大口徑臨界流文丘里噴嘴標準裝置

國家石油天然氣大流量計量站

大口徑臨界流文丘里噴嘴標準裝置

于向輝國家石油天然氣大流量計量站

為提高氣流量檢定能力，國家石油天然氣大流量計量站設計制造了大口徑臨界流文丘里噴嘴標準裝置，對口徑DN400以下，準確度等級為1.0級的氣體流量計開展檢定工作。通過試驗測試，標準裝置的測量不確定度達到了0.3%，裝置的測量重復性滿足優于0.1%的要求。

大口徑；臨界流；文丘里噴嘴；計量；重復性；穩定性

1 標準裝置的技術指標

為提高氣流量檢定能力，國家石油天然氣大流量計量站設計制造的臨界流文丘里噴嘴標準裝置采用了負壓法，對口徑DN400以下，準確度等級為1.0級的氣體流量計開展檢定工作。設置了DN100～DN300五個檢定臺位，預留了DN400的聯接頭。

標準裝置的主要技術指標如下：

檢定介質為空氣；介質溫度范圍為5～35℃；工作壓力為86～106kPa（絕對壓力）；測量范圍為10～6000m3/h；體積流量測量擴展不確定度U=0.3%。

2 標準裝置的組成

（1）氣源單元。該單元用于產生介質的流動，由真空泵、閥門組、緩沖器組成。

（2）標準器單元。該單元是標準裝置的核心部分，包括喉徑范圍為4.245～47.9335mm的11只圓環形臨界流文丘里噴嘴標準器，每個標準器都具備獨立的控制閥門組件。標準器的上、下游共用滯止容器和背壓容器，以及配套的高準確度壓力、溫度變送器。

（3）檢定臺位單元。該單元包括5條檢定管路，口徑分別為DN100、DN150、DN200、DN250、DN300，每個檢定臺位都配置了氣動夾具和渦輪蝸桿升降平臺。各檢定臺位的前后直管段均采用304不銹鋼，前后直管段長度為前20D后10D。所有檢定臺位共用1臺高準確度溫度變送器。

（4）氣動單元。該單元由獨立的空壓機提供壓力，用于控制氣動夾表器和噴嘴的閥門組件。

（5）數據采集和處理系統單元。該單元以工控機為核心，完成對整個計量系統的控制以及檢定數據的采集和處理。該單元可以接收被檢流量計發送的脈沖信號、模擬信號和數字信號，實時監控閥門的狀態以及檢定過程的流態，并能根據設置對流量進行自動調整。

3 試驗測試

3.1 重復性試驗

選取一臺DN150渦輪流量計作為測試對象，在100、1680m3/h兩個流量點連續測量10次。由重復性試驗數據可知，標準裝置的測量重復性滿足優于0.1%的要求。

3.2 穩定性測試

在計量標準穩定性考核中，選用DN150旋進旋渦流量計作為測試對象。每隔1個月用標準裝置對旋進旋渦流量計的儀表系數進行1組測量。由穩定性測試數據可知，標準裝置4個月內的測試變化量小于0.3%，穩定性滿足技術要求。

3.3 檢定能力驗證試驗

選取DN100羅茨流量計作為測試對象，選取羅茨流量計多個流量點，用標準裝置測量其儀表系數K2，與上一級溯源標準鐘罩測得的儀表系數K1進行比較。由測試數據對比可知，臨界流文丘里噴嘴標準裝置復現的量值與上一級溯源標準復現的量值一致，標準裝置的測量準確性得到了驗證。

4 標準裝置的應用

國家石油天然氣大流量計量站設計制造的大口徑臨界流文丘里噴嘴標準裝置通過了國家計量行政部門的建標考核，目前已開展了一定數量的大口徑流量計檢定工作，進一步驗證了標準裝置的實用性和可靠性。通過應用實踐提出以下建議：①真空泵的額定功率應充裕，不僅僅是滿足0.25的背壓比；②標準裝置的密封性非常重要；③檢定時應盡可能減少噴嘴組合；④數據處理系統的數學模型應考慮空氣濕度補償計算。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.084