标准节流式流量计现场检测技术规范.docx
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标准节流式流量计现场检测技术规范
标准节流式流量计现场检测技术规范
1范围
本技术规范适用于投运、使用中和修理后的标准节流式流量计在线检测。
2引用文献
本规范引用下列文件:
GB/T2624.1-2006用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第1部分:
一般原理和要求
GB/T2624.2-2006用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第2部分:
孔板
GB/T2624.3-2006用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第3部分:
喷嘴和文丘里喷嘴
GB/T2624.4-2006用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第4部分:
文丘里管
GB/T11062-2014天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法
GB/T17747-2011天然气压缩因子的计算
GB/T18603-2014天然气计量系统技术要求
GB/T21446-2008用标准孔板流量计测量天然气流量
GB/T34060-2017蒸汽热量计算方法
GB/T34166-2017用标准喷嘴流量计测量天然气流量
GB/T35186-2017天然气计量系统性能评价
GB/Z33902-2017使用差压装置测量流体流量偏离GBT2624给出的要求和工作条件的影响及修正方法
JJG229-2010工业铂、铜热电阻检定规程
JJF1183-2007温度变送器校准规范
JJF1004-2004流量计量名词术语及定义
JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示
JJF1071-2000国家计量校准规范编写规则
JJG640-2016差压式流量计检定规程
JJG882-2004压力变送器检定规程
JJG1003-2016流量积算仪检定规程
3术语定义
3.1标准节流件
可以用几何检测法检测得到流量关系的节流件。
包括标准孔板、ISA1932喷嘴、长径喷嘴、文丘里喷嘴、经典文丘里管。
3.2一次标准节流装置
由标准节流件、取压装置和前后测量管组成的装置。
3.3二次装置
由差压变送器、压力变送器、温度变送器及流量计算单元(如流量积算仪、流量计算机或具有流量计算累积功能的DCS与PLC等)组成的装置。
可分为分体式二次装置与一体式二次装置。
3.4分体式二次装置
差压变送器、压力变送器、温度变送器及流量计算单元均相互独立的二次装置。
3.5一体式二次装置
差压变送器、压力变送器、温度变送器及流量计算单元集成为一体式的二次装置。
3.6标准节流式流量计
由标准节流装置(含引压管路)及二次装置构成的节流式流量计量系统。
3.7单项检测方法
在对标准节流装置及其安装情况进行检测核查的基础上,对配套二次装置各组成单元进行分别检测,采用不确定度合成的方法对标准节流式流量计的系统不确定度进行评估的检测方法。
3.8成套检测方法
在对标准节流装置及其安装情况进行检测核查的基础上,将配套二次装置各组成单元按照实际工作状态连接好,使用模拟的温度、压力及差压标准信号将配套二次装置作为整体进行瞬时流量检测,采用不确定度合成的方法对标准节流式流量计的系统不确定度进行评估的检测方法。
4概述
标准节流式流量计现场检测分为两部分。
第一部分为标准节流装置的现场核查,分两步进行。
首先,通过核验标准节流装置是否具有检定/校准证书且在检定/校准周期内或按照JJG640-2016的规定进行几何检定,确认标准节流装置的结构形状与几何尺寸符合GB/T2624-2006与JJG640-2016的相关要求;其次,通过检查标准节流装置的安装使用条件是否符合GB/T2624-2006的相应要求,确认在线使用的标准节流装置是否具有检定证书给出的或GB/T2624-2006所规定的不确定度。
第二部分为通过对配套二次装置的各组成单元,分别进行检测并评定各部分的不确定度,或将配套二次装置作为整体,通过使用模拟的温度、压力及差压标准信号,对其进行瞬时流量检测并评定其不确定度。
