非校準條件的情況下超聲流量計的操作
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全部的校準包括 7 個(gè)流量點(diǎn)，在每點(diǎn)重復 6 次。用天然氣在 200mm 流量計上流量點(diǎn)分 1.68 、 3.35 、 6.71 、 10.1 、 13.4 、 16.8 和 20m/s （ 5.5 、 11 、 22 、 33 、 44 、 55 和 66ft/sec ），在 300 流量計上對應有小流量顯示。這些流率用音速?lài)娮鞙y得，分別用天然氣和氮氣測試。這些校準的回路分布圖示于圖 1 中。
圖1 西南研究院的高壓校準回路
(1) 用天然氣在 2.8MPa ， 21 ℃校準；
(2) 溫度變至 10 ℃，重新校準。溫度的變化降低了天然氣中的聲速，這使得它跟在氮氣中的聲速很接近；
(3) 介質(zhì)從天然氣變至氮氣。氮氣中在 2.8MPa ， 21 ℃校準。注意為了使用相同的音速?lài)娮?，兩種聲速比中流率值降低，大約為 0.84 ；
(4) 溫度變化至 32 ℃。溫度的變化增大了氮氣中的聲速。這使得它跟在天然氣中的聲速很接近。
在每個(gè)流量點(diǎn)收集了上面 5 塊表的下列數據：
超聲流量計的 Chord 聲速和平均聲速；
氣體平均流率；
校驗流率；
校驗聲速（由西南研究院計算）；
西南研究院的溫度和壓力。
4.2 數據分析
進(jìn)行了天然氣測試結果和氮氣測試結果的曲線(xiàn)對比。對下列項目進(jìn)行天—天，溫度—溫度校準數據分析：
流量校準數據（流量計對音速?lài)娮欤?
流量校準數據（超聲流量計對渦輪流量計）；
Chord 聲速數據（基于 AGA-8 號報告和氣體組成分析的 Chord 聲速對計算出的聲速）。
西南研究院提出在 95% 置信水平下校準流量計總不確定度約為 0.25% 。比對兩個(gè)校準結果就會(huì )給出 0.35% 的總不確定度。然而，在這種情況下，進(jìn)行比對的兩個(gè)校準之間的唯一差別是測試流體。音速?lài)娮?、渦輪流量計、管線(xiàn)布置、數據采集和超聲流量計都是相同的。通過(guò)比較同一流量計不同的校準之間的差異，對體系的大部分偏見(jiàn)可以消除。氮氣和天然氣狀態(tài)方程中的不確定度經(jīng)計算均為 0.1% 。在不同的日子，不同的環(huán)境條件下，系統運行的隨意不確定度經(jīng)計算為 0.14% 。對相同的流量計，相同的音速?lài)娮?，在相同的管線(xiàn)布置下，用天然氣和氮氣校準可以達到期望的總不確定度。
4.3 結果
5臺流量計(2臺渦輪流量計和3臺超聲流量計)中的每一臺都校準了 8 次。
2 天內在 2 個(gè)溫度點(diǎn) 21 ℃和 10 ℃用天然氣校準 4 次；
2 天內在 2 個(gè)溫度點(diǎn) 21 ℃和 32 ℃用氮氣校準 4 次。
最初的天然氣在 21 ℃的校準用來(lái)作為每一臺流量計的參考。另一序號的多項式添加到數據分析中產(chǎn)生校準系數，這些系數在后面的校準中使用。校準曲線(xiàn)的符號如下：
NG 10.14=2001 年 8 月 14 日用天然氣在 10 ℃測試；
N2 21.17=2001 年 8 月 17 日用氮氣在 21 ℃測試。
圖2 200mm(8inch)超聲流量計用天然氣和氮氣校準的曲線(xiàn)
兩種氣體中天 - 天校準數據再現性非常好，平均大約 0.1% ；
10 ℃和 21 ℃兩個(gè)校準之間的差別，甚至比兩種氣體中天 - 天校準數據變化更小，平均小于 0.1% ；
天然氣和氮氣兩種校準曲線(xiàn)之間的差異平均小于 0.2% ，與 4.3 部分中預計的一樣。氮氣校準曲線(xiàn)平鋪在天然氣校準曲線(xiàn)的下部。
比較用兩種氣體對 200mm 渦輪流量計的校準也是頗有趣味的。這些都示于圖 3 中。 32 ℃是用氮氣在 11.3m/s 流量點(diǎn)上校準結果的偏差被確信是由于儀器產(chǎn)生的誤差。對于給定的氣體，校準的重復性非常好。再次地，用氮氣校準的曲線(xiàn)位于天然氣校準曲線(xiàn)的下部。在這些壓力條件下，由于渦輪流量計在許多前面的測試中沒(méi)有表現出密度影響，那么氣體組成影響最可能用來(lái)解釋兩種氣體校準曲線(xiàn)的可以察覺(jué)的差異。
圖3 200mm(8inch)渦輪流量計用天然氣和氮氣校準的曲線(xiàn)
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