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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。
2 数学模型
膜式燃气表示值误差E测量模型为:[E=Vm-VrefVref] (1)
其中,[Vm]——燃气表累积流量(L);[Vref]——燃气表处的流量标准值(L)。
当计量标准器采用钟罩式气体流量标准装置时,[Vref=][Vs(pa+ps)Tm(pa+pm)Ts],故示值误差E计算公式可转换为:
[E][=][Vs(pa+ps)TmVs(pa+pm)Ts-1] (2)
式中:[Vs]为标准器的累积流量示值(L);[pa]为大气压力(Pa);[ps]为标准器处气体的表压力(Pa);[pm]为燃气表处气体的表压力(Pa);[Ts]为标准器处气体的温度(K);[Tm]为燃气表处气体的温度(K)。
3 不确定度传播律
[u2(E)][=c12u2(Vm)]+[c22u2(pm)]+[c32u2(Tm)]+[c42u2(Vs)]+[c52u2(ps)]+[c62u2(Ts)]+[c72u2(pa)]+[u2(E)] (3)
式中,[u(E)]为重复性引入的标准不确定度分量,各灵敏系数为:
[c1][=?E?Vm=(pa+pm)TsVs(pa+ps)Tm],[c2][=?E?pm=VmTsVs(pa+ps)Tm]
[c3][=?E?Tm=-Vm(pa+pm)TsVs(pa+ps)Tm2],[c4][=?E?Vs=-Vm(pa+pm)TsVs2(pa+ps)Tm]
[c5][=?E?ps=-Vm(pa+pm)TsVs(pa+ps)2Tm],[c6][=?E?Ts=Vm(pa+pm)Vs(pa+ps)Tm]
[c7][=?E?pa=Vm(ps-pm)TsVs(pa+ps)2Tm]
选择重复性好的G1.6(分度值0.2L)的膜式燃气表,其流量范围0.016m3/h~2.5m3/h。采用0.1级钟罩式气体流量标准装置,大气压pa=100.9kPa,钟罩内压ps=1000Pa。以2.5m3/h流量点下的示值误差为例,记录表1。
4 标准不确定度评定
4.1燃气表引入的标准不确定度[u(Vm)]
主要来源于分辨率,燃气表分度值△Vm分别为0.2L,读数时取整,不估读,则[u(Vm)=ΔVm23=0.058]L
表1
4.2燃气表入口压力引入的标准不确定度[u(pm)]
采用0.05级压力变送器测量,量程为10kPa,最大误差为 ±0.05×10/100=±0.005kPa,由于标准器压力波动最大为0.020kPa,即±0.010kPa,考虑到压力波动的影响,压力测量的最大误差按±0.015kPa估算,符合均匀分布,则:
[u(pm)]=[0.0153=0.00866](kPa)
4.3燃气表处气体温度引入的标准不确定度[u(Tm)]
采用0.2级温度变送器测量,量程为(0~50)℃,最大误差为±0.2×50/100=±0.1K,符合均匀分布,则:
[u(Tm)][=0.13=0.058](K)
4.4标准器引入的标准不确定度[u(Vs)]
钟罩标定过程中,已经考虑了压力波动(20Pa)、温度波动(0.2℃)以及大气压力变化(40Pa)的影响。经过定点标定后,不确定度Urel为0.1%,k=2,即:
[Urel(Vs)][=Urel2=0.05%]
4.5标准器压力引入的标准不确定度[u(ps)]
采用0.05级压力变送器测量,量程为10kPa,最大误差为±0.05×10/100=0.005kPa,符合均匀分布,则:
[u(ps)]=[0.0053]=0.0029(kPa)
4.6标准器处气体温度引入的标准不确定度[u(Ts)]
采用0.2级温度变送器测量,量程为(0~50)℃,最大误差为±0.2×50/100=0.1K,符合均匀分布,则:
[u(pm)=0.13=0.058](K)
4.7大气压力引入的标准不确定度[u(pa)]
采用空盒气压表测量,最大误差为±0.2kPa,符合均匀分布,则:[u(pa)]=[0.23=0.12](kPa)
4.8重复性引入的标准不确定度[u(E)]
[u(E)]=0.0071%
5 合成标准不确定度
5.1标准不确定度汇总表(见表2)
5.2合成标准不确定度计算
[uc(E)]=0.0824%
5.3扩展不确定度计算
因不确定度分量较多,且主要为正态和矩形分布,故结果可视为正态分布,取包含因子[k=2],则:[Urel]=0.17%。
5.4不确定度评估
被校准膜式燃气表在流量为2.5m3/h下示值误差为0.22%,相对扩展不确定度为[Urel]=0.2%,[k=2]。
