JJF 1583-2016 标准表法压缩天然气加气机检定装置校准规范-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 5 8 32 0 1 6标准表法压缩天然气加气机检定装置校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rM a s t e rM e t e rM e t h o dV e r i f i c a t i o nF a c i l i t yo fC o m p r e s s e dN a t u r a lG a sD i s p e n s e r 2 0 1 6-1 1-2 5发布2 0 1 7-0 2-2 5实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局标准表法压缩天然气加气机检定装置校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rM a s t e rM e t e rM e t h o dV e r i f i c a t i o nF a c i l i t yo fC o m p r e s s e dN a t u r a lG a sD i s pe n s e rJ J F1 5 8 32 0 1 6 归 口 单 位:全国流量容量计量技术委员会 主要起草单位:重庆市计量质量检测研究院成都华气厚普机电设备股份有限公司 参加起草单位:中国测试技术研究院宁波市计量测试研究院重庆巨创计量设备股份有限公司新疆金康达能源设备有限公司 本规范委托全国流量容量计量技术委员会负责解释J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:王 硕(重庆市计量质量检测研究院)张泽宏(重庆市计量质量检测研究院)张 俊(成都华气厚普机电设备股份有限公司)参加起草人:赵普俊(中国测试技术研究院)马 俊(宁波市计量测试研究院)刘 伟(重庆巨创计量设备股份有限公司)王继洼(新疆金康达能源设备有限公司)J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局目 录引言()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 工作原理(2)5 计量特性(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 校准用介质(3)6.3 校准用设备(3)7 校准项目和校准方法(3)7.1 校准项目(3)7.2 校准方法(3)8 校准结果的表达(7)9 复校时间间隔(7)附录A 校准记录的参考格式(8)附录B 校准证书的(内页)参考格式(1 0)附录C 测量不确定度评定示例(1 1)J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局引 言本规范参照国际法制计量组织(O I ML)的国际建议R 1 3 9:2 0 0 7(E)车用压缩气体燃料测量系统(C o m p r e s s e dg a s e o u s f u e lm e a s u r i n gs y s t e m s f o rv e h i c l e s)和国家计量检定规程J J G9 9 62 0 1 2 压缩天然气加气机、国家计量技术规范J J F1 3 6 92 0 1 2 压缩天然气加气机型式评价大纲,并结合我国标准表法压缩天然气加气机检定装置的生产、使用和校准现状进行制定,主要的技术指标与国际建议、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J J F1 0 0 1 通用计量术语及定义和J J F1 0 0 4 流量计量名词术语及定义。根据J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则,本规范将标准表法压缩天然气加气机检定装置的修正因子作为计量校准的主要项目。本规范为首次发布。J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局标准表法压缩天然气加气机检定装置校准规范1 范围本规范适用于标准表法压缩天然气加气机检定装置的校准。