气体流量计流量计压力温度参数校准技术的研究

气体流量计流量计压力温度参数校准技术的研究

李鹏

大庆石油管理局有限公司技术监督中心油气水计量检定站 

    国家对气体流量计的检测仅限于流量信号的检测，对于流量计所带的压力、温度传感器等补偿功能没有进行规范的检测，但是流量计量中对于压力和温度的补偿却是非常重要的，而且现在对于实验室流量检测要求非常严格，无论信号误差还是补偿信号误差对流量计都起着至关重要的作用。现如今，气体流量计压力、温度传感器校准，对气体流量计的贸易交接有很大的参考作用，因此对气体流量计的检测要求也提到了新的高度。

The detection of gas flowmeter in our country is limited to the detection of flow signal, and there is no standard detection for the compensation function of pressure and temperature sensors, but the compensation of pressure and temperature in flow measurement is very important, and now the requirement of flow measurement in laboratory is very strict, both signal error and compensation signal error play a vital role in flowmeter. Now, the gas flowmeter pressure, temperature sensor calibration, the gas flowmeter trade handover has a great reference, so the gas flowmeter detection requirements also mentioned a new height.

关键词：气体流量计  温度压力参数、校准 温场

式中：

-----分别为第i检定点第j次检定时的大气压力、流量计处和标准装置处的气体表压力，Pa；

         -----分别为第i检定点第j次检定时标准装置和流量计处的气体温度，℃；

         -----分别为第i检定点第j次检定时流量计处和标准装置处的气体压缩系数。

从上面公式可以看出：压力和温度是影响气体流量计计量准确的重要指标

    国内外还没有给流量仪表打压的设备，并且大型打压设备准确度等级达不到传感器量传的要求。国内外温场设备很多，但是多数设备是给温度计、温变等设备校验的，所需低温井和高温井的腔体比较小，而给流量计中温度传感器校验的所需腔体体积比较大，不容易保证温场温度均匀分布和等级要求。基于上述要求，经过市场考察和研制设备，按照检定规程和校准规范的要求，设计整套方案来实现气体流量计压力温度参数的校准，以达到和现场同样的环境要求，满足流量计误差需求，顺利解决贸易纠纷。下面是解决方案：

1、因为是气体流量计温度传感器的检测，所以不允许有油性介质残存，以免流量计现场使用引起危险。低温下人员手动搬运流量计容易形成冻伤，在低温下流量计的搬运需设计机械臂

1、工作温度：-50~100℃   2、温度波动度：±0.03℃   3、温度均匀度：±0.04   4、工作区尺寸：900 X 600X460 mm

工作介质：（-50～10℃酒精） （10～95℃软水）    6、总容量：约300L       7、电源：380V       8、使用环境：低于30℃

9、总功率：约50KW

设备技术特点及优势

一体式结构设计，定制大开口水箱，满足客户最大尺寸需求，制冷加热于一体，精准控温。

设备特点：

◆宽工作温度范围，温度范围：-50℃~室温 / -30℃~室温 / 0~100℃。

◆采用7寸触摸屏显示控制器，智能控制温度，控温精度高。

◆高效快速，充液简单。

◆水箱内设多个搅拌电机，充分混匀液体。

◆制冷单元采用进口压缩机，性能稳定，质量可靠。

◆具有自我诊断功能；冷冻机过载保护；高压压力开关，过载继电器、热保护装置等多种安全保障功能。

设备设计方案

整套机器由制冷单元、加热单元、循环单元、控制系统组成；

加热部分:电加热器，安全可靠，温度传感器安装在加热桶上，系统不正常升温时，可以有效保护系统超温。

制冷部分:采用进口全封闭压缩机自复叠制冷技术，系统具有可靠的稳定性；蒸发器采用板式换热器，体积小换热效率高。

循环部分：采用屏蔽泵，具有低噪音，低气蚀，低功耗，无泄漏等优点；管路采用304不锈钢无缝管。

控制部分：系统采用7寸触摸屏控制器可以显示机器各部分工作状态，查看历史曲线，历史数据，并可以通过Excel表格形式导出数据，操作简单，可靠，系统具有低液位报警、油泵过载报警、压缩机超压报警，缺相逆相保护等多重保护措施；

