天然氣孔板流量計在線標(biāo)定方法：
以標(biāo)準(zhǔn)孔板做為節(jié)流件的節(jié)流裝置，被廣泛應(yīng)用于各種介質(zhì)的流量測量，特別是對于高壓頭，大流量的氣體（天然氣、煤氣、過熱蒸汽等）的流量測量，這種計量器幾乎是的選擇。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624-93規(guī)范了標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的設(shè)計、安裝和使用條件及其在該條件下流量測量總不確定度的估算方法。只要節(jié)流裝置的設(shè)計、制造使用符合的規(guī)范要求，則流量測量的不確定度，便可以一定的置信度予以估算。這在裝置*符合標(biāo)準(zhǔn)文件（國標(biāo)）要求的條件下無疑是可行的。但孔板的實際應(yīng)用中往往會偏離“要求”，這時為消除偏離“要求”而產(chǎn)生的附加誤差，則需要對流量系數(shù)α（或流出系數(shù)C）、管道直徑D和孔板開孔直徑d、膨脹系數(shù)ε及流體密度進(jìn)行一系列補(bǔ)償或修正。但這種修正是有限度的，且又過于繁瑣而不足取。這時若采用標(biāo)準(zhǔn)孔板的在線標(biāo)定，則不失為一種可行之方法。
1 現(xiàn)行離線標(biāo)定方法及特點目前，依據(jù)JJG26-94國家檢定規(guī)程的標(biāo)定方法是：
（1）使用對構(gòu)成孔板裝置的節(jié)流件、取壓裝置和測量管道的所有幾何參數(shù)進(jìn)行檢定。確定出D和d的誤差。
（2）單獨對差壓計（或差壓變送器）進(jìn)行檢定確定其準(zhǔn)確。
（3）分別標(biāo)定或依據(jù)經(jīng)驗公式估算出流量系數(shù)（α）或流出系數(shù)（C）；流速膨脹系數(shù)ε和孔板上游側(cè)流體密度ρ 的誤差。
在按間接測量誤差的傳播定律，求出質(zhì)量流量測量誤差（或不確定度），可以看出上述方法有兩個顯著特點。
（1）是把流量測量系統(tǒng)分離成幾部分。在離線條件下單獨標(biāo)定（或給出）的各獨立變量的誤差是在該條件下確定的。
（2）在計算流量測量總誤差（函數(shù)誤差）時，各獨立變量的誤差都是按服從統(tǒng)計規(guī)律的隨機(jī)誤差考慮的，而未能考慮流量測量系統(tǒng)中可能存在的系統(tǒng)誤差。
2 流量測量系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差的可能性
（1）流量方程中流量系數(shù)（或流出系數(shù)）的確定方法有兩種。一種方法是在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上，實測其系數(shù)α，然后確定出其標(biāo)準(zhǔn)偏差σn，但所有流量裝置可能存在的系統(tǒng)誤差，必然會傳給流量系數(shù)α。另一種方法是使用ISO標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗公式計算出α及其標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，這些公式是在大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上用數(shù)理統(tǒng)計的回歸方法求得。在孔板裝置的加工、安裝和使用*符合標(biāo)準(zhǔn)文件技術(shù)要求的情況下，可以認(rèn)為流量系數(shù)α不存在系統(tǒng)誤差，但在孔板裝置各部分不*符合技術(shù)要求，或在孔板裝置離線檢定過程中，不自覺使用了不準(zhǔn)確的計量器具，而表面上符合要求而實際不符各要求的情況下，也必然會產(chǎn)生附加的系統(tǒng)誤差。
（2）檢測孔板裝置的幾何參數(shù)D和d時，通常是把D和d作為一個等精度直接測量的隨機(jī)變量，得到一列測量數(shù)據(jù)后，取其算術(shù)平均值作為測量值。其單次測量的標(biāo)準(zhǔn)偏差與所選用的量具本身*大誤差三分之一的平方和的平方根便為σd（或σD）值，這里把“*大誤差”按服從正態(tài)分布的隨機(jī)誤差對待的。而量具的*大誤差不可避免的會有上級標(biāo)準(zhǔn)傳遞時系統(tǒng)誤差成份，則用它測量D或d的測量結(jié)果，造成系統(tǒng)誤差也是必然的。
