流量計(jì)校準(zhǔn)改進(jìn)

寧德市流量計(jì)檢測(cè)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)-上門校驗(yàn)
在去年，過25萬億立方英尺的天然氣被輸送到美國(guó)的客戶手中，交易時(shí)幾乎每立方英尺都需用氣體流量計(jì)測(cè)量。這些儀表的精度具有巨大的商業(yè)重要性，NIST的一項(xiàng)長(zhǎng)期研究計(jì)劃目的用來改進(jìn)流量計(jì)的校準(zhǔn)。該項(xiàng)目的范圍現(xiàn)在實(shí)際上已經(jīng)擴(kuò)展到新試驗(yàn)臺(tái)的形式，非正式地被稱為Big-Blue-Ball 大藍(lán)球。

通常情況下，校準(zhǔn)流量計(jì)的過程是氣體需要在測(cè)量的時(shí)間間隔內(nèi)經(jīng)過流量計(jì)，然后流入收集罐內(nèi)。流量計(jì)校準(zhǔn)的精度取決于罐收集的氣體質(zhì)量測(cè)量的低不確定度。收集氣體的量通常由：(1)罐的已知體積乘以(2）充氣前后收集于罐中氣體密度的變化而得出,密度測(cè)定需要測(cè)量收集氣體的壓力和平均溫度。

氣體溫度測(cè)定

然而遇到的一個(gè)問題是，收集到的氣體的平均溫度很難確定。 當(dāng)加壓氣體流入大罐時(shí)，流動(dòng)的氣體在整個(gè)收集罐中產(chǎn)生不均勻的溫度分布。 流動(dòng)停止后不久，溫度更高的這部分氣體就會(huì)在罐頂附近聚集，而溫度較低的氣體就會(huì)在底部匯聚。 這種情況使得難以用常規(guī)方法測(cè)量平均溫度?？焖僮x取幾個(gè)溫度計(jì)的讀數(shù)，從根本上而言，無法實(shí)現(xiàn)溫度的準(zhǔn)確測(cè)量，通常大罐的溫度梯度持續(xù)了幾個(gè)小時(shí)甚至幾天。

為了解決溫度梯度問題，NIST通常校準(zhǔn)許多個(gè)小流量計(jì)，每次校準(zhǔn)一個(gè)，然后將它們并聯(lián)同時(shí)校準(zhǔn)更大的流量計(jì)。 用一個(gè)小的收集罐校準(zhǔn)小流量計(jì)，保持恒溫，以快速消除溫度梯度。 然而，多重校準(zhǔn)耗時(shí)、勞動(dòng)量大，因此校準(zhǔn)費(fèi)用昂貴。

兩年前，NIST的物理測(cè)量實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們通過設(shè)計(jì)和使用聲學(xué)測(cè)溫，準(zhǔn)確、快速地測(cè)量平均溫度，*地解決了這一問題。 他們?cè)谝粋€(gè)小罐中使用純氬氣體驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)原理。 現(xiàn)在他們擴(kuò)展聲學(xué)測(cè)溫方法，采用一個(gè)巨大的、高壓球狀容器作為收集氣體的容量。 由于“巨大的、高壓球狀容器”一詞很長(zhǎng)，它又稱為大藍(lán)球。

大藍(lán)球的作用

NIST流體計(jì)量組組長(zhǎng)Michael Moldover說：“我們正在研究一種方法來校準(zhǔn)高壓下的大流量計(jì)，比如用于測(cè)量州際管道內(nèi)天然氣流量的儀表，大藍(lán)球可以將原理證明測(cè)試中的壓力增高20倍，從0.35MPa至7MPa(3.5至70atm)，體積擴(kuò)大6倍，從300升到1800升。*終，體積可以再擴(kuò)展3倍，甚至擴(kuò)展至10倍。

基于與科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)站(CEESI)的合作研究和開發(fā)協(xié)議(CRADA)，藍(lán)球被租借到NIST。CEESI是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室，用于校準(zhǔn)流量計(jì)，包括用于天然氣管道的流量計(jì)。

Moldover的研究小組期待，CEESI和其他校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室將在他們各自的站點(diǎn)上，能夠應(yīng)用研究組的技術(shù)，推廣到校準(zhǔn)體積更大的罐和更大流量的儀表上。