2 引用文件J J G9 9 62 0 1 2 压缩天然气加气机J J F1 3 6 92 0 1 2 压缩天然气加气机型式评价大纲G B1 8 0 4 7 车用压缩天然气O I MLR 1 3 9:2 0 0 7(E)车用压缩气体燃料测量系统(C o m p r e s s e dg a s e o u sf u e lm e a s u r i n gs y s t e m s f o rv e h i c l e s)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 标准表法压缩天然气加气机检定装置 m a s t e rm e t e rm e t h o dv e r i f i c a t i o nf a c i l i t yo f c o m p r e s s e dn a t u r a l g a sd i s p e n s e r采用标准表法原理,对压缩天然气加气机进行检定或校准的计量标准装置(以下简称加气机检定装置)。它包括标准表、计算机系统、压力计、入口阀、出口阀等,标准表一般采用科里奥利质量流量计。同时根据加气机检定装置的测量范围,划分为大、中、小流量加气机检定装置。注:大、中、小流量法加气机检定装置可以单独设计,也可以组合在一起。3.1.2 大流量加气机检定装置 h i g hc a p a c i t yv e r i f i c a t i o nf a c i l i t yo f c o m p r e s s e dn a t u r a lg a sd i s p e n s e r用于检定大流量加气机的加气机检定装置,其最大流量大于7 0k g/m i n。3.1.3 中流量加气机检定装置 m e d i u mc a p a c i t yv e r i f i c a t i o nf a c i l i t yo fc o m p r e s s e dn a t u r a l g a sd i s p e n s e r用于检定中流量加气机的加气机检定装置,其最大流量大于3 0k g/m i n且不大于7 0k g/m i n。3.1.4 小流量加气机检定装置 l o wc a p a c i t yv e r i f i c a t i o nf a c i l i t yo f c o m p r e s s e dn a t u r a lg a sd i s p e n s e r用于检定小流量加气机的加气机检定装置,其最大流量不大于3 0k g/m i n。3.1.5 修正因子 c o r r e c t i o nf a c t o r对加气机检定装置进行校准,并按校准结果对加气机检定装置示值进行修正的数字1J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局因子,其值为校准用设备测量值与被校加气机检定装置示值之比。本规范用F表示。3.2 计量单位3.2.1 质量:千克,符号k g。3.2.2 流量:千克每分钟,符号k g/m i n。3.2.3 压力:兆帕,符号MP a。4 概述4.1 构造加气机检定装置主要由标准表(质量流量计)、计算机系统、压力计、入口阀、出口阀等构成。4.2 工作原理在加气机检定装置中,使用标准表获得通过装置的压缩天然气的质量。工作时,将压缩天然气加气机上的加气枪连接到装置的入口处,装置出口连接到储气容器,使装置与加气机组成一条串联管路。压缩天然气依次经过被检加气机、加气机检定装置,然后注入储气容器。加气机和加气机检定装置同时测量天然气流量(累积流量),比较加气机检定装置测量值和加气机的显示值,即可获得压缩天然气加气机的示值误差。图1为加气机检定装置工作原理示意图。图1 加气机检定装置工作原理示意图5 计量特性在R(1)和R(2)流量区,加气机检定装置修正因子的扩展不确定度(包含因子k=2)应不超过0.3%。注:以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件校准加气机检定装置时的环境条件如下:a)温度:(-1 04 0);b)相对湿度:3 5%8 5%;c)其他影响量:电源、振动、大气中水汽凝结和气流及磁场等因素不得对校准结2J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局果产生影响。