天津石化炼油厂 汪玉忠

79 质量流量的基本不确定度计算包括哪些内容？

根据GB/T2624-93规定，质量流量计算公式包含的内容：

⑴δC/C —流出系数的不确定度

三种（角接、法兰、径距）孔板：β≤0.60时、为±0.6%；0.6＜β≤0.75、为±β%；

ISA1932喷嘴： β≤0.60时、为±0.8%；β＞0.60时、为±（2β-0.4）%；

长径喷嘴： 0.2＜β＜0.8时、为±2.0%；

经典文丘里管：粗铸收缩段0.3≤β≤0.75时、为±0.7%；

机加工收缩段0.4≤β≤0.75时、为±1%；粗焊螺纹收缩段0.4≤β≤0.7时、为±1.5%；

文丘里喷嘴：065≤D≤500mm、d＞50m、0.316≤β≤0.775时、为±（1.2+1.5β4）%；

⑵δε/ε—流束膨胀系数的不确定度（适用于气体和蒸汽）

三种取压（角接、法兰、径距）孔板：为±（4ΔP/P1）%；

ISA1932喷嘴和长径喷嘴： 为±（2ΔP/P1）%；

经典文丘里管和文丘里喷嘴： 为±（4+100β8）ΔP/P1%；

⑶δD/D—管道内径的不确定度： 为±4%；

⑷δd/d—节流件孔径的不确定度：为±0.07%；

⑸δΔp/ΔP—差压不确定度：由使用者确定；

⑹δρ/ρ—流体密度不确定度：由使用者确定。

80 如何评定和计算节流式流量计的不确定度？

节流式流量计的不确定度由基本不确定度和附加不确定度组成，下面以一台测量过热蒸汽的孔板流量计为例进行讨论。已知数据取最大流量qmax=3600kg/h、最大差压ΔP=50kPa、操作压力P1=1.0MPa、操作温度t=500℃、管径D20=102mm、操作密度ρ=2.825kg/m3、采用法兰式取压，由此计算出β=0.5997、d20=60.821mm。根据GB/T2624-93的规定计算各部分的不确定度。

⑴ 求δC/C： ±0.6%；

⑵ 求δε/ε： ±（4ΔP/P1）%=±（4×50/10000）=±0.2%；

⑶ 求δD/D： ±0.4%；

⑷ 求δd/d： ±0.07%；

⑸ 求δΔp/ΔP：原则上包括差压信号管路、变送器、4~20mA信号连接及显示仪等的不确定度。当差压管路信号正确，可按变送器和显示仪的不确定度来估算。考虑变送器的不确定度为δΔp1/ΔP1=±0.2%、显示仪的不确定度为δx/x=±0.2%。

⑹求δp/ρ：原则考虑采用温压补偿方法保证密度值的准确性。设温度变送器的不确定度δt/t=±0.2%、压力变送器的不确定度δp/P=±0.2%、补偿计算式（或查表）的不确定度为E=±0.5%。

上述六项讨论的是基本不确定度，另外还有附加的不确定度。如GB/T2624-93规定在节流件上下游的直管段不能满足规定要求，有±0.5%的不确定度，这些可以直接与δc/c代数相加。

计算基本不确定度δqmJ/ qmJ：

81 孔板边缘尖锐度在实际运行中如何变化？此变化产生的附加不确定度怎样评定？

⑴ 在现场连续运行4个月以上，由于受到流体的冲刷，孔板边缘的尖锐度会明显的变钝。如图18 所示 。

图18 孔板边缘尖锐度变化图

纵轴为孔板入口边缘圆弧半径rk，横轴为运行时间t。从图中看出，运行刚开始曲线比较陡，以后逐渐趋缓。说明新孔板运行时冲刷的最厉害，产生的误差比较大。

⑵ 设孔径d=100mm，实际连续运行时间为1年，从图中查出入口圆弧半径rk=0.08。另根据GB/T2624对孔板入口边缘不尖锐度的规定：修正系数bk与rk/d的关系见下列数据，可以求出修正系数bk的大小。

