JJF(冀) 136-2017 标准表法液化天然气加气机检定装置.pdf

JJF（冀）136-2017 标准表法液化天然气 加气机检定装置 Master Meter Method Verification Device of Liquefied Natural Gas Dispenser 2017-10-23 发布 2017-12-31 实施 JJF（冀）136-2017 标准表法液化天然气 加气机检定装置 Master Meter Method Verification Device of Liquefied Natural Gas Dispenser 本规范经河北省质量技术监督局与 2017 年 10 月 23 日批准，并自 2017 年 12 月 31 日起实施。 归 口 单 位归 口 单 位：河北省质量技术监督局 起 草 单 位起 草 单 位：河北省计量监督检测研究院 参加起草单位参加起草单位：邢台市计量测试所 本规范技术条文委托起草单位负责解释 JJF(冀) 136-2017 JJF（冀）136-2017 本规范主要起草人： 马彦明（河北省计量监督检测研究院） 曾 武（河北省计量监督检测研究院） 毕立新（河北省计量监督检测研究院） 参加起草人： 王赞凯（河北省计量监督检测研究院） 李 涛（邢台市计量测试所） 高俊令（河北省计量监督检测研究院） 宋学林（河北省计量监督检测研究院） 毛建宏（河北省计量监督检测研究院） JJF（冀）136-2017 I 目 录 目 录 . I 引 言 . II 1 范围 . 1 2 引用文件 . 1 3 术语和计量单位 . 1 3.1 术语 . 1 3.2 计量单位 . 2 4 概述 . 2 4.1 构造 . 2 4.2 原理 . 2 5 计量特性 . 3 5.1 扩展不确定度 . 3 5.2 重复性 . 3 5.3 流量范围 . 3 5.4 密封性 . 3 6 校准条件 . 3 6.1 校准装置要求 . 3 6.2 校准介质 . 4 6.3 校准环境条件 . 4 7 校准项目和校准方法 . 4 7.1 校准项目 . 4 7.2 校准方法 . 4 8 校准结果表达 . 7 8.1 示值误差 . 7 8.2 重复性 . 8 8.3 不确定度 . 8 9 复校时间间隔 . 10 附录 A 校准记录参考格式 . 11 附录 B 校准证书内页参考格式 . 12 附录 C 不确定度分析示例 . 13 JJF（冀）136-2017 II 引 言 本规范参照国家计量检定规程 JJG1114-2015液化天然气加气机并结合我国标准表法液化天然气加气机检定装置的生产、使用和校准现状进行制订，主要的技术指标与国家计量检定规程、技术规范相一致。 本规范所用术语，除在本规范中专门定义的外，均采用 JJF1001-2011通用计量术语及定义和 JJF1004-2004流量计量名词术语及定义 。 根据 JJF1071-2010国家计量校准规范编写规则 ，本规范将标准表法液化天然气加气机检定装置的示值相对误差和重复性作为计量校准的主要项目。 本规范是首次制订使用。 JJF（冀）136-2017 1 标准表法液化天然气加气机检定装置 1 范围 本校准规范适用于标准表法液化天然气加气机检定装置的校准。 2 引用文件 JJG1038-2008 科里奥利质量流量计 JJG1114-2015 液化天然气加气机 GB/T 18442.1 固定式真空绝热深冷压力容器 第 1 部分：总则 GB/T 25986 汽车用液化天然气加注装置 凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。 3 术语和计量单位 3.1 术语 3.1.1 标准表法液化天然气加气机检定装置 Master Meter Method Verification Device of Liquefied Natural Gas Dispenser 采用标准表法原理，对液化天然气加气机进行检定或校准的计量标准装置（以下简称检定装置） 。检定装置一般由试验管路系统、标准流量计（包括液相和气相流量计） 、安全阀以及辅助设备等组成，标准流量计一般采用科里奥利质量流量计。 3.1.2 LNG 储罐 LNG gas vessel 用于储存和供应 LNG 燃料的真空绝热深冷压力容器，其技术指标应符合GB/T 18442.1 的要求。 3.1.3 加气口 filling receptacle 与加气机的加气枪连接后使低温介质进入检定装置的连接部件。 