JJG 1132-2017熱式氣體質(zhì)量流量計

中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程熱式氣體質(zhì)量流量計2017-02-28發(fā)布2017-05-28實施I 1范圍 2引用文件 3術語和計量單位 3.2計量單位 4概述 4.1用途和工作原理 4.2構造 5計量性能要求 5.1準確度等級 5.2引用誤差 5.3重復性 6通用技術要求 6.1隨機文件 6.2外觀 6.3密封性 7計量器具控制 7.1檢定條件 7.2檢定項目和檢定方法 7.3檢定結果處理 7.4檢定周期 附錄A熱式氣體質(zhì)量流量計的類型 附錄B水的飽和蒸汽壓 附錄C檢定證書/檢定結果通知書內(nèi)頁信息與格式 Ⅱ學性、可操作性的原則，依據(jù)JJF1004—2004《流量計量名詞術語及定義》、 流體流量的測量熱式質(zhì)量流量計》、GB/T13609—2012《天然氣取樣導則》、與JJG897—1995中的“量熱式質(zhì)量流量計”部分相比，除編輯性修改外主要技術——增加了“引言”; 取消了“0.1級、0.25級和0.3級”的準確度等級(見5.1):——重復性由“不超過基本誤差限的1/2”改為“不超過最大允許誤差絕對值的1/3”(見5.3);——“流量計的安裝要求”由附錄移到正文(見7.1.5);——將“流量計的檢定周期根據(jù)使用情況確定，但用于貿(mào)易結算的一般不超過1年，其他的檢定周期一般不超過為2年”改為“流量計的檢定周期一般不超過2年”(見7.4);——增加了附錄“熱式氣體質(zhì)量流量計的類型”(見附錄A);——增加了附錄“水的飽和蒸汽壓”(見附錄B); 修改了“檢定證書/檢定結果通知書內(nèi)頁格式”(見附錄C).本規(guī)程的歷次版本發(fā)布情況：1熱式氣體質(zhì)量流量計檢定規(guī)程1范圍本規(guī)程適用于熱式氣體質(zhì)量流量計(以下簡稱流量計)的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。本規(guī)程亦適用于質(zhì)量流量控制器的流量計檢定。2引用文件本規(guī)程引用了下列文件：GB3836爆炸性環(huán)境GB4208外殼防護等級(IP代碼)GB17820天然氣GB/T13609天然氣取樣導則GB/T13610天然氣的組成分析氣相色譜法GB50251輸氣管道工程設計規(guī)范凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)程。3術語和計量單位3.1術語本規(guī)程除引用JJF1004的術語外，還使用下列術語。3.1.1熱式氣體質(zhì)量流量計thermalmassgasflowmeters利用熱傳遞原理測量質(zhì)量流量的計量器具。3.1.2標況體積流量normalizedvolumetricflowrate20℃、101.325kPa狀況下的體積流量。3.2計量單位3.2.1流量單位流量計可采用質(zhì)量流量單位或體積流量單位。流量計顯示累積質(zhì)量流量單位應是千克、克，符號：kg、g。流量計顯示瞬時質(zhì)量流量單位可以是千克每小時、千克每分鐘、克每秒等，符號：流量計顯示累積體積流量單位應是標況立方米、標況升、標況毫升，符號：m3、流量計顯示瞬時體積流量單位可以是標況立方米每小時、標況升每分鐘、標況毫升3.2.2壓力單位流量計顯示壓力單位是帕(斯卡)、千帕、兆帕，符號：Pa、kPa、MPa。