（3）差壓△P值的誤差，由差壓計（或差壓變送器）的準(zhǔn)確度為前提條件進(jìn)行估算，而其準(zhǔn)確度是用引用誤差表示的。引用誤差的定義為差壓計（或差壓變送器）的*大示值誤差與差壓計（或差壓變送器）測量上限之比的百分?jǐn)?shù)。其示值誤差（△P示—△P示）為即有大小，又有方向的恒定系統(tǒng)誤差。而△P示是由標(biāo)準(zhǔn)器傳遞時所復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)差壓值。該差壓值在由上上等標(biāo)準(zhǔn)傳遞時，也不可避免存在系統(tǒng)誤差。至于流體密度ρ 的誤差主要取決于壓力P的溫度t的測量誤差。而壓力P和溫度測量存在系統(tǒng)誤差的可能性就大了，這是容易理解的。再者經(jīng)分離標(biāo)定合格的各部分組裝后，是否真正符合安裝要求，也常不被人們所重視。這種安裝與設(shè)計的偏離也會造成系統(tǒng)誤差，即使分離標(biāo)定合格，安裝符合要求，但是使用時，介質(zhì)通過安置后，由于介質(zhì)的各種物理、化學(xué)作用也將會改變裝置的技術(shù)狀態(tài)。因此在孔板裝置的應(yīng)用中，系統(tǒng)誤差是不可避免的。應(yīng)探求一種即能估算不確定度，又能發(fā)現(xiàn)和消除系統(tǒng)誤差的新方法。
3 在線標(biāo)定方法的探討在華北油田向北京輸送天然氣的計量時，為了發(fā)現(xiàn)和消除孔板裝置的系統(tǒng)誤差，保證其準(zhǔn)確度，首*行了在線標(biāo)定的實驗，并取得了較為滿意的結(jié)果。
3.1 標(biāo)定原理
在線標(biāo)定的原理如圖1所示。選擇經(jīng)過精心標(biāo)定，準(zhǔn)確度不低于±0.5%的音速文丘利噴嘴（圓柱形喉部）作為流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，與孔板裝置串連而成。標(biāo)定時關(guān)閉閥門1開啟閥門2和閥門3，使天然氣在恒流條件下先經(jīng)噴嘴后流經(jīng)孔板，在保證噴嘴入、出口的壓力比P0/P1≤（0.85～0.95）的前提下，同步讀取P、T、P1、T1和△P之值，并在噴嘴上游測取樣分析組合，如此重復(fù)六次，就可計算出在該流量下孔板裝置引用流量系數(shù)的測量值K'0，對于確定的孔板裝置、確定的介質(zhì)和確定的流動狀態(tài)來說K'0是一個常數(shù)，這時孔板裝置體積流量公式為：
式中，△P為差壓；P1為優(yōu)良壓力；T1為優(yōu)良溫度。
設(shè)孔板裝置引用流量系數(shù)的理論計算值為K。則
式中，α為孔板的流量系數(shù)；G為氣體相對密度；Z為標(biāo)定狀態(tài)下的氣體壓縮因子；d2為孔板開孔直徑；ε為膨漲系數(shù)。
為求K'0，把孔板與噴嘴裝置的體積流量方程聯(lián)立求解可得到：
式中，k 為噴嘴的流量系數(shù)；P和T分別為噴嘴前滯止優(yōu)良壓力和熱力學(xué)溫度；ρ0為天然氣的標(biāo)準(zhǔn)密度。
在同上等量下可得到6個引用流量系數(shù)，然后調(diào)整流量值，便可得到其它流量下的相同個數(shù)引用流量系數(shù)。
3.2 孔板裝置誤差的評定方法
（1）孔板裝置隨機(jī)誤差的評定
任上等量標(biāo)定點下的隨機(jī)誤差（用極限誤差表示）為：
δ=[δ02+δ12]0.5
式中，δ0為音速噴嘴裝置準(zhǔn)確度；δ1為同上等量下引用流量系數(shù)的重復(fù)性誤差
δK1為引用流量系數(shù)測量值的單次流量標(biāo)準(zhǔn)差；ta為t分布量因子，由其自由度和選定的顯著度確定；為同上等量下，引用流量系數(shù)的算術(shù)平均值。
（2）孔板裝置系統(tǒng)誤差E的評定
3.3 系統(tǒng)誤差E的消除或修正
在孔板裝置的流量范圍內(nèi)，分別用相應(yīng)流量下，標(biāo)定得到的引用流量系數(shù)代替孔板體積流量公式中的K0，就可消除系統(tǒng)誤差E。
3.4 標(biāo)定結(jié)果
3.5 關(guān)于音速文利噴嘴裝置的幾點說明
為保證標(biāo)定孔板裝置的需要，除對構(gòu)成音速文丘利噴嘴裝置一次裝置應(yīng)進(jìn)行精心標(biāo)定外，還應(yīng)注意以下幾點：
（1）其臨界流函數(shù)和流出系數(shù)，應(yīng)分別由下式確定：
（2）壓力P的測量選用0.25級的標(biāo)準(zhǔn)壓力表，其示值應(yīng)用下式進(jìn)行修證：
（3）溫度測量選用分度值為0.1度的溫度計，且對其示值用下式修證：
這樣便可消除噴嘴裝置在使用狀態(tài)下可能存在系統(tǒng)誤差，保證其準(zhǔn)確度不低于0.5%。
4 結(jié)論
標(biāo)準(zhǔn)孔板應(yīng)用時系統(tǒng)誤差的存在是不可避免的，用音速文丘利噴嘴作為流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在線標(biāo)定孔板天然氣流量計裝置，是發(fā)現(xiàn)和消除系統(tǒng)誤差的可行且有效方法。