3.1.4 回气口 reclaiming receptacle 与加气机的回气枪连接后用于回收检定装置中余气的连接部件。 3.1.5 加气枪 dispenser nozzle 检定装置上用于连接加气机循环口或储罐加气口， 且符合 GB/T 25986 要求的手工操作专用工具。 3.1.6 回气枪 reclaiming nozzle JJF（冀）136-2017 2 检定装置上用于连接储罐回气口， 且符合 GB/T 25986 要求的手工操作专用工具。 3.1.7 放气阀 exhaust valve 检定装置上用于检定完成后排放检定装置中剩余气体的阀门。 3.2 计量单位 质量：千克，kg； 流量：千克每分钟，kg/min； 密度：千克每立方米，kg/m3； 压力：兆帕，MPa； 温度：摄氏度，。 4 概述 4.1 构造 液化天然气加气机检定装置主要由标准流量计、数据采集系统、管路系统、压力表、安全阀、加气枪以及金属软管等组成。 4.2 原理 检定装置采用标准表法原理，即流体力学连续性原理，将标准流量计和被检流量装置串联在同一管道上， 使流体在相同时间间隔内连续通过标准流量计和被检流量装置， 由标准流量计给出标准流量值， 与被检流量装置输出的流量值比较，计算被检流量装置的误差。 图 1 加气过程检定 检定装置对加气机气液相流量计同时检定工作原理，如图 1，对液相流量计单独检定工作原理，如图 2。加气机与检定装置采用快装方式相串联，检定回路JJF（冀）136-2017 3 由加气站储罐、输送系统、加气机、检定装置、汽车储罐等部分组成，可以在汽车加气过程中实现对加气机的检定。 图 2 液相流量计检定 5 计量特性 5.1 扩展不确定度 检定装置的扩展不确定度一般不超过 0.3%（k=2） 。 5.2 重复性 检定装置的测量重复性一般不超过 0.15%。 5.3 流量范围 检定装置的质量流量范围为 8 kg/minQ80kg/min。 5.4 密封性 检定装置在最大工作压力下保持 5min，各部件连接处应无泄漏现象发生。 6 校准条件 6.1 校准装置要求 6.1.1 选用电子天平为主标准器，其技术指标见表 1。 表 1 电子天平技术参数 校准分类 准确度级别 最大称量/kg 液相小流量校准 500 液相大流量校准 800 整机校准 800 6.1.2 校准装置的扩展不确定度（覆盖因子 k=2）应不大于被校检定装置的 1/2。 JJF（冀）136-2017 4 6.1.3 辅助设备 6.1.3.1 储气容器：技术指标满足 GB/T 18442 要求，应有有效期内的特种设备合格证书，且容积大小满足表 2 要求。 表 2 储气容器容积要求 检定流量点 最小容积/L q1 80 q2 250 q3 250 6.1.3.2 压力表：准确度等级不低于 2.5 级。 6.1.3.3 标准砝码：不低于 F2 等级，质量在最大实验气量的 80%100%之间。 6.2 校准介质 校准介质为液氮。 6.3 校准环境条件 6.3.1 环境温度：1530； 6.3.2 相对湿度：35%80%； 6.3.3 交流电源电压： （220 22）V，电源频率： （50 2.5）Hz，也可根据检定装置的要求使用其他电源。 7 校准项目和校准方法 7.1 校准项目 检定装置在不同流量平均值范围内的示值相对误差和重复性。 7.2 校准方法 7.2.1 流量区和流量平均值范围 在所有流量区进行校准，校准次数均为6次，流量平均值范围要求见表3。 表 3 流量平均值范围要求 流量区 检定项目 流量点大小 q1 液相流量计单独校准 20 kg/minQ32 kg/min q2 液相流量计单独校准 32 kg/min Q80 kg/min q3 检定装置整机校准 32 kg/min Q80 kg/min 7.2.2 校准前检查 JJF（冀）136-2017 5 7.2.2.1 外观检查 检查检定装置的铭牌，铭牌应注明制造厂名、产品名称、型号规格、制造日期、出厂编号、流量范围、准确度等级、最大工作压力、电源电压、防爆标识等；检定装置最小质量变量应不超过 0. 001 kg。 7.2.2.2 密封性检查 将检定装置的加气枪与加气机循环口相连接， 通过加气机向检定装置加入少量介质， 然后断开与加气机连接， 介质缓慢气化过程中检定装置内压力不断增加，通过控制放气阀，当检定装置内压力达到 1.0MPa1.5MPa 时，关闭放气阀，保持 5min，查看检定装置各部件连接处有无泄漏现象。 7.2.3 校准前准备 7.2.3.1 校准条件应符合 6.1、6.2、6.3 要求。 