根据检测结果所评定的标准节流式流量计组成单元的不确定度,采用不确定度合成的方法对标准节流式流量计的系统不确定度进行评定。
5技术要求
5.1随机文件
5.1.1一次表(标准节流装置/标准节流件)应有设计计算书、首检证书(或测试报告)、安装使用说明书等技术文件,周期校准的流量计还应有前次校准的校准证书。
5.1.2所配流量积算仪/计算机应有首检证书(或测试报告)、参数设置清单、使用说明书等技术文件,周期校准的流量计还应有前次校准的校准证书。
5.1.3所配压力变送器、差压变送器、温度变送器应有首检证书(或测试报告)、使用说明书等技术文件,周期校准的流量计还应有前次校准的校准证书。
5.2标识和铭牌
5.2.1流量计应有明显的流向标识。
5.2.2流量计应有铭牌。
表体或铭牌上一般应注明:
a)产品及制造厂名称;
b)产品规格及型号;
c)出厂编号;
d)最大工作压力;
e)适用工作温度范围;
f)公称通径;
g)标准节流件孔径;
h)准确度等级(或最大允许误差);
k)制造年月。
5.3结构与外观
流量计外观应完好无损伤。
6检测条件
6.1环境条件
温度:
(5~40)℃;
大气压力:
(86~106)kPa;
相对湿度:
(15~95)%RH。
6.2标准节流装置
标准节流装置有检定证书(几何检定、流出系数检定/校准)且在JJG640-2016中7.5规定的检定周期内或具备现场进行几何检定的条件。
6.3标准节流装置的安装
6.3.1孔板安装要求
6.3.1.1前后直管段符合GB/T2624.2-2006中6.2规定的最短要求
6.3.1.2管道圆度与圆柱度符合GB/T2624.2-2006中6.4规定的要求
6.3.1.3一次装置和夹持环的位置符合GB/T2624.2-2006中6.5规定的要求
6.3.1.4差压取压口符合GB/T2624.2-2006中5.2规定的要求
6.3.1.5使用条件符合GB/T2624.2-2006中5.3.1规定的要求且P2/P1≥0.75
6.3.2ISA1932喷嘴、长颈喷嘴、文丘里喷嘴安装要求
6.3.2.1前后直管段符合GB/T2624.3-2006中6.2规定的最短要求
6.3.2.2管道圆度与圆柱度符合GB/T2624.3-2006中6.4规定的要求
6.3.2.3一次装置和夹持环的位置符合GB/T2624.3-2006中6.5规定的要求
6.3.2.4差压取压口符合GB/T2624.3-2006中5.1.5规定的要求
6.3.1.5使用条件符合GB/T2624.3-2006中5.1.6.1规定的要求且P2/P1≥0.75
6.3.3文丘里管安装要求
6.3.2.1前后直管段符合GB/T2624.4-2006中6.2规定的最短要求
6.3.2.2管道圆度与圆柱度符合GB/T2624.4-2006中6.4.1规定的要求
6.3.2.3上游管道粗糙度符合GB/T2624.4-2006中6.4.2规定的要求
6.3.2.4安装的同心度符合GB/T2624.4-2006中6.4.3规定的要求
6.4.导压管
导压管的敷设有利于差压信号准确传导且取压阀、平衡阀处于正确的开/关状态
6.5检测设备
6.5.1标准压力信号发生器(压力校验仪)
压力发生范围:
能覆盖被校准压力送器量程或实际压力测量范围;控制稳定性:
<0.005%FS;目标压力稳定持续时间:
>5min。
6.5.2标准温度信号发生器(温度校验仪)
温度发生范围:
能覆盖变被检测温度送器/温度传感器实际温度测量范围;准确度:
≤±0.5℃;显示分辨率:
0.01℃;温场波动:
±0.03℃/15分钟;水平温场:
±0.05℃;垂直温场:
≤0.5℃。
6.5.3标准差压信号发生器(差压校验仪)
差压发生范围:
能覆盖被检测差压送器量程或实际差压测量范围;控制稳定性:
<0.005%FS;目标压力稳定持续时间:
>5min;控制响应时间:
<30s。
6.5.4标准电阻箱
量程:
0~400.000Ω;分辨率:
10mΩ;准确度:
不低于0.02%RD+0.02Ω。
6.5.6直流信号源
可输出三路DC(0~20)mA连续可调信号;量程:
0~22.0000mA;分辨率:
1uA;准确度:
不低于0.02%RD+1μA;稳定度:
0.05%/2h。
7检测项目
7.1标准节流装置核验
7.1.1相关技术文件核验
7.1.2安装使用条件核验
7.2标准节流装置配套二次装置各组成单元的检测
7.2.1单项检测
7.2.1.1温度变送器检测