CEESI天然氣/多相工程師Eric Harman說：“我認(rèn)為世界上沒有其他的機(jī)構(gòu)在開展這項(xiàng)工作，對(duì)天然氣工業(yè)將帶來巨大的價(jià)值。 重要的是，大型天然氣儀表需要校準(zhǔn)，每一美元價(jià)值的能源交易都須應(yīng)用*的技術(shù)。 Moldover和他的團(tuán)隊(duì)正在將這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)重新定義為*的技術(shù)，而這正是改變游戲規(guī)則的技術(shù)。

物理原理

該方法基于一個(gè)基本的物理原理：當(dāng)聲波穿過在不同溫度區(qū)域的氣體時(shí)，聲波的平均速度由氣體的平均溫度決定。 使用該方案，使測(cè)量溫度非常困難的任務(wù)由更簡(jiǎn)單地測(cè)量從發(fā)射器到接收器的聲波速度的工作所取代。

由于大藍(lán)球中應(yīng)用的物理理論與原理驗(yàn)證測(cè)試中相同，因此，聲學(xué)測(cè)溫中壓力及體積的擴(kuò)展很容易實(shí)現(xiàn)。然而，Moldover研究小組仍在仔細(xì)地開展研究，以確定在體積和壓力增加時(shí)潛在的測(cè)量問題。 到目前為止，研究人員已將大藍(lán)球的壓力提高至2MPa(20atm)，并正在開展升至7MPa(70atm)的測(cè)試，他們預(yù)計(jì)將面臨難點(diǎn)。

“例如，在幾個(gè)大氣壓下工作良好的聲音發(fā)生器和聲音檢測(cè)器在70個(gè)大氣壓下可能表現(xiàn)不佳，”Moldover說，“當(dāng)進(jìn)一步擴(kuò)展壓力時(shí)，發(fā)電機(jī)和探測(cè)器暴露在高速流動(dòng)和快速壓力變化中，這些壓力會(huì)使傳感器受到輕微的沖擊。我們檢測(cè)在這個(gè)過程中發(fā)生哪些變化。在NIST，研究小組越原理本身的驗(yàn)證，以解決用戶可能遇到的工程問題，或者我們希望能提出合理的解決方案。

在原理驗(yàn)證時(shí)使用的是純氬氣體。 但是，當(dāng)他們用壓縮空氣填充藍(lán)球并應(yīng)用微波共振方法測(cè)定大藍(lán)球體積時(shí)，結(jié)果與預(yù)測(cè)的不一致。 問題的出現(xiàn)是因?yàn)榭諝庵械乃诌^多，增加了空氣的介電常數(shù)，降低了微波共振頻率。 當(dāng)采用干燥空氣時(shí)，得到了他們期望的體積值?！帮@然，這是一個(gè)非常重要的因素，”Moldover說，“如果想用微波正確地校準(zhǔn)體積，必須認(rèn)真考慮含水量?！?

“值得一提的是，NIST正在消除一些潛在的擴(kuò)大誤差的影響因素，” Harman說，“在進(jìn)一步開展研究前，找出這些關(guān)鍵的問題，正決定了一項(xiàng)研究的*與失敗。 由于美國(guó)的校準(zhǔn)設(shè)施整合了NIST的微波和聲學(xué)共振技術(shù)，了解到必須提前測(cè)量濕度使這項(xiàng)工作更加容易?！?

在州際管道中測(cè)試使用的那種大型的流量計(jì)，流量達(dá)到5米3、管道壓力高達(dá)7M Pa的情況，NIST還沒有所需的標(biāo)準(zhǔn)裝置。 然而，NIST的CRADA合作伙伴克羅拉多工程實(shí)驗(yàn)室CEESI設(shè)置了一套管道旁的標(biāo)準(zhǔn)裝置，具備了20立方米的收集容器。因此，從大藍(lán)球中結(jié)到的一些經(jīng)驗(yàn)和解決問題的方法，可以推廣至工業(yè)界，減少給工業(yè)帶來的損失。

“美國(guó)能源部門將從NIST的新技術(shù)中獲益良多，” Harman說，“運(yùn)輸、制造業(yè)和航空航天工業(yè)也將從中受益。溫度不確定問題不僅僅限于大規(guī)模的原級(jí)校準(zhǔn)，中、小型校準(zhǔn)面臨相同的溫度不確定問題。 空氣、氧氣、氮?dú)?、氬、二氧化碳、氫和氦的校?zhǔn)都受到溫度分層的影響。 CEESI很高興NIST擁有大藍(lán)球的技術(shù)，并不斷取得進(jìn)展。”