7.2.3.2 将电子天平和检定装置放置在室内坚硬的平地上，并使其天平接地，将电子天平调置水平，电子天平和检定装置通电预热至规定时间，用标准砝码对电子天平进行校准，检验其是否在最大允许误差范围内。 7.2.3.3 将储气容器平稳放置在电子天平上。 7.2.4 过程控制 7.2.4.1 校准过程中流量通过供气装置控制。 7.2.4.2 校准过程中同一流量区六次校准流量变化量不超 5%。 7.2.4.3 检定装置单次连续通过流体时间应不少于 1.5min。 7.2.5 q1和 q2流量区液相校准 7.2.5.1 初始状态下，如图 3 所示，所有连接处于断开状态，所有阀门保持关闭。 图 3 液相校准原理 7.2.5.2 预冷流程 a）罐体预冷：加气枪1连接预冷口，加气机开始加气，当罐体充分预冷后，JJF（冀）136-2017 6 关闭加气机，取下加气枪1，吹扫各连接部件，待电子天平数值显示稳定后清零。 b）检定装置预冷：如图3所示，加气枪1与检定装置加气口连接，加气枪2与校准装置加气口连接，外排口与加气机循环口连接，开启阀门1，加气机加气开始预冷流程，至检定装置显示满足检定要求时，关闭阀门1，加气机自动停止加气，记录检定装置液相初始累积流量示值ijzym1。 7.2.5.3 加气流程 开启阀门2，加气机开始加气，加气1.5min后，关闭阀门2，加气机自动停止加气，记录检定装置液相终止累积流量示值ijzym2。 7.2.5.4 称量流程 断开外排口与加气机循环口，加气枪2与加气机循环口连接，开启阀门1，放空储气容器阀门2至加气口间的气体，吹扫校准装置各连接处，静置至电子天平读数稳定后记录电子天平示值ijbm。 7.2.5.5 妥善处理储气容器内气体，完成一次校准流程。 7.2.5.6 在q1和q2流量区按以上流程各重复校准6次。 7.2.6 整机校准 7.2.6.1 初始状态下，如图 4 所示，所有连接处于断开状态，所有阀门保持关闭。 图 4 整机校准原理 7.2.6.2 预冷流程 a）罐体预冷：加气枪1连接预冷口，回气枪2连接校准装置回气口，回气枪1连接检定装置回气口，加气机开始加气，开启校准装置回气阀，当检定装置显示气相流速稳定后取下回气枪1， 关闭加气机， 关闭校准装置回气阀， 取下回气枪2，加气枪1，记录检定装置气相初始累积流量示值ijzqm1，吹扫各连接部件，待电子天平数值显示稳定后清零。 JJF（冀）136-2017 7 b）检定装置预冷：加气枪1与检定装置加气口连接，加气枪2与校准装置加气口连接，外排口与加气机循环口连接，开启阀门1，加气机开始预冷，至检定装置显示满足检定要求时，缓慢关闭阀门1，加气机自动停止加气，记录检定装置液相初始累积流量示值ijzym1。 7.2.6.3 加气流程 开启阀门2，加气机开始加气，回气枪2连接校准装置回气口，回气枪1连接检定装置回气口，开启回气阀，加气1.5min后，取下回气枪1，关闭回气阀，记录检定装置气相终止累积流量示值ijzqm2，关闭阀门2，加气机自动停止加气，记录检定装置液相终止累积流量示值ijzym2。 7.2.6.4 称量流程 断开外排口与加气机循环口，加气枪2与加气机循环口连接，开启阀门1，放空储气容器阀门2至加气口间的气体，吹扫校准装置各连接处，静置至电子天平读数稳定后记录电子天平示值ijbm。 7.2.6.5 妥善处理储气容器内气体，完成一次校准流程。 7.2.6.6 按以上流程重复校准6次。 8 校准结果表达 8.1 示值误差 8.1.1 空气浮力修正系数 cf按（1）式计算 11mfc （1） a为校准环境下空气密度，kg/m3； 为校准环境下使用液体密度，kg/m3； m为校准电子天平使用的标准砝码密度，kg/m3。 8.1.2 单次示值相对误差 采用（3）式计算检定装置单次示值相对误差： ）（）（ijzqijzqijzyijzyijzmmmmm1212 （2） %100ijbfijbfijzijmmcmcmE （3） JJF（冀）136-2017 8 式中： ijzm为第i流量区校准中第j次检定装置的净加气量，kg； ijmE为第i流量区校准中第j次的示值相对误差，%； ijbm为第i流量区校准中第j次电子天平示值，kg； ijzym1为第i流量区校准中第j次检定装置采集的液相初始累积流量示值，kg； ijzym2为第i流量区校准中第j次检定装置采集的液相终止累积流量示值， kg； ijzqm1为第i流量区校准中第j次检定装置采集的气相初始累积流量示值，kg； ijzqm2为第i流量区校准中第j次检定装置采集的气相终止累积流量示值， kg。 