23.2.3溫度單位4概述4.1用途和工作原理流量計用于氣體流量的測量。流量計工作原理是利用流動的氣體與熱源之間熱量交換原理，在流量計內(nèi)設置熱源，根據(jù)氣體流過熱源時發(fā)生的熱量變化，得到氣體的質(zhì)量流量，和微電子流量計(MEMS流量計),詳見附錄A。5計量性能要求5.1準確度等級流量計在規(guī)定的流量范圍內(nèi)，準確度等級及對應的最大允許誤差應符合表1要求。表1準確度等級和最大允許誤差準確度等級最大允許誤差q?≤q≤qmax士1.0%士2.0%士2.5%qmin≤q<qt士1.0%士3.0%土5.0%注：分界流量q:對應的流量一般為0.2qmx(或者按照產(chǎn)品說明書)。如果量程比大于等于50:1,則q:對應的流量為0.1qmx。5.2引用誤差測量瞬時流量的流量計可采用引用誤差，采用引用誤差時應給出相對流量上限的最大允許誤差，相對流量上限的最大允許誤差見表2。準確度等級最大引用誤差士0.5%FS士2.0%FS5.3重復性6通用技術要求6.1隨機文件流量計應有使用說明書。6.2外觀3量氣體、最大工作壓力、工作溫度范圍、流量范圍、分界流量、準確度等級或引用誤6.2.4流量計顯示的數(shù)字應醒目、整齊，表示功能的文字符號和標識應完整、清晰、流量計表體應不泄漏。7.1檢定條件7.1.1檢定用氣體流量標準裝置(以下簡稱標準裝置)檢定用標準裝置有皂膜式氣體流量標準裝置(主要由皂膜管和配套儀表組成)、標裝置應有有效的檢定證書或校準證書。標準裝置的擴展不確定度(k=2)應不大于流配套儀表如表3所示。表3配套儀表序號儀表名稱技術要求用途1溫度儀表士0.2℃測量標準器處、流量計處氣體溫度2壓力儀表0.1級測量標準器處、流量計處氣體壓力3大氣壓力儀表士0.7hPa測量大氣壓力4濕度計測量氣體相對濕度5計時器士10ms測量檢定時間6計數(shù)器(適用于檢定脈沖輸出流量計)士1累計流量計輸出脈沖7數(shù)字電流表(適用于檢定電流輸出流量計)測量流量計輸出電流7.1.3檢定氣體檢定氣體應無游離水或油等雜質(zhì)存在，且組分或性狀與實際測量介質(zhì)相近。準確度等級不低于1.0級的流量計，在每個流量點的每一次檢定過程中，氣體的溫4度變化應不超過±0.5℃。在每個流量點的檢定過程中，壓力波動應不超過±0.5%,7.1.4.1環(huán)境溫度應為(5～40)℃;環(huán)境相對濕度應≤93%;大氣壓力一般為(86～106)kPa。7.1.4.2交流電源電壓應為(220士22)V,電源頻率應為(50±2.5)Hz。也可根據(jù)7.1.5流量計安裝7.1.6測量時間每次測量時間應不少于標準裝置允許的最短測量時間7.1.7標準裝置累積脈沖數(shù)7.2檢定項目和檢定方法7.2.1檢定項目表4檢定項目一覽表檢定項目首次檢定后續(xù)檢定使用中檢查隨機文件和外觀十十十密封性十十十相對示值誤差或引用誤差十十十重復性十十十注：“十”表示需檢定、檢查。7.2.2隨機文件和外觀檢查必要時檢查隨機文件，應符合6.1要求。用目測方法檢查流量計外觀，應符合6.2JJG1132—20175要求。7.2.3密封性檢查按7.1.5和流量計使用說明書要求，安裝流量計到標準裝置上，在零流量狀態(tài)下，觀察壓力測量儀表示值不變。7.2.4示值誤差或引用誤差檢定7.2.4.1檢定流量點及每個流量點檢定次數(shù)檢定流量點至少應包含qmx、0.5qmx、qt和qmin。準確度等級為0.5級，且流量范圍度大于20:1的流量計，應增加0.15qmx。除qmn、9max和q?