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RJZ-200热量表检定装置不确定的评定

时间:2014/2/26 15:58:27 点击:2246

  核心提示:根据JJG225-2011《热量表》检定规程,对热量表检定设备的测量扩展不确定度的合成评定,综合分析热水流量标准检测系统的测量不确定度、温差标准检测系统的测量不确定度、计算器检测系统标准热量计算的不确定度3方面因素的影响。确定热量表检定设备总的热量测量不确定度及扩展不确定度(见表1)。(1) (2)...
    根据JJG225-2011《热量表》检定规程,对热量表检定设备的测量扩展不确定度的合成评定,综合分析热水流量标准检测系统的测量不确定度、温差标准检测系统的测量不确定度、计算器检测系统标准热量计算的不确定度3方面因素的影响。确定热量表检定设备总的热量测量不确定度及扩展不确定度(见表1)。

    

    (1)

    

    (2)

表1 质量法热水流量标准的热量表标准设备不确定度

    式中:uQ、UQ—分别表示热量表检定设备的热量测量合成不确定度和扩展不确定度;

    uq—热水流量标准设备的测量标准不确定度;

    ut—温度传感器检定设备测量标准不确定度;

    uc—计算器检测设备的标准检定不确定度。

    1 不确定度分析说明

    1.1 由计时器引入的标准不确定度

    按照JJG164-2000《液体流量标准设备检定规程》中的5.2.4条,对计时器进行检定,得到计时器的A类相对标准不确定度s1=1×10-5和B类相对标准不确定度u1=2×10-5。晶振稳定度:1×10-6

    1.2 由电子秤引入的流经被检表中载热液体的质量流量的标准不确定度

    对于质量法热水流量标准设备,在水温为室温条件下,按照JJG164-2000《液体流量标准设备检定规程》中的5.2.5条,对电子秤进行直接检定,对检定数据进行分析,得到电子秤的A类相对标准不确定度s2和B类相对标准不确定度u2

    1.3 由换向器引入的标准不确定度

    换向器在合成设备标准不确定度的贡献较大。对于质量法热水流量标准设备,在水温为室温条件下,按照JJG164-2000《液体流量标准设备检定规程》中的5.2.7条,用行程差法检定换向器,在台位的最大流量、最小流量点下分别检定,最短测量时间为30s,操作换向器10次,记录换入和换出时间。从而计算出换向器的A类相对标准不确定度s5、s6和B类相对标准不确定度u4

    1.4 检定电子秤时所用M1等标准砝码的标准不确定度

    电子秤检定用的标准砝码规格为25kg、500kg,不确定度为0.0048%。

    1.5 由密度测量引入的不确定度

    由于设备密度是通过温度测量后得到,0~150℃,0.2级温度计,设温度计允许误差为±0.5℃。

    

    水的体积膨胀系数在50℃时,βw50=0.000455℃-1,则:u4=0.0131%

    1.6 热水蒸汽化影响

    热水在测量过程中的蒸发对设备测量准确度的影响很大,所以应尽量采取有效措施避免蒸发量的损失。同时要对蒸发量进行修正。可以通过试验的方法。

    

    式中:MW——一次测量水的质量。

    水的蒸发是从一个水气饱合状态变成另一个饱合状态的过程中发生的。在水温为50℃左右时,我们知道使1m3的空气升高1℃并达饱合状态需蒸发约0.0038kg的热水。设称重容器中空气的体积为Vk,Δt为注水前后的温度差。则相对称量水质量的蒸发量为:

    

    由上式可看出蒸发量的影响量较大,因此在设备使用时,应控制Vk/V。并尽量缩短二次检定的时间间隔或在正式开始检定前让热水对称重容器充分预热。取极限情况,Vk/V=1,Δt=30℃。由此引入不确定度为0.0099%,取uw最大作为试验结果。

    1.7 标准表引入的标准不确定度

    按照JJG643-2000《标准表法流量标准设备检定规程》中的6.2.4条,测量标准表引入的标准不确定度,主要是标准表仪表系数的准确度和标准表的稳定性的影响。因检定设备对仪表系数有修正功能,标准表对设备引入的误差主要是重复性的影响。用贝塞尔公式计算误差的A类不确定度。

    1.8 温度的不确定度

    设设备选用温度范围:0~150℃,0.2级温度计,设温度计允许误差为0.5℃,载体温度:50℃时:

    

    灵敏系数cr(θs)=βθ=0.025

    cr(θm)=-βθ=0.025

表2 标准法热水流量标准的热量表标准设备不确定度

    1.9 压力的不确定度

    设设备选用压力仪表为0.25级,

    

    灵敏系数cr(ps)=kp=4.9×10-10×1×106=0.0049

    cr(ps)=-kp=-0.0049

    1.10 标准表与被检表之间管道中的水容量变化试验

    标准表和被检表之间管道中的水容量受标准表处与被检表处温度不同的影响,从而引起水体积的变化。当检定大流量点时,因Vp<<Vw,其项不确定度影响可忽略不计,因此水容量试验在设备的最小流量下进行。

    

    式中:Vp—标准表和被检表之间的管道容积(m3

    Vw—一次测量的水的体积(m3);

    βw—在设定温度下的水的体积膨胀系数(℃-1);βw50=0.000455℃-1

    βp—在设定温度下的管道的体积膨胀系数(℃-1);0.00005℃-1

    tw1,tw2—一次测量的开始、结束时的温度(℃)。

    水的体积膨胀系数βw50=0.000455℃-1,管道的体积膨胀系数βp50=0.00005℃-1。通常要求设备的标准表和被检表之间的管道容积Vp不得大于最小检定体积量。应尽可能设计管容积尽可能的小。取Vp=Vw,设t=2℃,则u3=0.05%。   

    1.11 标准铂电阻温度计

    标准铂电阻温度计检定不确定度(0.002℃),标准铂电阻温度计周期稳定性(0.01℃)。

    1.12 电测设备

    6位半数字电压表精度10-4(40ppm,±0.01℃)。

    1.13 恒温槽

    均匀度:最大温差0.01℃;波动度:0.005℃/15min。

    1.14 标准电阻校准设备不确定度引入的标准热量计算不确定度

    标准电阻箱的最大步进值为100Ω,标准电阻箱的精度等级为0.02级,即误差为0.02%,因此,电阻校准设备的电阻误差为0.02Ω,由此引入的温度不确定度为52mK。因此,电阻校准设备校正各标准电阻时测量的最大误差引起的温度测量不确定度<52mK,引入的不确定度优于0.017%。

    1.15 比焓差法

    采用比焓差法,数学模型比较成熟,数值计算可以达到非常高的精度,因此数学模型算法引起的热量计算不确定度优于0.0001。

    1.16 其他

    数据采集、信号处理、数据处理及通信引入的不确定度很小,可以忽略。

    标准表电磁流量计,选用国际著名厂商的产品,在全量程范围内不确定度优于0.2%。缩小量程,选择0.35m/s~5m/s性能较好的区间使用,并且采用非线性修正方法校正其仪表系数,保证标准表的不确定度优于0.2%。标准表可以用该项目中的质量法设备进行检定,因此使用和检定条件相同。质量法设备的不确定度优于0.024%。

    2 综合指标评定

    该项目热量表标准设备设计不确定度与热能表检定规程要求的对比,如表3所示。

表3 量表标准设备不确定度与热量表检定规程要求的对比

作者:佚名 来源:不详
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