立方英尺氣體中的實(shí)際分子數(shù)（即質(zhì)量，決定能量大小）可能因壓力、溫度和其他變量的變化而有很大差異。 如果其它量已知，那么氣體中的平均溫度可以作為隨質(zhì)量變化的敏感變量。 在NIST系統(tǒng)中，通過在一面墻和另一面墻之間微波的反彈實(shí)驗(yàn)，觀察哪條波長(zhǎng)在這條路徑上產(chǎn)生共振，可實(shí)現(xiàn)高精度體積測(cè)量，達(dá)到了大約萬分的水平。微波測(cè)量也用于熱膨脹和壓力膨脹。

世通輕工綜合實(shí)驗(yàn)室主要針對(duì)流量計(jì)、鞋業(yè)、自行車、嬰兒車、汽車、紡織、皮革、玩具、食品、造紙、包裝、五金機(jī)電業(yè)實(shí)驗(yàn)室中非標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量?jī)x器進(jìn)行校準(zhǔn)檢測(cè)。本部門擁有多名*的工程師，曾多次指導(dǎo)*和外國(guó)駐實(shí)驗(yàn)室的鞋業(yè)、雨傘、嬰兒車、自行車檢測(cè)中心的建立工作，還多次參與*鞋類、箱包，皮革標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。本部門也是世通計(jì)量中心*優(yōu)勢(shì)與*特色的實(shí)驗(yàn)室。

可提供儀器校準(zhǔn)、儀器校正、儀器計(jì)量及維修服務(wù)的儀器設(shè)備種類有:

鞋業(yè)紡織:
硫化試驗(yàn)機(jī)、耐黃變?cè)囼?yàn)機(jī)、彎曲試驗(yàn)機(jī)、低溫耐寒試驗(yàn)機(jī)、透水氣試驗(yàn)機(jī)、曲折試驗(yàn)機(jī)、耐磨試驗(yàn)機(jī)、電動(dòng)破裂強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、磨耗試驗(yàn)機(jī)、檢針機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)光源箱、防水試驗(yàn)機(jī)、壓縮試驗(yàn)機(jī)、磨擦脫色試驗(yàn)機(jī)、雜色堅(jiān)牢度試驗(yàn)機(jī)、抗疲勞試驗(yàn)機(jī)、耐電壓試驗(yàn)機(jī)、磨擦試驗(yàn)機(jī)、量革機(jī)、泡棉潛變?cè)囼?yàn)機(jī)、壓縮應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)、耐水壓試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、切片機(jī)、止滑試驗(yàn)機(jī)、磨平機(jī)、壓縮歪度測(cè)試器、取樣器、八籃烘箱、耐水洗、縮水率、硬挺度儀、捻度儀、黑板機(jī)等等。

電子電線電纜業(yè):
融溶指數(shù)試驗(yàn)機(jī)、耐燃燒試驗(yàn)機(jī)、加熱變形試驗(yàn)機(jī)、恒溫水(油)槽、百格刀、剝離試驗(yàn)機(jī)、厚度計(jì)、火花機(jī)、插拔力試驗(yàn)機(jī)、突拉試驗(yàn)機(jī)等等。

造紙及箱包行業(yè):
紙與紙板吸收性測(cè)定儀、紙板戳穿強(qiáng)度測(cè)定儀、紙板挺度測(cè)定儀、擺錘式紙張抗張力試驗(yàn)機(jī)、MIT式耐折度儀、紙和紙板平滑度儀、紙與紙板撕裂度儀、吸水度測(cè)試皿、膠帶保持力試驗(yàn)機(jī)、包裝落下試驗(yàn)機(jī)、環(huán)壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、沖孔強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、撕裂儀、潑水度試驗(yàn)器、手動(dòng)碾壓滾輪、箱包裝載振蕩沖擊試驗(yàn)機(jī)、振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)、包裝壓縮試驗(yàn)機(jī)、破裂強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、膠帶初粘性滾球試驗(yàn)機(jī)、皮箱行走顛簸磨耗耐用性試驗(yàn)機(jī)等等。stdx6768