應分別控制在(1～1.1)qmin、(1～1.1)q:和(0.9～1)qmax外，其他流量點均應在設定流量的±5%內(nèi)。每個流量點的檢定次數(shù)應不少于3次。7.2.4.2檢定方法連接流量計信號輸出端子至計數(shù)器(或數(shù)字電流表)輸入端子。接通計時器、計數(shù)器(或數(shù)字電流表)和流量計電源，按流量計使用說明書中的方法檢查流量計參數(shù)設置。將標準裝置流量調(diào)到0.7qmx～qmx,至少流通5min,直至氣體溫度、壓力和流量下面分別以皂膜式氣體流量標準裝置和標準表法氣體流量標準裝置檢定流量計程序a)皂膜標準裝置檢定流量計皂膜標準裝置檢定流量計示意圖如圖1所示。按檢定流量點和一次檢定時間選擇皂膜管容積。調(diào)節(jié)流量到第一個檢定流量點，運行至氣體狀態(tài)穩(wěn)定。擠壓膠球，皂液形成皂膜，進氣壓力推動皂膜勻速上升，試運行數(shù)次。計時器、計數(shù)器(或數(shù)字電流表)清零。擠壓膠球成膜，當皂膜升到下刻線時，同時啟動計時器及計數(shù)器(或數(shù)字電流表)。當皂膜升到上刻線時，同時停止計時器及計數(shù)器(或數(shù)字電流表)。記錄計時器測量時間、流過皂膜管的氣體累積流量、溫度、壓力、計數(shù)器累計流量計輸出的脈沖數(shù)(或數(shù)字電流表測量流量計輸出的電流值)。完成第一個流量點的一次檢定。重復以上過程至少2次，完成第一個流量點的檢定。按檢定流量點調(diào)節(jié)流量，重復下一流量點的檢定。重復以上過程，完成所有流量點的檢定。皂膜流量裝置皂膜流量裝置氣源O流量計圖1皂膜標準裝置檢定流量計示意圖6b)標準表法標準裝置檢定流量計調(diào)節(jié)流量到檢定流量點，運行至氣體狀態(tài)穩(wěn)定。計時器、計數(shù)器(或數(shù)字電流表)清零。同時啟動標準裝置和計數(shù)器(或數(shù)字電流表)進行測量，按標準裝置操作規(guī)范運行一段時間后，同時停止標準裝置和計數(shù)器(或數(shù)字電流表)測量。記錄計時器測量時間、流過標準裝置的氣體累積流量、溫度、壓力、計數(shù)器累計流量計輸出的脈沖數(shù)(或數(shù)字電流表測量流量計輸出的電流值)。完成第一個檢定流量點的一次誤差檢定。重復以上過程至少2次，完成第一個流量點的檢定。按檢定流量點調(diào)節(jié)流量，重復下一流量點的檢定。重復以上過程，完成所有流量點的檢定。7.2.5數(shù)據(jù)處理7.2.5.1流量計相對示值誤差計算第i流量點第j次檢定流量計的相對示值誤差按式(1)計算。E——第i流量點第j次檢定流量計的相對示值誤差；Q;;——第i流量點第j次檢定流量計累積流量；(Q?);——第i流量點第j次檢定標準裝置累積流量；qy——第i流量點第j次檢定流量計瞬時流量；(q?);——第i流量點第j次檢定標準裝置的瞬時流量。皂膜標準裝置檢定流量計(Q,);按式(2)計算。V——第i流量點第j次檢定標準裝置顯示的氣體累積體積流量；T?——標況的溫度，293.15K;po——標況的壓力，101325Pa;p——第ipa——第i流量點第j流量點第j流量點第j次檢定標準裝置處氣體的絕對壓力，Pa;次檢定標準裝置狀況下檢定氣體的飽和蒸汽壓，Pa;次檢定氣體相對濕度；T——第i流量點第j次檢定標準裝置處氣體的溫度，K。標準表法標準裝置檢定流量計(Q,),按式(3)計算。(qs);按式(4)計算。7t;——第i流量點第j次檢定時間。第i流量點流量計的相對示值誤差按式(5)計算。