rk/d ≤0.0004 0.001 0.002 0.004

bk1.000 1.005 1.0071 1.022

由rk=0.08、rk/d=0.0008，用插入法求得bk=1.004。此数据说明：当孔板尖锐度由0.0004变到0.0008，则它的不确定度为±0.04%。

82 节流装置安装时，孔板的偏心率（或称为不同轴度）的附加不确定度如何确定？

根据GB/T2624规定，孔板的偏心率由公式Ε≤0.015D（1/β-1 或Ε/D≤0.015（1/β-1）决定。

对于粗糙管道：只需满足上式即可，不加任何附加不确定度；

对于光滑管道，计算附加不确定度比较复杂，用实例加以说明：

①当偏心率0.1Ε/D≤0.015D（1/β-1）时，附加不确定度为零。

设D=100mm、β≤0.6325，此时ε/D=0.001、Ε=0.1mm，附加不确定度为零。

②当Ε=2mm时，附加不确定度为：

±（0.6ε/D）（0.1+2.3β4）×100%=±（0.6×2/100）（0.1+2.3×0.63254）×100% =±0.562%

③当Ε=4mm时，附加不确定度为：

±（0.6ε/D）（0.1+2.3β4）×100%=±（0.6×4/100）（0.1+2.3×0.63254）×100% =±1.123%

83 上题确定孔板偏心率附加不确定度的方法，对于孔板的三种取压方式那种更好？

从现场多年的经验看，确定孔板偏心率的附加不确定度是一项非常复杂的问题。它不仅与偏心大小有关，还与偏心的方向有关，另外偏心率本身还与孔径比相关。

有关实验表明：

①朝向孔板取压方向偏心的，附加不确定度最大；

②垂直孔板取压方向偏心的，附加不确定度居中；

③背向孔板取压方向偏心的，附加不确定度最小。

采用法兰取压法进行实验，例如：孔板管径D=100mm，β值分别为0.43、0.63、0.73，只作朝向取压方向偏心实验，在偏心率为4/100的实验结果是：

β=0.43，附加不确定度+2.6%；

β=0.63，附加不确定度+1.5%；

β=0.73，附加不确定度+1.2%。

从实验结果可以看到：在β=0.63时、附加不确定度+1.5%，与前面计算值（偏心率4/100、β=0.6325）附加不确定度为±1.123%相比，其值是增加了。

由于角接环室取压，取压点在孔板四周，偏心影响较小。

84 节流装置安装时，当发现节流装置内径与工艺管线的内径不相符，如何评定附加不确定度？

由于这类问题比较复杂，根据GB/T2624关于节流件上下游侧直管段突变的规定，举例讨论此类附加不确定度的评定方法。

在a/D≤0.5时（a —突变处距节流件的距离），确定下列两种情况的附加不确定度：

⑴ 当上游工艺管线内径D1=100.7mm、节流装置内径D=100mm、β=0.6325、β2=0.40、ΔD/D=0.007，由ΔD/D与β2附加不确定度的限值曲线图（如图19所示）上，可以求出其附加不确定度为±0.2%。

图19 限值曲线图

如果下游工艺管线内径也是D1=100.7mm时，按照GB/T的规定由此产生的附加不确定度可视为零。

⑵ 当上游工艺管线内径D1=104mm，节流装置内径D=100mm、β=0.6325、β2=0.40、ΔD/D=4/100，其附加不确定度为：

对于下游工艺管线内径D1=104mm时，可以按照上游附加不确定度的1/3来考虑。

85 孔板流量计在实际使用中的不确定度如何评定？

在工业企业使用的流量计一是用于物料交接的计量，常称为计量仪表；二是用于生产过程监视其流量变化情况，目的是稳定生产过程。

⑴ 计量仪表在设计、制造、安装及生产维修等方面，执行GB/T2624的规定时相对要求得严格一些，准确度相应也要高。在上世纪八十年代，原长岭炼油厂实际测量了流量计的不确定度，他们对五块油品计量仪表将孔板连同直管段一起拆下来，拿到本厂水流量标定装置进行标定。每块仪表取十组数据，其结果如表5所示。

表5 流量计实际标定结果

其中3号孔板数据出现异常，可能是孔板孔径加工尺寸不符或孔板装反引起，当时在标定时没有拆下来检查原因。

总之，作为计量仪表只要严格执行GB/T2624标准，测量液体流量仪表的不确定度为1.00%～1.5%；测量气体或蒸汽的流量仪表（采用温压补偿）的不确定度为1.0%～2.0%。

⑵ 生产过程的流量计：测量液体流量仪表的不确定度为2.0%；测量气体或蒸汽流量仪表（有温压补偿）的不确定度为2.0%；测量气体或蒸汽流量仪表（没有温压补偿）的不确定度为2.0%～5%；