關(guān)于流量積算儀測量結(jié)果的不確定度分析和處理

王曉霞 張琳 蔡明璇

青島市計量技術(shù)研究院 山東青島 266071

目前許多城市，冬季集中供熱仍然使用流量積算儀、壓力/差壓變送器、鉑電阻和渦街流量傳感器等作為供熱用基本儀表，作為貿(mào)易結(jié)算依據(jù)。隨著本市“節(jié)能降耗”要求的實施，儀表測量的準(zhǔn)確度要求也隨之提高。現(xiàn)就流量積算儀的測量結(jié)果來做其不確定度分析，為工業(yè)生產(chǎn)控制及節(jié)能降耗提供準(zhǔn)確計量數(shù)據(jù)，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

1 流量積算儀的工作原理

通過對與之配套的流量變送器、流量傳感器和其他變送器（溫度、壓力等）輸出電信號的采集，用一定的數(shù)學(xué)模型計算出瞬時流量、累計流量等，并進(jìn)行顯示和儲存。有的積算儀還具有將瞬時流量轉(zhuǎn)換成電信號進(jìn)行輸出和進(jìn)行定量控制的功能。

與之配套的傳感器通常有標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、渦輪、渦街、電磁、超聲波流量傳感器或變送器等，以及補償用的壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器等。

積算儀的輸入信號一般有模擬信號和脈沖信號兩種形式。這里采用信號發(fā)生器、熱工儀表校驗儀以及直流電阻箱作為標(biāo)準(zhǔn)信號輸入設(shè)備，工作電源為220伏穩(wěn)壓交流電源。現(xiàn)就最為常見的配渦街式流量傳感器的流量積算儀為例，討論一下其不確定度。

2 數(shù)學(xué)模型

3 靈敏系數(shù)

4 不確定度分析如下

不確定度來源：各標(biāo)準(zhǔn)信號輸入設(shè)備的不確定度和被測儀表測量重復(fù)性引入的不確定度。

（1）熱工儀表校驗儀DN081的不確定度：0.02%根據(jù)均勻分布考慮：

（2）熱工儀表校驗儀DNP71的不確定度：0.02%根據(jù)均勻分布考慮：

（3）多功能測試儀的不確定度：0.001%，根據(jù)均勻分布考慮：

（4）直流電阻箱的不確定度：0.02% 根據(jù)均勻分布考慮：

（5）電子秒表的不確定度：0.001%根據(jù)均勻分布考慮：

（6）由被測儀表測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

（式中S的獲得方法如下：為得到本標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性，取一臺積算儀測量10次，在輸入頻率F=50Hz，溫度C=200℃，壓力P=0.9MPa下，輸出瞬時流量如表：

次數(shù) 輸出L（t/h） 次數(shù) 輸出L（t/h）1 4.4300 6 4.4297 2 4.4302 7 4.4298 3 4.4304 8 4.4301 4 4.4297 9 4.4299 5 4.4301 10 4.4300

5 擴(kuò)展不確定度U

（1）當(dāng)流量輸入信號為脈沖信號時，其用到的是熱工儀表校驗儀、信號發(fā)生器、直流電阻箱，所以結(jié)果如下：

1.瞬時量：

2.累積量：

（2）當(dāng)流量輸入信號為模擬信號時，其用到的標(biāo)準(zhǔn)器是2臺熱工儀表校驗儀、直流電阻箱，結(jié)果如下：

1.瞬時量：

2.累積量：

6 溫度與壓力的誤差計算方法

我們可以用excel的計算功能來實現(xiàn)計算。根據(jù)誤差計算方法：（測量值-理論值）＊100/量程，每次只需要輸入各個檢定點的實際測量值，然后取每個點的測量結(jié)果的超差最大的值，“最大誤差”就自行生成。注意：這里的溫度和壓力的誤差，均為引用誤差。

7 流量誤差的計算方法

瞬時流量時根據(jù)工作方式選擇合適的計算公式，流量的“標(biāo)準(zhǔn)值”通過公式計算后，得出數(shù)值，自動寫入對應(yīng)的位置。這里“標(biāo)準(zhǔn)值”是根據(jù)瞬時流量計算公式Q=3600＊ρ＊f/k算出，需要檢定人員填寫的部分為流量信號、補償信號、密度和顯示值，那么“標(biāo)準(zhǔn)值”自行生成。“誤差%”是指相對誤差，即（顯示值-標(biāo)準(zhǔn)值）×100/標(biāo)準(zhǔn)值。檢定累積流量時，人員可以給定最大流量的輸入信號f和需要累積的時間，那么EXCEL可自動生成“積算標(biāo)準(zhǔn)值”的數(shù)值。人員讀出初始值和終止值后，差值也由EXCEL計算后自動填入，誤差的計算方法同瞬時流量。

8 結(jié)語

流量積算儀是一種多參量綜合計算的儀表，其最終結(jié)果的準(zhǔn)確度是各個參量的綜合誤差，我們在檢定流量積算儀時，務(wù)必考慮到各個參數(shù)的準(zhǔn)確性是否符合其準(zhǔn)確度要求，輔助參數(shù)溫度和壓力，直接影響計算公式中的密度數(shù)值，所以確保密度的數(shù)值是在可控范圍內(nèi)即可，流量的輸入信號頻率和電流，是結(jié)果的最直接的影響因素，對于貿(mào)易結(jié)算用的流量積算儀，其準(zhǔn)確度要求比較高，一般來說控制在0.5級以內(nèi)即可。