E第i流量點流量計的示值誤差，%;n——第i流量點的檢定次數(shù)。流量計的相對示值誤差確定：分別取qt≤q≤qmx和qmin≤q<q:內(nèi)各流量點相對示值誤差絕對值的最大值。流量計的相對示值誤差計算結果應符合5.1要求。7.2.5.2流量計引用誤差計算第i流量點第j次檢定流量計的引用誤差按式(6)計算。第i流量點流量計的引用誤差按式(5)計算。流量計的引用誤差取流量點中引用誤差絕對值的最大值。7.2.5.3流量計重復性計算按式(7)、式(8)計算流量計重復性。(E,);第i流量點n次檢定流量計重復性，%.E,——流量計重復性，%;[(E,):]mx——對給出準確度等級的流量計分別取q≤q≤qmx和qmin≤q<qt內(nèi)各流量點重復性最大值；對給出引用誤差的流量計取流量點中重復性流量計重復性計算結果應符合5.3要求。7.3檢定結果處理經(jīng)檢定合格的流量計發(fā)給檢定證書。經(jīng)檢定不合格的流量計發(fā)給檢定結果通知書，并注明不合格項目。7.4檢定周期流量計的檢定周期一般不超過2年。8附錄A熱式氣體質(zhì)量流量計的類型A.1毛細管/熱分流熱式氣體質(zhì)量流量計(CTMF流量計)圖A.1所示為基本型毛細管熱式氣體質(zhì)量流量計。加熱器可以和氣流上游溫度傳感器、氣流下游溫度傳感器組合在一起，加熱器可以是單獨設置在兩個溫度傳感器中間，由一個恒定電源提供熱量；也可以是兩個自加熱溫度傳感器。當氣體靜止時，兩個溫度傳感器測得的溫度相同；當氣體流動時，兩個溫度傳感器之間的溫差與氣體質(zhì)量流量成正比，溫差信號由橋路測量，經(jīng)放大器處理，輸出流量信號。a)兩個溫度傳感器和單獨的加熱器b)兩個自加熱的溫度傳感器圖A.1基本型毛細管熱式氣體質(zhì)量流量計1—上游溫度傳感器T?;2—下游溫度傳感器T?;3—上游溫度傳感器T,(帶加熱器);4—下游溫度傳感器T?(帶加熱器);5—恒定電源P;6—加熱器；7—橋路；8—放大器；9—流量信號輸出[通常為0V～5V(DC)或4mA～20mA]圖A.2典型的毛細管熱式氣體質(zhì)量流量計9A.2插入法熱式氣體質(zhì)量流量計(ITMF流量計)圖A.3所示是典型的插入法熱式氣體質(zhì)量流量計，有兩個溫度傳感器，一定量的加熱功率施加至其中一個溫度傳感器上，使其溫度升高至被測值(T?)。另一個溫度傳感器測量氣體溫度(T?),根據(jù)溫差和加熱功率確定氣體的質(zhì)量流量。加熱功率、溫差和質(zhì)量流量之間的關系稱為金氏定律，用式(A.1)表示K?,K,插入法流量計系數(shù)，取決于溫度傳感器幾何尺寸、氣體熱導率、黏度K?——插入法流量計系數(shù)，與雷諾數(shù)有關；△T——溫差(△T=T?-T?),K;在實際應用中，插入法熱式氣體質(zhì)量流量計有恒功率法、恒溫差法。A.2.1恒功率法測量溫差時，保持加熱功率恒定，見圖A.4。式(A.1)簡化為式(A.2),△T=K?+K?×(qm)*(A.2)K?,Ks,K?——恒功率法流量計系數(shù)。A.2.2恒溫差法加熱功率變化時，通過橋路保持加熱的溫度傳感器與測量氣體溫度的溫度傳感器之間的溫差保持恒定，見圖A.5。式(A.1)簡化為式(A.3)。P=△T×[K?+K?×(qm)K?]恒溫差法流量計系數(shù)。K?,K?,K?——恒溫差法流量計系數(shù)。圖A.5恒溫差法簡圖R?一電阻1;R?—電阻2;A—放大器A.3微電子熱式氣體質(zhì)量流量計(MEMS流量計)典型的微電子熱式氣體質(zhì)量流量計由表體和MEMS流量芯片(加熱器及溫度傳感器)組成，