝压），流量（0～6）t。设计状态为220℃、0.6MPa、2.7100kg/m3。

该仪表为0.5级，温度通道允差±1.76℃，压力通道允差±0.009 MPa，流量通道允差±0.031t/h。

测量过热蒸汽状态为：200℃、0.7 MPa（绝压）、3.3344kg/m3，50%瞬时流量点，该点标准流量值为3.328t/h。

3．各通道校准数据如下:

表1

表2

- 13 -

表3

3.1温度测量数学模型

t=(I-4)/16×(t

-t m i n)+t m i n

m a x

I:输入标准电流信号（mA）

t：温度显示值（℃）

t

：温度测量上限（℃）

max

t

：温度测量下限（℃）

min

3.2压力测量数学模型

p=(I-4)/16×(t

-t m i n)+t m i n

m a x

I:输入标准电流信号（mA）

p：压力显示值（MPa）

p

：压力测量上限（MPa）

max

p

：压力测量下限（MPa）

min

3.3瞬时流量测量数学模型

q=q

×[(I-4)/16]0.5×(ρ/ρ0)0.5

max

ρ=f(p,t)

I:输入标准电流信号（mA）

q：瞬时流量显示值（t/h）

ρ：工作状态状态密度（kg/m3）

- 14 -

ρ

：设计状态密度（kg/m3）

p：输入压力（MPa）

t：输入温度（℃）

3.4累积流量测量数学模型

M=q×t

M：累积流量（t）

q：选用状态下瞬时流量示值（t/h）

t：累积时间（s）

4．标准不确定度分析

4.1标准数字电流源的不确定度

标准数字电流源准确度等级为0.02级,输出范围(0～33)mA,按矩形分布取k=(3)0.5则其标准不确定度:

u

=33×0.02×10-2/(3)0.5=0.0038(mA)

1

标准数字电流源分辨力为0.001 mA, 按矩形分布取k=(3)0.5则其标准不确定度:

u

=0.001/［2×(3)0.5］=0.00029(mA)

2

电流合成标准不确定度为:

u

(I)=( u12+ u22)0.5=0.0038(mA)

c

4.2被测仪表重复性引入的不确定度

采用极差法,单次测量标准差:

被校准积算仪压力重复性引入的不确定度:

s(p)=0.001/2.06=0.00049(MPa)

被校准积算仪温度重复性引入的不确定度:

s(t)=0.01/2.06=0.0049(℃)

被校准积算仪流量重复性引入的不确定度:

s(q)=0.001/2.06=0.00049(t/h)

4.3被校准积算仪分辨力引入的不确定度

- 15 -

4.3.1温度分辨力为0.01℃,按矩形分布取k=30.5

u(t)=0.01/[2×30.5]=0.0029(℃)

4.3.2压力分辨力为0.001MPa,按矩形分布取k=30.5

u(p)=0.001/[2×30.5]=0.00029(MPa)

4.3.3流量分辨力为0.001(t/h),按矩形分布取k=30.5

u(q)=0.001/[2×30.5]=0.00029(t/h)

4.3.4秒表的基本误差及掐表不确定度

=1×10-5s(k=2),其标准不确定度u1: 秒表的标准不确定度U

95

u

= U95/k=0.5×10-5s

1

掐表标准不确定度由检定历史数据通过A类不确定度分析得u2=0.08 其合成标准不确定度u c(t i):

u

(t i)=(u12+u22)0.5=((0.5×10-5)2+0.082)0.5=0.08(s)

c

4.4灵敏度系数

4.4.1温度测量电流I影响的灵敏度系数:

由数学模型得:

c

=dt/dI=350℃/16mA=21.875(℃/mA)

t1

4.4.2压力测量电流I影响的灵敏度系数

由数学模型得

c

=dt/dI=1.6MPa/16mA=0.100(MPa/mA)

p1

4.4.3流量电流I及密度ρ影响流量测量的灵敏度系数

由数学模型得

c

=dq/dI=q max[(I-4)×ρ/(16×ρ0)]0.5/[2/(I-4)]

I

=6×[(8-4) ×3.3344/(16×2.7100)0.5]/[2×(8-4)]

=0.4160(t/h/mA)

c

=dq/dρ=q max[(I-4) /(16×ρ×ρ0)]0.5/2

ρ

=6×[(8-4) /(16×3.3344×2.7100)0.5]/2

=0.4990(t/h/(kg/m3))

- 16 -