6.2 校准用介质校准用介质为压缩空气,其水露点和固体颗粒物符合G B1 8 0 4 7的相关要求。6.3 校准用设备6.3.1 主标准器在有效测量范围内,主标准器示值的扩展不确定度应不超过0.1%。一般选用高准确度级的电子天平作为主标准器,应按照最大称重量的(1.22)倍选择电子天平的最大称量(M a x),天平的最大称重量由加气量、储气容器、管路及支架等总质量确定。电子天平的技术参数参考见表1。表1 电子天平技术参数参考表装置分类准确度级别最大称量(M a x)实际分度(d)小流量加气机检定装置2 5 0k g2g中流量加气机检定装置5 0 0k g5g大流量加气机检定装置8 0 0k g1 0g6.3.2 配套设备a)流量指示仪:准确度等级不低于2.5级。b)储气容器:储气容器必须满足最大工作压力为2 5MP a的压力容器要求,应有有效期内的特种设备合格证书,且容积大小需要满足以下条件:校准小流量加气机检定装置时,储气容器的容积应不小于9 0L;校准中流量加气机检定装置时,储气容器的容积应不小于3 0 0L;校准大流量加气机检定装置时,储气容器的容积应不小于6 0 0L。c)精密压力计:压力范围(04 0)MP a,准确度等级不低于0.4级。d)标准砝码:不低于F 2等级,质量在试验气量的(0.81.0)倍之间。6.3.3 校准用主标准器及配套设备均应有有效的检定/校准证书。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目加气机检定装置在R(1)和R(2)流量区的修正因子。7.2 校准方法7.2.1 校准前检查7.2.1.1 外观检查检查加气机检定装置的铭牌,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、不确定度、最大工作压力、电源电压、工作环境、防爆标识等。检查加气机检定装置的分辨力,其最小质量变量应不超过0.0 0 1k g。注:加气机检定装置应具有整机防爆性能。3J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局7.2.1.2 密封性检查a)将加气机检定装置与高压气源以及校准用设备相连接,如图2所示。b)关闭标准装置中的容器阀门,开启加气机检定装置出口阀,打开加气机检定装置入口阀。c)观察校准用设备上精密压力计示值,当压力值达到(2 12 5)MP a时,关闭加气机检定装置入口阀。d)观察校准用设备上精密压力计示值,并且保持压力5m i n后,再次观察精密压力计示值。e)压力变化不得超过0.2MP a。图2 加气机检定装置校准原理图7.2.2 修正因子校准7.2.2.1 校准前的准备a)将电子天平放置在一平整、稳固的平台或平板上,将电子天平调整至水平位置。将储气容器平稳放置在电子天平上。b)将电子天平和加气机检定装置接通电源,进行电子部件的预热,使之达到平衡、稳定。c)用标准砝码对电子天平进行校准。d)对加气机检定装置进行调零,并将各个流量区的修正因子置1。7.2.2.2 校准流量区及校准次数按两个流量区进行校准,分别是R(1)、R(2)。每个流量区试验次数不低于6次。R(1)的充装压力区间为(02 0)MP a,R(2)的充装压力区间为(1 02 0)MP a。各流量区的充装压力控制范围见表2。注:对于大流量、中流量或者小流量组合在一起的加气机检定装置,应按上述流量区对大流量、中流量或小流量加气机检定装置分别进行校准。表2 充装压力控制范围流量区储气容器起始压力储气容器终止压力R(1)(01)MP a(1 92 0)MP aR(2)(91 1)MP a(1 92 0)MP a4J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局7.2.2.3 校准过程控制在每个流量区的校准过程中,环境温度变化应不超过5,相对湿度变化应不超过1 0%。在每次校准试验过程中,高压气源的压力变化不超过1MP a。7.2.2.4 校准程序a)清除储气容器表面的霜和水。b)按图2连接好加气机检定装置和校准用设备,并应可靠接地。c)打开加气机检定装置出口阀和容器阀门对储气容器进行加气,观察校准用设备上精密压力计示值。当储气容器上压力达到流量区要求的储气容器起始压力时,关闭容器阀门和出口阀,断开接入点。d)将电子天平示值归零(去皮)。