        在高温场中流量计温度传感器的校准

高温场为0℃到80℃，高温场介质为水。如图1所示，把流量计传感器部分探入到标准温场之内，进行常温到80℃状态下的校准，记录每个温度点的误差。为了提高工作效率，可以并行3台温场同时检测。

       在低温场中流量计温度传感器的校准

       低温场为-50℃到20℃，低温场介质为无水乙醇。在实验室内，如图一所示，把流量计传感器部分探入到标准温场之内，按照JJF1183-2007《温度变送器校准规范》的要求，进行零下到常温状态下的校准，记录每个温度点的误差。为了提高工作效率，可以并行3台温场同时检测。

1-气体流量计 2-标准温场

图1气体流量计温度校准

2、流量计中压力传感器的校准

设备技术原则及特点

1. 用途：自动控制设定的压力，并可自动识别压力传感器输出压力值。
2. 设计原则符合：安全、严谨、可操作性、可靠性。
3. 被测压力传感器基本误差：±0.2%F.S。
4. 压力范围：气压0～6MPa。
5. 环境温度：室温。
6. 被测压力传感器信息录入采用摄像头图像录入模式。
7. 上位机控制：压力控制器、数据自动采集、存储、判断、打印，生成表格。
8. 检验点数不少于5个（含起点和末点）
9. 供电电源： 220V/50Hz

主要特点

1. 可实现全自动检测压力传感器。
2. 根据用户需求设置参数，可自动实现压力的控制，压力范围（0～6）MPa。
3. 压力模块量程根据客户需求选定。
4. 可实时检测压力变化值，异常泄露则停止加压关闭阀门并报警。
5. 传感器检测结果通过电脑展示，软件具备存储、查询、导出、打印等功能。
6. 如遇异常情况设备具备急停、安全阀自动打开及手动泄压功能，充分保护操作者的人身安全。
7. 气源采用压缩空气，选用大排气量进口优质品牌，保证气源快速、稳定、可靠。
8. 具备图像识别系统，可自动识别被测压力传感器的压力值。

设备控压原理图

图3-3 设备原理示意图

简单描述：采用空气做为介质，控制阀组控制预压值并精准控压，标准压力模块实时监测压力数据。

设备控压系统

外形图上仅设有用户操作界面，其控压系统在操作台内部。控压部分主要包括气源、过滤、减压、控压、电路系统和程序系统。

1. 机械控压系统

（0～6）MPa气压控制系统，单路输出。

2. 电路系统

主要负责控制压力输出系统、电磁阀的动作，采集标准压力模块实时压力值，建立与计算机的通信处理。

3. 程序系统

程序系统分为上位机程序和下位机程序。上位机程序主要负责参数录入、参数设置、数据处理和展示等功能；下位机程序主要负责控制压力、信号采集，异常处理等功能。程序流程示意图如图3-4：

图3-4  程序流程示意图

   在实验室内，用一侧为盲板的法兰连接流量计的一侧。另一侧用取压的法兰连接流量计的另一侧，取压法兰要连接准确度等级为0.025的标准压力表，用稳定的压力源通过此侧给流量计加压，检定点应按量程基本均匀分布，一般包括上限值、下限值（或其附近10%输入量程以内）在内不少于5个点，并且进行回程误差的校准，记录每个校准点的误差。流量计的压力校准如图二所示，加压介质为空气。

1-标准压力源  2-标准压力表  3-气体流量计  4-盲板

图2  气体流量计压力校准

     通过此方案顺利解决了气体流量计压力、温度传感器校准的空白，对中国国内气体流量计现场瞬时量和累计量采集引起的误差提供可靠依据，对气体流量计的贸易交接有很大的参考作用。

【参考文献】

[1]JJG 1121-2015《旋进旋涡流量计》

[2]JJG 1029-2007《涡街流量计》

[3]JJG 1037-2008《涡轮流量计》

[4]JJG 633-2005《气体容积式流量计》

[5]JJG 1038-2008《质量流量计》

[6]JJF 1183-2007《温度变送器校准规范》

[7]JJG882-2015《压力变送器检定规程》