7.2.1.2压力变送器检测
7.2.1.3差压变送器检测
7.2.1.4流量积算仪/计算机检测
7.2.2成套检测
8检测方法
8.1标准节流装置的核验
8.1.1标准节流件的现场核验
1)若标准节流件有有效溯源证书,且是几何检测法溯源证书,则可依据JJG640-2016《差压式流量计》5.1条评估标准节流件引入的标准不确定度分量,依据附录B计算标准节流件流出系数;
2)若标准节流件有有效溯源证书,且是系数检测法溯源证书,则可依据溯源证书的结果评估标准节流件引入的标准不确定度分量及计算流出系数;
3)若标准节流件无有效溯源证书,且几何检测法可以满足其不确定度要求,则可参照JJG640-2016《差压式流量计》7.1条对其进行现场检测。
4)若标准节流件无有效的溯源证书,且几何检测法不能满足其不确定度要求,则可参照JJG640-2016《差压式流量计》7.2条对其进行系数检测,检测结果应给出标准节流件流出系数回归计算公式及标准不确定度。
8.1.2相关技术文件核验
8.1.2.1核验检定/校准证书(或有资质的第三方测试报告)的标准节流装置信息与待检测流量计标准节流装置是否一致在且规定的有效期内
8.1.2.2核验检定/校准证书(或有资质的第三方测试报告)给出的测试数据(如开孔径或流出系数等)是否符合设计计算书、GB/T2624及JJG640相关规定。
8.1.2.3核验设计计算书给出的流量范围是否能涵盖实际流量测量范围。
8.1.2.4核验设计的差压量程是否能涵盖实际或设计流量范围相对应的差压测量范围(依据设计书给出的标准节流装置设计参数与用户提供的实际温度、压力、流量范围核算实际或设计流量范围相对应的差压测量范围,当实际或设计流量范围相对应的差压测量范围大于差压设计量程或低于差压设计量程的1/2,应按实际或设计流量范围相对应的差压测量范围调整差压量程。
)
8.1.2.5核验参数设置清单中的温度/压力量程是否与温度/压力变送器设置一致且能涵盖实际测量范围
8.1.2.6核验设计计算书及参数设置清单中其它参数与实际工作条件是否一致(被检测节流式流量计参数设置清单一般包括:
标准节流件型式、被测介质类型、流量计算方法/标准、物性值计算方法/标准、管道材质、管道内径、节流件材质、节流件开孔径、温度量程上下限、压力量程上下限、差压量程上下限、瞬时流量单位、累积流量单位及设计温度、设计压力、设计最大流量等内容。
)
8.1.3标准节流装置安装使用条件核验
现场核验标准节流装置安装方式(水平或垂直)、前后直管段长度、与工艺管道的同心度、差压管路的引出与敷设方式、法兰与夹持环的位置等,核验其是否符合GB/T2624-2006与JJG640-2017的规定要求。
8.2标准节流装置配套二次装置检测方法
8.2.1单项检测方法(适用于分体式二次装置)
8.2.1.1温度变送器检测方法
在确认被检测温度变送器量程与参数设置清单中温度量程上下限一致后,使用标准温度信号发生器(温度校验仪)按照JJF1183-2007温度变送器校准规范进行。
8.2.1.2压力变送器检测方法
在确认被检测压力变送器量程与参数设置清单中压力量程上下限一致后,使用标准压力信号发生器(压力校验仪)按照JJG882-2004压力变送器检定规程进行。
8.2.1.3差压变送器检测方法
在确认被检测差压变送器量程与计参数设置清单中差压量程上下限一致后,使用标准差压信号发生器(差压校验仪)按照JJG882-2004压力变送器检定规程进行。
8.2.1.4流量积算仪/计算机检测方法
在确认被检测流量计算机中的设置参数与参数设置清单对应参数一致后,按照JJG1003-2016中7.3.2的规定进行。
检测前按下图连接好线,通常被检仪表通电预热10min。
如产品说明书对预热时间另有规定的,则按说明书规定的时间预热。
工作
积算仪检定接线示意图
8.2.1.4.1瞬时流量检测
a.检测点取差压变送器流量范围对应的输入信号的量程下限、0.25倍、0.5倍、0.75倍、1倍量限附近;具有压力、温度补偿功能的以上检测点是在设计状态下,另外应在压力不变,温度在设计范围内任取两点,流量为最大;温度不变,压力在设计范围内任取两点,流量为最大情况下分别进行检测。
b.按选取检测点,积算仪作一次测量。
c.按下式计算每个流量点的误差(Ei)。
Ei=
×100%
式中:
——该流量检测点的流量积算仪示值;
——该流量检测点的流量的理论计算值。
注:
的计算应根据标准节流件的型式及被测介质在检测点的操作条件,依据国家有关标准和计量检定规程进行计算(或使用通过法定计量检定单位认证的计算软件进行计算)。
介质物性值计算应符合JJG1003-2017附录A.2的规定。
d.将检测数据填入下表
差压信号
(mA)
温度信号
(mA/Ω)
压力信号
(mA)
标准值
()
仪表显示值
()
误差
(%)
8.2.1.4.2累积流量检测
累积流量检测应在设计工作状态下进行。
检测分辨力引入的不确定度应优于最大允许误差的1/10,检测时间一般不小于10min。
累积流量误差(EQ)按下式计算:
EQ=
×100%
式中:
——积算仪累积流量示值;
——积算仪累积流量理论计算值。
将检测数据填入下表
输入信号
积算
时间
()
积算
标准值()
仪表显示值()
误差
(%)
差压信号
(mA)
温度信号
(mA/Ω)
压力信号
(mA)
初始值
终止值
差值
8.2.1.4.3补偿参量检测
a、试验点取零点、0.25Amax、0.5Amax、0.75Amax、Amax。
注:
1、Amax为模拟输入信号的上限值。
2、对于温度信号采用热电阻和热电偶的,Amax取设计任务书温度上限。
b、按选取检测点,积算仪作一次测量。
c、按下式计算每个检测点误差(EAi)。
EAi=
×100%
式中:
——检定点积算仪示值;
——检定点输入信号对应的理论计算值;
——输入信号对应的理论计算的最大值。
d.将检测数据填入下表
试验点
零点
0.25Amax
0.5Amax
0.75Amax
Amax
第一
通道
理论计算值
实测值
误差(%)
第二
通道
理论计算值
实测值
误差(%)
第三
通道
理论计算值
实测值
误差(%)
8.2.2成套检测方法(适用于一体式二次装置)
在确认被检测的标准节流式流量计的变送器及流量计算机中的设置与参数设置清单对应参数一致后,使用标准温度信号发生器(温度校验仪)、标准压力信号发生器(压力校验仪)及标准差压信号发生器(差压校验仪)同时施加标准温度、压力及差压物理信号参照JJG1003-2016中7.3.2.1的规定进行。
方法如下:
a.二次装置通电预热10min。
b.检测点:
建议取流量范围对应的差压变送器输入信号的量程下限、0.25倍、0.5倍、0.75倍、1倍量限附近;具有压力、温度补偿功能的以上检测点是在设计状态下,另外应在压力不变,温度在设计范围内任取两点,流量为最大;温度不变,压力在设计范围内任取两点,流量为最大情况下分别进行检测。
c.按选取检测点,作一次测量。
d.按下式计算每个流量点的误差(Ei)。
Ei=
×100%
式中:
——该流量检测点的流量积算仪示值;
——该流量检测点的流量的理论计算值。
注:
的计算应根据标准节流件的型式及被测介质在检定点的操作条件,依据国家有关标准和计量检定规程进行计算(或使用通过法定计量检定单位认证的计算软件进行计算)。
介质物性值计算应符合JJG1003-2017附录A.2的规定。
E.将检测数据填入下表
差压信号
(Pa)
温度信号
(℃)
压力信号
(MPa)
标准值
()
仪表显示值
()
误差
()
9复检时间间隔建议
流量计的复检周期通常不应超过1年。
复检时,应提供该周期内所有期间核查的实验记录。
附录A不确定度评定
A.1标准节流式流量计瞬时工况体积与质量流量不确定度计算
对于标准节流式流量计瞬时工况体积与质量流量的相对扩展不确定度Urel(qm)与Urel(qv)按式(A.1)计算
(A.1)
式中:
urel(C)──流出系数相对标准不确定度,对于经系数检定的按证书取值,对于几何检定的因节流件型式、β及ReD不同而略有差异:
当上游或下游直管段长度等于或大于GB/T2624.2-2006、GB/T2624.3-2006表3或GB/T2624.4-2006表1中A栏规定的“零附加不确定度”的值时,流出系数的标准不确定度按下面给出的值取值;
当上游或下游直管段长度短于GB/T2624.2-2006、GB/T2624.3-2006表3或GB/T2624.4-2006表1中A栏规定的“零附加不确定度”的值,而等于或大于B栏中规定的“0.5%附加不确定度”的值时,流出系数的标准不确定度应在下面给出值上算数相加0.25%;
标准孔板:
当0.1≤β<0.2时为0.5(0.7-β)%,当0.2≤β≤0.6时为0.25%,
当0.6<β≤0.75时为0.5(1.667β-0.5)%;
当D<71.12,应附加0.45(0.75-β)(2.8-D/25.4)%的不确定度(D取mm);