8.1.3 在某一流量区 6 次校准完成后，取 6 次示值相对误差的平均值作为该流量区的示值相对误差。 njijmimEnE11 （4） 8.2 重复性 1)(12nEEEnjimijmir （5） 8.3 不确定度 8.3.1 数学模型 bzqzymmmE 根据数学模型，求得灵敏系数为： 11zymEC 12zqmEC 13bmEC 8.3.2 校准装置准确度引入的不确定度分量 校准装置扩展不确定度为Urel=0.1%（k=2），由此引入的标准不确定度分量为： 0.05%1002)(relbUmu （6） 8.3.3 检定装置引入的不确定度分量 JJF（冀）136-2017 9 8.3.3.1 检定装置的测量重复性引入的相对标准不确定度分量 6)(i - r1Emuz （7） 8.3.3.2 检定装置的液相最小质量变量引入的相对标准不确定度分量 检定装置的液相最小质量变量为1x，根据规范有： %100)(29. 02)(min1212ijzyijzyxzmmmu （8） 式中，min12)(ijzyijzymm为第i流量区中检定装置液相流量计测得最小差值。 8.3.3.3 检定装置的气相最小质量变量引入的相对标准不确定度分量 检定装置的气相最小质量变量为2x，根据规范有： %100)(29. 02)(min1223ijzqijzqxzmmmu （9） 式中，min12)(ijzqijzqmm为第i流量区中检定装置气相流量计测得最小差值。 8.3.3.4 检定装置标准流量计至校准装置间的管路因介质初末状态不一致带来的质量变化引入的相对标准不确定度分量 检定装置液相标准流量计至校准装置间的管路在检定初始状态至终止状态的温度不一致引起的密度差为c，管路容积为V，由此引入的相对标准不确定度分量为： %100)()(min4ijzczmVmu （10） 式中：min)(ijzm为第i流量区校准中检定装置的净加气量最小值，kg。 8.3.4 相对合成标准不确定度 )()()()()()(223422132222221122122bzzzziicmuCmuCmuCmuCmuCxuCu 注： 如果检定装置最小质量变量引入的标准不确定度分量远小于重复性引入的标准不确定度分量，可不考虑最小质量变量引入的不确定度分量。 8.3.5 扩展不确定度 crelukU 其中 k=2 。 JJF（冀）136-2017 10 任意流量点下的Urel不得超过0.3%。 9 复校时间间隔 建议液化天然气加气机检定装置的复校时间间隔不超过 1 年。 JJF（冀）136-2017 11 附录 A 校准记录参考格式 JJF（冀）136-2017 12 附录 B 校准证书内页参考格式 证书编号： 本次校准所依据的技术文件（代号、名称） 校准环境条件及地点： 温度 地点 湿度 大气压力 检定介质 校准使用的计量标准装置： 名称 测量范围 不确定度/准确度/最大允许误差 计量标准 证书号 有效期至 校准使用的主要计量标准器： 名称 测量范围 不确定度/准确度/最大允许误差 检定/校准证书编号 有效期至 校准结果 1.校准介质： 2.流量范围： 3.K 系 数 液相流量计系数： 气相流量计系数： 4.外观检查： 5.密 封 性： 6.测量结果不确定度 液相校准不确定度： 整机校准不确定度： JJF（冀）136-2017 13 附录 C 不确定度分析示例 C.1 概述 C.1.1 被校检定装置 名 称：液化天然气（LNG）加气机检定装置 测 量 范 围： （080）kg/min 扩展不确定度：不超过 0.3%（k=2） C.1.2 校准用设备 名 称：质量法气体流量校准装置 扩展不确定度：Urel=0.1%（k=2） C.1.2.1 主标准器 电子天平 最大称量：1000kg 实际分度：d=2g C.1.2.2 配套设备 储气容器：410L 压 力 表：2.5 级 标准砝码：F2 级 C.1.3 校准结果 试验数据见表 C.1。 表 C.1 校准结果 注：空气浮力修正系数 cf按（C.1）式计算 在校准过程中环境温度为26，对应的3/269. 1mkg，校准用标准砝码，其密度3/7940mkgm，校准用液氮密度3/693mkg。 JJF（冀）136-2017 14 0017. 