e)连接接入点,打开出口阀,记录精密压力计上的初始管路压力示值p1。f)将加气机检定装置示值回零或记录初始值。g)打开容器阀门对储气容器进行充气,观察校准用设备上精密压力计示值。当储气容器上压力达到流量区要求的终止压力时,停止加气。关闭容器阀门,然后记录精密压力计上的终止管路压力示值p2。h)关闭出口阀,断开接入点。i)记录电子天平示值和加气机检定装置示值。7.2.2.5 数据处理a)修正因子计算1)各流量区的修正因子加气机检定装置的修正因子Fi j按式(1)计算:Fi j=(Ms)i jMi j(1)式中:Fi j 第i流量区第j次测量得到的加气机检定装置修正因子;Mi j 第i流量点第j次测量得到的被校加气机检定装置的示值,k g;(Ms)i j 第i流量区第j次测量得到的校准用设备测量值,k g。2)该流量区多次校准后修正因子的平均值作为该流量区的修正因子,见式(2)。Fi=1nnj=1Fi j(2)式中:Fi 第i流量区修正因子的平均值;n 该流量区的测量次数。b)重复性计算在i流量区,修正因子Fi的重复性按式(3)计算。si=1Fi1n-1nj=1(Fi j-Fi)2(3)5J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局 式中:si 在i流量区修正因子Fi的重复性。7.2.3 加气机检定装置修正因子的扩展不确定度7.2.3.1 加气机检定装置引入的相对标准不确定度分量a)计算加气机检定装置修正因子测量重复性引入的相对标准不确定度分量,见式(4)。ur(M1)=sin(4)式中:si 该流量区修正因子的测量重复性;n 测量次数;ur(M1)加气机检定装置修正因子测量重复性引入的相对标准不确定度分量。b)计算加气机检定装置最小质量变量引入的相对标准不确定度分量,见式(5)。ur(M2)=0.2 9 xM(5)式中:x 加气机检定装置的最小质量变量,k g;M 试验中最小用气量,k g;ur(M2)加气机检定装置最小质量变量引入的相对标准不确定度分量。c)计算被校装置标准表后端容积变化引入的相对标准不确定度分量,见式(6)。ur(M3)=pV0.1M(6)式中:p 试验前后管道压力差的最大值,MP a;V 加气机检定装置标准表后端管路容积(含钢管及高压软管),m3;介质标况(2 0、0.1MP a)下密度(k g/m3),一般取1.2 9k g/m3;M 试验中最小用气量,k g;ur(M3)标准表后端管路容积变化引入的相对标准不确定度分量。d)综合以上各分量,得到加气机检定装置引入的不确定度分量,见式(7)。ur(M)=ur(M1)2+ur(M2)2+ur(M3)2(7)式中:ur(M)加气机检定装置引入的相对标准不确定度分量。注:如果最小质量变量引入的不确定度分量小于重复性引入的不确定度分量,可不考虑最小质量变量引入的不确定度分量。如果最小质量变量引入的不确定度分量大于重复性引入的不确定度分量,可不考虑重复性引入的不确定度分量。7.2.3.2 相对合成标准不确定度加气机检定装置修正因子的相对合成标准不确定度按公式(8)计算。ur=u2rM()s+u2r(M)(8)6J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局 式中:ur 加气机检定装置修正因子的相对合成标准不确定度;ur(Ms)校准用设备引入的相对标准不确定度分量。7.2.3.3 扩展不确定度加气机检定装置修正因子的扩展不确定度见式(9)。Ur=kur(9)式中:k 包含因子(k=2);Ur 加气机检定装置修正因子的扩展不确定度。8 校准结果的表达原始记录和校准证书格式见附录A和附录B。9 复校时间间隔建议加气机检定装置的复校时间间隔不超过1年。7J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局附录A校准记录的参考格式校准申请单位申请单位地址装置名称制造单位型号规格装置编号不确定度校准地点环境温度相对湿度校准日期校准人员核验人员校准依据校准所使用的主要计量器具:名 称测量范围编号技术特征证书号有效期至校准结果:1.校准前检查外观检查:密封性检查:2.修正因子的校准(小流量/中流量/大流量;标准表后端管路容积:m3;校准介质:)流量区R初始管路压力p1MP a终止管路压力p2MP a压力差pMP a标准值(Ms)i jk g示值Mi jk g修正因子Fi j修正因子平均值Fi重复性si%R(1)R(2)8J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局 3.