当β>0.5且ReD<10000时,应附加0.25%的不确定度;
标准喷嘴:
当0.3≤β<0.6时为0.4%,当0.6≤β≤0.8时为0.5(2β-0.4%);
长径喷嘴:
当0.2≤β≤0.8时为1%;
“铸造”收缩段经典文丘里管:
0.35%;
机械加工收缩段经典文丘里管:
0.5%;
粗焊铁板收缩段经典文丘里管:
0.75%;
文丘里喷嘴:
0.5(1.2+1.5β4)%
urel(ɛ)──可膨胀性系数相对标准不确定度(仅气体有),因节流件型式不同而略有差异
标准孔板为1.75(Δp/P1)%;
标准喷嘴、长径喷嘴为(Δp/P1)%;
“铸造”收缩段经典文丘里管、机械加工收缩段经典文丘里管、粗焊铁板收缩段经典文丘里管、文丘里喷嘴为0.5(4+100β8)(Δp/P1)%
注:
Δp、P1应为相同单位;
urel(D)──测量管内径的相对标准不确定度,对于孔板、喷嘴其值为0.2%,对于文丘里管为0.28%;
urel(d)──开孔直径的相对标准不确定度,对于孔板、喷嘴其值为0.035%,对于文丘里管为0.07%;
urel(ΔP)──差压测量相对标准不确定度,按A.1.1确定;
urel(ρ1)──操作条件下被测介质密度测定相对标准不确定度,按A.1.2确定。
A.1.1差压测量不确定度计算
目前差压测量经常使用智能变送器,其特点是在10%至100%满量程内,其准确度等级或误差或不确定度是实际的值,小于10%满量程为引用误差。
当测量值在10%至100%满量程内,用式(A.2)计算不确定度。
…………………………………………(A.2)
式中:
Urel(ΔP)──差压变送器测量差压相对扩展不确定度,取自检定证书或变送器准确度等级。
当测量值小于10%满量程或差压仪表不是智能变送器时,用式(A.3)估算。
…………………………………(A.3)
式中:
ξΔP──差压仪表准确度等级;
ΔPK──差压仪表量程,单位为帕斯卡(Pa)。
A.1.2操作条件下密度测定不确定度计算
操作条件下的密度可以用密度计安装于计量点上在线实测,也可以根据相应平面处的静压、温度等特性资料进行计算。
用密度计安装于计量点上在线实测时,密度测量的相对标准不确定度取决于密度计的精度等级;根据相应平面处的静压、温度等特性资料进行计算时,密度测量的相对标准不确定度按下面规定的方法计算。
对于气体,标准相对不确定度按式(A.4)计算。
(A.4)式中:
urel(M)──被测介质摩尔质量测定相对标准不确定度,可取值0.15%;;
urel(Z1)──被测介质压缩因子测定相对标准不确定度,对于天然气可取值0.05%,对于其他气体可取值0.1%;
urel(T1)──被测介质操作条件下热力学温度测量相对标准不确定度,按A.1.3确定;
urel(P1)──被测介质操作条件下上游侧取压孔绝对压力测量相对标准不确定度,按A.1.4确定。
对于蒸汽,标准相对不确定度用下式计算。
(A.5)
式中:
——蒸汽密度计算方法的标准相对不确定度,取值0.05%。
A.1.3操作条件下温度测量不确定度计算
温度测量经常使用智能变送器,其特点是在10%至100%满量程内,其准确度等级或误差或不确定度是实际的值,小于10%满量程为引用误差。
当测量值在10%至100%满量程内,用下列各式计算不确定度:
…………………………………… (A.7)
………………………………(A.8)
…………………………………………… (A.9)
………………………………… (A.10)
式中:
uC(t1)──温度测量合成标准不确定度,单位为摄氏温度(℃);
U(ta)──温度变送器测量扩展不确定度,单位为摄氏温度(℃);
U(tb)──电阻准确度等级对应的扩展不确定度,单位为摄氏温度(℃);
E(ta)──温度变送器检定证书或说明书中的准确度等级或误差;
△t──温度测量量程,单位为摄氏温度(℃);
E(tb)──电阻准确度等级对应的扩展不确定度,单位为摄氏温度(℃);
t1──测量温度,单位为摄氏温度(℃)。
当测量值小于10%满量程或温度仪表不是智能变送器时,用式(A.11)估算。
…………………………………………………………(A.11)
式中:
ξT──温度测量准确度等级;
Ti──温度测量值,单位为开(K)。
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- 标准 节流 流量计 现场 检测 技术规范