111mfc （C.1） C.2 数学模型 bzqzymmmE 根据数学模型，求得灵敏系数为： 11zymEC 12zqmEC 13bmEC C.3 不确定度分量 C.3.1 校准装置准确度引入的不确定度分量 校准装置扩展不确定度为Urel=0.1%（k=2），由此引入的标准不确定度分量为： 0.05%1002)(relbUmu （C.2） C.3.2 各流量区不确定度评定 C.3.2.1 检定装置的测量重复性引入的相对标准不确定度分量 检定装置在各流量区的测量重复性引入的相对标准不确定度分量分别为： %049. 06%12. 0)(11zmu （C.3） %037. 06%09. 0)(12zmu （C.4） %047. 06%115. 0)(13zmu （C.5） C.3.2.2 检定装置的液相最小质量变量引入的相对标准不确定度分量 检定装置的液相最小质量变量为1x，根据规范有： %00137. 0%100)(29. 02)(min12121ijzyijzyxzmmmu （C.6） %00081. 0%100)(29. 02)(min12122ijzyijzyxzmmmu （C.7） %00072. 0%100)(29. 02)(min12123ijzyijzyxzmmmu （C.8） 由液相最小质量变量引入不确定度远小于重复性引入不确定度，故忽略不计。 JJF（冀）136-2017 15 C.3.2.3 检定装置的气相最小质量变量引入的相对标准不确定度分量 检定装置的液相最小质量变量为1x，根据规范有： %018. 0%100)(29. 02)(min12133ijzyijzyxzmmmu （C.9） C.3.2.4 检定装置标准流量计至校准装置间的管路因介质初末状态不一致带来的质量变化引入的相对标准不确定度分量 其中管路体积3012. 0mV ，校准时介质温度为-172，管路在校准初末状态前后温差最大为3，对应的密度差为6 kg/m3，由此引入的不确定度分量为 %028. 0%100)()(min41ijzczmVmu （C.10） %017. 0%100)()(min42ijzczmVmu （C.11） %016. 0%100)()(min43ijzczmVmu （C.12） C.4 相对标准不确定度一览表 q1、q2、q3标准不确定度一览表分别见表C.2、C.3、C.4。 表C.2 q1流量区标准不确定度览表 标准不确定度 )(ixu 不确定度来源 不确定度值 灵敏系数iC 合成不确定度分量 )(iixuC )(bmu 校准装置准确度 0.05% -1 0.05% )(11zmu 检定装置测量重复性 0.049% 1 0.049% )(41zmu 状态不一致 0.028% 1 0.028% 表C.3 q2流量区标准不确定度览表 标准不确定度 )(ixu 不确定度来源 不确定度值 灵敏系数iC 合成不确定度分量 )(iixuC )(bmu 校准装置准确度 0.05% -1 0.05% )(12zmu 检定装置测量重复性 0.037% 1 0.037% )(42zmu 状态不一致 0.017% 1 0.017% 表C.4 q3流量区标准不确定度览表 标准不确定度 )(ixu 不确定度来源 不确定度值 灵敏系数iC 合成不确定度分量 )(iixuC )(bmu 校准装置准确度 0.05% -1 0.05% )(13zmu 检定装置测量重复性 0.047% 1 0.047% )(33zmu 检定装置气相最小质量变量 0.018% -1 0.018% )(43zmu 状态不一致 0.016% 1 0.016% JJF（冀）136-2017 16 C.5 相对合成标准不确定度 %08. 0)()()()(22342211221221111bzziicmuCmuCmuCxuCu （C.13） %06. 0)()()()(22234222112221222bzziicmuCmuCmuCxuCu （C.14） %07. 0)()()()()(2323423213232212321223bzzziicmuCmuCmuCmuCxuCu（C.15） C.6 相对合成标准扩展不确定度 液相校准扩展不确定度：%16. 021creluu，k=2 整机校准扩展不确定度：%14. 023creluu，k=2 河北省 地 方 计 量 校 准 规 范 标准表法液化天然气加气机检定装置 JJF(冀) 136-2017 河北省质量技术监督局发布 * 河北省计量监督检测研究院发行部印刷 石家庄市友谊南大街 175 号 邮政编码 050051 版权所有 不得翻印 * 880mm1230mm 16 开本 字数 9 千字 2017 年 10 月第 1 版 2017 年 10 月第 1 次印刷 印数 1-20 定价：25 元 JJF（冀）136-2017