加气机检定装置的不确定度:(小流量/中流量/大流量)流量区R不确定度来源(xi)相对标准不确定度ur(xi)/%相对合成标准不确定度/%ur=c2iu2r(xi)相对扩展不确定度/%Ur,k=2R(1)加气机检定装置引入的不确定度分量校准用设备引入的不确定度分量R(2)加气机检定装置引入的不确定度分量校准用设备引入的不确定度分量9J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局附录B校准证书的(内页)参考格式B.1 校准依据:B.2 校准环境条件:环境温度,:相对湿度,%:其他:B.3 校准所用主要标准器具:名称:不确定度:有效期至:年 月 日B.4 校准前检查B.4.1 外观检查:B.4.2 密封性检查:B.5 校准结果(小流量/中流量/大流量;校准介质:)流量区R修正因子Fi修正因子的扩展不确定度/%Ur,k=2R(1)R(2)加气机检定装置的实际值=加气机检定装置示值Fi01J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局附录C测量不确定度评定示例C.1 概述C.1.1 加气机检定装置名称:标准表法压缩天然气加气机检定装置(小流量)不确定度:0.3%(k=2)。C.1.2 校准用设备名称:质量法气体流量标准装置不确定度:0.1%(k=2)。1)主标准器 电子天平 最大称量:3 0 0k g 实际分度:2g2)配套设备 质量流量计 测量范围:(13 0)k g/m i n 准确度等级:0.2级 压缩天然气气瓶 容积:6 5L(3个)最大工作压力:2 0MP a 精密压力计 压力范围:(04 0)MP a 准确度等级:0.4级 标准砝码 标称值:1 0k g(1个)、2k g(3个)准确度等级:F 2级C.1.3 测量结果试验数据见表C.1。表C.1 试验数据流量区R初始管路压力p1MP a终止管路压力p2MP a压力差pMP a标准值(Ms)i jk g示值Mi jk g修正因子Fi j修正因子平均值Fi重复性si%R(1)2 1.42 1.20.22 3.7 2 02 3.7 5 90.9 9 82 1.22 1.10.12 3.3 4 42 3.3 7 30.9 9 92 1.32 1.00.32 3.0 0 42 3.0 4 60.9 9 80.9 9 80.0 6 111J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局表C.1(续)流量区R初始管路压力p1MP a终止管路压力p2MP a压力差pMP a标准值(Ms)i jk g示值Mi jk g修正因子Fi j修正因子平均值Fi重复性si%R(1)2 1.02 0.80.22 3.5 1 22 3.5 5 50.9 9 82 0.82 0.50.32 3.7 6 82 3.7 8 00.9 9 92 0.52 0.10.42 3.9 5 82 4.0 1 20.9 9 80.9 9 80.0 6 1R(2)2 1.82 1.70.11 5.6 2 81 5.6 9 60.9 9 62 1.62 1.601 5.3 5 21 5.3 7 30.9 9 92 1.42 1.30.11 5.0 1 41 5.0 3 60.9 9 92 1.42 1.20.21 5.5 1 21 5.5 4 80.9 9 82 1.12 1.00.11 5.7 6 81 5.7 8 00.9 9 92 1.22 1.10.11 5.3 5 81 5.3 9 50.9 9 80.9 9 80.1 2 6C.2 测量模型C.2.1 数学公式根据修正因子定义,其测量模型见式(C.1):F=MsM(C.1)式中:F 加气机检定装置修正因子;Ms 校准用设备测量值,k g;M 加气机检定装置的示值,k g。C.2.2 相对灵敏系数由于M与Ms不相关,则相对合成标准不确定度见式(C.2):ur(F)=c2r(Ms)u2r(Ms)+c2r(M)u2r(M)(C.2)根据测量模型,得到相对灵敏系数:cr(Ms)=1、cr(M)=-1。C.2.3 不确定度分量由式(C.2)可见,加气机检定装置修正因子F的不确定度来源主要有:a)校准用设备引入的不确定度分量ur(Ms);b)加气机检定装置引入的不确定度分量ur(M)。