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    流量測量工具軟件的開發為流量量值的統一創造條件

    來源:作者:發表時間:2018-10-09 09:55:03

        眾所周知,流量測量與流量變送器、被測流體的物性、工作溫度、工作壓力緊密相關,呈現出復雜的函數關系,這給流量儀表的設計、檢驗、應用帶來很大困難,以目前廣泛應用的節流式流量計為例,每一臺流量計節流件的開孔徑都必須計算,而這計算是很繁瑣的,用戶對使用的流量計、二次表、特別是流量計算機的檢定因涉及復雜的計算也倍感困難,所以,國家標準《GB/T2624-93 流量測量節流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體流量》雖已發布多年,但貫徹情況并不理想。特別是《SY/T6143-2004 用標準孔板流量計測量天然氣流量》、《GB/T2624-2006 用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》相繼頒布實施后,其計算更為復雜,如無相應的技術手段以與支持,標準的貫徹實施只是一句空話。
        隨著電子技術的發展,特別是計算機進入流量測量領域,很多復雜的、看似難以解決的問題就變得很簡單了。同樣以計算節流件的開孔徑為例,一個經驗豐富的技術人員計算一塊孔板需半天以上,但用計算機計算只需1~2分鐘。因此各種節流裝置設計軟件、天然氣計算軟件應運而生,為標準的貫徹實施提供了技術保證,也為運行儀表管理提供了手段。

    流量測量工具軟件的開發為流量量值的統一創造條件


        進入21世紀來,流量計算機的應用有了很大發展,它以高的運算速度、大的存儲容量、強的運算功能和具有通信能力而受到普遍歡迎,它可按標準要求實時計算流體密度、流出系數、可膨脹系數等測量流量必須的參數,其準確度很高。流量測量的標準日趨完善,同時也具有了完成標準要求的技術手段,所以修改舊的二次儀表檢定規程或制訂新的檢定規程就是必須的了。
        2005年9月國家質量監督檢驗檢疫總局發布了中華人民共和國計量檢定規程《JJG1003-2005 流量積算儀》。該規程的一個重要特點是把流量積算儀表與流量變送器、被測流體緊密結合在一起,檢定的理論值完全按有關國家標準給出的數學模型計算得到。如無相應軟件支持,檢定規程是無法執行的。因此,開發流量積算儀檢定軟件就很有必要了。

    三暢儀表在下面介紹幾個常用的流量測量工具軟件。
        1.《LG-GB/T 2624-2006 WIN版 流量測量節流裝置設計計算及管理軟件(國際標準版)》
    2006年12月國家質量監督檢驗檢疫總局發布了新的標準《GB/T2624-2006用安裝在充滿流體的圓形截面管道中的差壓裝置測量流量》?!禛B/T2624-2006》等同采用《ISO5167:2003(E)》標準,新標準主要變化:
    1.1 標準孔板流出系數計算公式
        GB/T2624-2:2006中用里德-哈利斯/加拉赫(Reader-Harris/Gallagh)公式代替了沿用多年的斯托爾茲(J.Stolz)公式。新公式具有嚴格的物理基礎,斜率項的物理意義更明確;計算結果與數據庫的符合程度甚佳,數據的標準偏差比其它公式小。

    1.2 標準孔板的可膨脹系數計算公式
        GB/T2624-2:2006給出三種取壓方式采用同一個新的可膨脹系數公式,它是由空氣、蒸汽及天然氣等介質求得,可適用于其它氣體。

    1.3 孔板,噴嘴,文丘里管的上、下游好小直管段提出了新的要求。
        《GB/T2624-2006 WIN版 流量測量節流裝置設計計算及管理軟件(國際標準版)》的開發將滿足流量測量技術發展和與國際接軌的需要。由于我國幅員遼闊,各地發展差別大,實施新標準不可能一刀切,為適應這一情況,所以該軟件由兩個子軟件組成,一個是完全符合《GB/T2624-2006》的軟件,一個是完全符合《GB/T2624-93》的軟件。

    2.《TRQ-SY/T 61434-2004 WIN版天然氣流量測量標準孔板設計及管理軟件(國際標準版)》
        2004年國家發展和改革委員會發布了《SY/T6143-2004 用標準孔板流量計測量天然氣流量》行業標準,該標準非等效采用《ISO5167:2003(E)》,在壓縮因子的計算上針對不同的用戶分別采用《AGA NX19》、    《GB/T17747.1.2.3-1999 天然氣壓縮因子計算》。新標準與《SY/T6143-1996》相比有了很大變化。該軟件的開發為新的天然氣流量測量標準的順利實施創造了有利條件,使天然氣的流量(能量)貿易計量更為科學、準確、便捷。鑒于同樣原因,該軟件也由兩個子軟件組成,一個符合《SY/T6143-2004》標準,一個符合《SY/T6143-1996》標準。

    3.《MQ-ISO5167-01WIN版城鎮人工煤氣流量測量標準孔板設計及管理軟件(國際標準版)》
        該軟件的流出系數及可膨脹系數符合《GB/T2624-2006》及《ISO5167:2003(E)》,流體的物性值(密度、壓縮系數、粘度、等熵指數、濕度)及不同狀態流量的換算,完全按《GB/T18215-2000城鎮人工煤氣主管道流量測量 地衣部分:采用標準孔板節流裝置的方法》的要求計算。