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。
2 数学模型
膜式燃气表示值误差E测量模型为:[E=Vm-VrefVref] (1)
其中,[Vm]——燃气表累积流量(L);[Vref]——燃气表处的流量标准值(L)。
当计量标准器采用钟罩式气体流量标准装置时,[Vref=][Vs(pa+ps)Tm(pa+pm)Ts],故示值误差E计算公式可转换为:
[E][=][Vs(pa+ps)TmVs(pa+pm)Ts-1] (2)
式中:[Vs]为标准器的累积流量示值(L);[pa]为大气压力(Pa);[ps]为标准器处气体的表压力(Pa);[pm]为燃气表处气体的表压力(Pa);[Ts]为标准器处气体的温度(K);[Tm]为燃气表处气体的温度(K)。
3 不确定度传播律
[u2(E)][=c12u2(Vm)]+[c22u2(pm)]+[c32u2(Tm)]+[c42u2(Vs)]+[c52u2(ps)]+[c62u2(Ts)]+[c72u2(pa)]+[u2(E)] (3)
式中,[u(E)]为重复性引入的标准不确定度分量,各灵敏系数为:
[c1][=?E?Vm=(pa+pm)TsVs(pa+ps)Tm],[c2][=?E?pm=VmTsVs(pa+ps)Tm]
[c3][=?E?Tm=-Vm(pa+pm)TsVs(pa+ps)Tm2],[c4][=?E?Vs=-Vm(pa+pm)TsVs2(pa+ps)Tm]
[c5][=?E?ps=-Vm(pa+pm)TsVs(pa+ps)2Tm],[c6][=?E?Ts=Vm(pa+pm)Vs(pa+ps)Tm]
[c7][=?E?pa=Vm(ps-pm)TsVs(pa+ps)2Tm]
选择重复性好的G1.6(分度值0.2L)的膜式燃气表,其流量范围0.016m3/h~2.5m3/h。采用0.1级钟罩式气体流量标准装置,大气压pa=100.9kPa,钟罩内压ps=1000Pa。以2.5m3/h流量点下的示值误差为例,记录表1。
4 标准不确定度评定
4.1燃气表引入的标准不确定度[u(Vm)]
主要来源于分辨率,燃气表分度值△Vm分别为0.2L,读数时取整,不估读,则[u(Vm)=ΔVm23=0.058]L
表1
4.2燃气表入口压力引入的标准不确定度[u(pm)]
采用0.05级压力变送器测量,量程为10kPa,最大误差为 ±0.05×10/100=±0.005kPa,由于标准器压力波动最大为0.020kPa,即±0.010kPa,考虑到压力波动的影响,压力测量的最大误差按±0.015kPa估算,符合均匀分布,则:
[u(pm)]=[0.0153=0.00866](kPa)
4.3燃气表处气体温度引入的标准不确定度[u(Tm)]
采用0.2级温度变送器测量,量程为(0~50)℃,最大误差为±0.2×50/100=±0.1K,符合均匀分布,则:
[u(Tm)][=0.13=0.058](K)
4.4标准器引入的标准不确定度[u(Vs)]
钟罩标定过程中,已经考虑了压力波动(20Pa)、温度波动(0.2℃)以及大气压力变化(40Pa)的影响。经过定点标定后,不确定度Urel为0.1%,k=2,即:
[Urel(Vs)][=Urel2=0.05%]
4.5标准器压力引入的标准不确定度[u(ps)]
采用0.05级压力变送器测量,量程为10kPa,最大误差为±0.05×10/100=0.005kPa,符合均匀分布,则:
[u(ps)]=[0.0053]=0.0029(kPa)
4.6标准器处气体温度引入的标准不确定度[u(Ts)]
采用0.2级温度变送器测量,量程为(0~50)℃,最大误差为±0.2×50/100=0.1K,符合均匀分布,则:
[u(pm)=0.13=0.058](K)
4.7大气压力引入的标准不确定度[u(pa)]
采用空盒气压表测量,最大误差为±0.2kPa,符合均匀分布,则:[u(pa)]=[0.23=0.12](kPa)
4.8重复性引入的标准不确定度[u(E)]
[u(E)]=0.0071%
5 合成标准不确定度
5.1标准不确定度汇总表(见表2)
5.2合成标准不确定度计算
[uc(E)]=0.0824%
5.3扩展不确定度计算
因不确定度分量较多,且主要为正态和矩形分布,故结果可视为正态分布,取包含因子[k=2],则:[Urel]=0.17%。
5.4不确定度评估
被校准膜式燃气表在流量为2.5m3/h下示值误差为0.22%,相对扩展不确定度为[Urel]=0.2%,[k=2]。