C.2.4 不确定度评定C.2.4.1 校准用设备引入的不确定度分量ur(Ms)质量法气体流量标准装置的扩展不确定度为0.1%(k=2);其相对标准不确定度见式(C.3):ur(Ms)=0.1%2=0.0 5%(C.3)21J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局C.2.4.2 加气机检定装置引入的不确定度分量ur(M)1.计算加气机检定装置重复性引入的相对标准不确定度分量取加气机检定装置在各流量区修正因子的重复性来计算不确定度分量:对于流量区R(1),见式(C.4):ur(M1)=s1n=0.0 6 1%6=0.0 3%(C.4)对于流量区R(2),见式(C.5):ur(M1)=s2n=0.1 2 6%6=0.0 5%(C.5)2.计算加气机检定装置最小质量变量引入的相对标准不确定度分量加气机检定装置两个流量区的最小质量变量均为0.0 0 1k g,利用试验最小用气量来计算最小质量变量引入的相对标准不确定度分量:对于流量区R(1),其最小用气量为2 3.0 0 4k g,计算过程见式(C.6):ur(M2)=0.2 911 0-32 3.0 0 41 0 0%=0.0 0 13%(C.6)对于流量区R(2),其最小用气量为1 5.0 1 4k g,计算过程见式(C.7):ur(M2)=0.2 911 0-31 5.0 1 41 0 0%=0.0 0 2%(C.7)3.计算加气机检定装置标准表后端管路容积变化引入的相对标准不确定度分量加气机检定装置标准表后端管路容积为0.0 0 04 m3,空气介质 标 况下 密 度 为1.2 9k g/m3。对于流量区R(1),其最小用气量为2 3.0 0 4k g。试验中管道压力差的最大值为0.4MP a,计算过程见式(C.8):ur(M3)=0.40.0 0 041.2 90.12 3.0 0 41 0 0%=0.0 0 7%(C.8)对于流量区R(2),其最小用气量为1 5.0 1 4k g。试验中管道压力差的最大值为0.2MP a,计算过程见式(C.9):ur(M3)=0.20.0 0 041.2 90.11 5.0 1 41 0 0%=0.0 0 7%(C.9)4.计算加气机检定装置引入的相对标准不确定度分量综合以上各分量,加气机检定装置最小质量变量引入的不确定度分量远小于重复性引入的不确定度分量,可不考虑最小质量变量引入的不确定度分量。得到加气机检定装置引入的不确定度分量ur(M)为:对于流量区R(1),见式(C.1 0):ur(M)=0.0 0 7%2+0.0 3%2=0.0 4%(C.1 0)对于流量区R(2),见式(C.1 1):ur(M)=0.0 0 7%2+0.0 5%2=0.0 6%(C.1 1)C.2.5 合成标准不确定度计算J J F1 5 8 32 0 1 6市场监管总局市场监管总局J J F1 5 8 32 0 1 6C.2.5.1 相对标准不确定度一览表见表C.2。表C.2 标准不确定度一览表流量区R符号不确定度分量来源输入量的标准不确定度分量/%相对灵敏系数cr相对标准不确定度分量/%R(1)ur(Ms)校准用设备引入的不确定度0.0 510.0 5ur(M)加气机检定装置引入的不确定度0.0 4-10.0 4R(2)ur(Ms)校准用设备引入的不确定度0.0 510.0 5ur(M)加气机检定装置引入的不确定度0.0 6-10.0 6C.2.5.2 计算相对合成标准不确定度ur(F)标准不确定度各分量互不相关,则加气机检定装置修正因子的相对合成标准不确定度ur(F)为:对于流量区R(1),见式(C.1 2):ur(F)=c2r(Ms)U2r(Ms)+c2r(M)U2r(M)=0.0 5%2+0.0 4%2=0.0 7%(C.1 2)对于流量区R(2),见式(C.1 3):ur(F)=c2r(Ms)U2r(Ms)+c2r(M)U2r(M)=0.0 5%2+0.0 6%2=0.0 8%(C.1 3)C.2.6 计算扩展不确定度取包含因子k=2,得到该加气机检定装置修正因子的扩展不确定度为:对于流量区R(1),见式(C.1 4):Ur=20.0 7%=0.1 4%,k=2(C.1 4)对于流量区R(2),见式(C.1 5):Ur=20.0 8%=0.1 6%,k=2(C.1 5)市场监管总局市场监管总局