    4.《FIMJ-01-WIN版流量積算儀檢定軟件》
        2005年9月國家質量監督檢驗檢疫總局發布了中華人民共和國計量檢定規程《JJG1003-2005 流量積算儀》。貫徹檢定規程,將改變目前我國流量積算儀表無據可依的混亂狀態,使我國流量積算儀表的研究、設計、生產、使用進入一個新的、科學的、規范的階段。對流量測量的量值統一、解決能源計量貿易糾紛、提高企業乃至全社會能源計量管理水平具有重要意義。
        《JJG1003-2005》檢定規程的一個重要特點是把流量積算儀表與流量變送器、被測流體緊密結合在一起,檢定的理論值完全按有關國家標準給出的數學模型計算得到。以測量天然氣為例,既可按《SY/T6143-1996》標準檢定,也可按《SY/T6143-2004》標準檢定,按《SY/T6143-2004》標準檢定時,壓縮因子的計算既可按AGA NX19標準,也可按《GB/T17747.2.3-1999》標準計算。
        由于涉及的流量變送器種類、被測流體的類型較多,計算公式各異且相當復雜,因此,迫切需要一套完整體現規程內容的檢定軟件,從而使流量積算儀表的檢定方便、快捷、準確、公正。為此,中國計量科學研究院和北京博思達新世紀測控技術有限公司聯合開發了《FIMJ-01-WIN版流量積算儀檢定軟件》以滿足用戶對流量積算儀(含流量計算機、DCS、PLC數據采集系統等)型式檢定、出廠檢定、周期檢定以至在線儀表進行現場檢定的需要。

    4.1流量計算公式完全符合相應的標準
        ﹒當一次儀表為標準節流件時,其可按《GB/T2624-93》標準計算。也可按《GB/T2624-2006》標準計算。
        ﹒當一次儀表為非標準節流件、其它差壓儀表、脈沖輸出型儀表、電流輸出型儀表時,軟件對實流標定數據進行處理,給出流量理論值。
        ﹒當被測流體為水和水蒸汽時,流體的密度、粘度的計算符合《工業用1967年IFC公式》。
        ﹒當被測流體為天然氣時,流量計算既可選擇按《SY/T6143-1996 天然氣流量的標準孔板計量方法》標準計算,也可按《SY/T6143-2004 用標準孔板流量計測量天然氣流量》標準計算,當按SY/T6143-2004計算時,天然氣的壓縮因子既可按《AGA NX-19》計算,也可按《GB/T17747.2-1999 天然氣壓縮因子的計算第2部分:用摩爾組成進行計算》,還可按《GB/T17747.3-1999 天然氣壓縮因子的計算 第3部分:用物性值進行計算》,以滿足不同用戶的要求。
        ﹒當被測流體為人工煤氣時,流量計算符合《GB/T18215-2000 城鎮人工煤氣主管道流量測量 第1部分:采用標準孔板節流裝置的方法》標準。
        ﹒當流體為通用氣體(如空氣、氮氣、氧氣、一氧化碳……)時,按目前好通用也具權威性的理想氣體狀態方程進行計算并按R-K公式作壓縮系數修正。
        ﹒軟件可檢定積算儀表在不同差壓、壓力、溫度下流量測量誤差。
        ﹒軟件可檢定積算儀表的積算誤差、電流輸出誤差。
        ﹒軟件可檢定積算儀表輸入差壓、壓力、溫度的轉換誤差。

    4.2軟件為漢字界面,參數定義明確,量綱清楚。

    5.《TRQQZ-01WIN版天然氣氣質數據計算軟件》
        天然氣在我國的廣泛應用,不少城市不僅民用、商用而且工業也廣泛應用天然氣,天然氣的經營管理者需要了解天然氣的質量,一些用戶是采用其它儀表(如蒸汽流量計、渦街流量計、旋進旋渦流量計、超聲流量計等)也需要了解天然氣的氣質數據,在<SY/T6143-2004>中還提出能量計量,這是科學的、合理的。因而要求計算天然氣的一些物性參數如高位發熱量、密度、相對密度、壓縮因子、沃泊指數等,《TRQQZ-01WIN版天然氣氣值數據軟件》的開發將能滿足這一類用戶群的需要。

    7.1遵循標準:GB/T17747.2-1999、GB/T17747.3-1999、AGANX-19 GB/T11062-1998
        當選按”AGA NX-19”計算時,有32種組份供選擇
        當選按”GB/T17747-1999”計算時,既可選按“輸入組份”計算,可輸入符合標準要求的21種組份,也可按“輸入物性值”計算,有A、B、C、D四種可供選擇。

    7.2參比條件:以下參比條件,任選一項
    7.3計算結果:
        工況條件下參數
        工作溫度
        工作壓力
        流體粘度
        等熵指數
        摩爾密度
        壓縮因子
        工況密度
        參比條件下參數
        摩爾密度
        壓縮因子
        密度
        超壓縮因子
        真實氣體相對密度
        真實氣體高位摩爾發熱量
        真實氣體低位摩爾發熱量
        真實氣體高位質量發熱量
        真實氣體低位質量發熱量
        真實氣體高位體積發熱量
        真實氣體低位體積發熱量

    結束語
        長期以來,我國流量積算儀表技術處于比較落后狀態,只能進行簡單的計算,不能反應流量測量真實的物理過程,因此難以達到流量量值的統一。從上世紀九十年代開始,計算機進入流量測量領域,使流量測量面貌煥然一新,許多企業紛紛開發出以單片機為核心的智能儀表,甚至是完全滿足標準計算要求的流量計算機;也有一些企業致力于流量測量工具軟件的開發與應用,有了這些工具軟件,對流量測量的研究、流量儀表的開發、生產、檢定、現場校驗以及管理帶來方便,同時也為流量量值的統一創造了條件??傊?,計算機技術應用于流量測量領域,將大大推動流量測量的技術進步,適時的開發、推廣、應用流量測量的工具軟件,對于提高我國流量測量的整體水平具有重要意義。

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