GLZ型高压流量自控仪示值误差的测量不确定度评定

潘俊宏,刘东海

中国石油长庆油田分公司采油十二厂（甘肃 合水745400）

GLZ型高压流量自控仪适用于油田的高压注水、注聚工程，可实现平稳注水、定量注水及标准注水，最大限度地减小了油田注水对底层结构的破坏，为油田减小输差、提高产量提供了技术保障。作为采油厂阀组注水井的主要计量仪表，该流量计具有稳定性较好、耐高压、计量误差小、故障率低、自动稳流的特点。为使其能较好地满足油田精细注水的管理要求，针对自控仪示值误差及重复性，进行测量不确定度评定，通过评定，进一步认识了GLZ型高压流量自控仪在油田注水领域应用中的计量特性，也为校准工作提供了依据。

1 概述

1）测量依据：JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》[1]。

2）环境条件：温度19℃；湿度30%RH，常压。

3）测量标准：测量范围0.3～6.0 m3/h，电磁流量计0.2级[2-3]。

4）被测对象：测量范围为0.3～3.0 m3/h，GLZ型高压流量自控仪，准确度为1.5级[4]。

5）测量方法：采用电磁流量计标准表，通过3次循环将被检表的各检定点与标准器直接比较，逐点读取被检表累计显示值，两者之差即为被检仪表的示值误差[5]。

6）评定结果的使用：在符合上述条件的测量结果，可直接使用本不确定度的评定结果。

2 检定原理

标定装置流程如图1所示,该系统主要由2台横河AXF-025G/080G电磁流量计（标准器）、循环管路、电动阀、快开闸阀、离心泵、蓄水池、自动操控系统等配套设施组成。通过标准流量计和被检流量计串联连接的方式，可以对水平干线流量计、阀组角式自控仪角式干线流量计进行标定，按照标准流量计法，保证标定环境温湿度，流量流速稳定后，通过累积流量比对进行被检表系数修正。

图1 流量标定装置

3 测量模型

采用的测量模型如下：式中：E为示值误差，m3/h；Q为高压流量自控仪示值(累计值)，m3/h；QS为标准表的示值(累计值)，m3/h。

误差来源：①测量重复性引入的标准不确定度；②标准装置引入的标准不确定度。

灵敏系数为C1=1/QS；C2=Q/QS。忽略压力、温度对流量计系数的影响，不做修正。

4 标准不确定度的评定

4.1 重复性引入的标准不确定度u（Q）的评定

u（q被）可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。对一块0.1～3.0 m3/h、编号为171018P、准确度为1.5级的高压流量自控仪，在重复条件下确定3个检定点，每个点检定10次，各检定示值所得数据见表1，单次实验标准偏差：

4.2 输入量的标准不确定度u（Q S）的评定

输入量q标的标准不确定度来源于标准装置本身引入不确定度分量。

表1 10次测量结果

1）标准装置不确定度测量数学模型：

式中：VN为体积；N为脉冲数；K为仪表系数；δVT为温差体积变化；δVQ为气泡体积变化；δVH为流量波动系数体积变化；δVJ为水温体积变化。

冷水流量测量系统相对标准不确定度：

2）标准表脉冲数引入相对标准不确定度u1rel，脉冲数误差±1，设定流量最小脉冲数不少于2 000个：

3）标准表定点重复性和仪表系数稳定性影响u2rel，根据检定证书不确定度描述：

4）标准表示值差引入相对标准不确定度u3rel，标准表准确度等级为0.2级，服从正态分布：

5）管路水温影响u4rel，水温温差小于1℃，16℃水膨胀系数0.000 2/℃：

6）管路气泡影响u5rel，由于水池液位与水泵吸入口的高度高于0.5 m,且管道高处已通过排气装置排气稳定：

7）变频泵产生瞬时流量波动系数u6rel，标准装置技术说明书表明1 200 L/H波动系数0.5%：

8）标准装置系统合成相对不确定度为：

4.3 合成标准不确定度的评定

4.3.1 标准不确定度分量一览表

依据上述测量不确定度评定过程，将标准不确定度各分量汇总见表2。

表2 标准不确定度分量一览表

4.3.2合成标准不确定度的计算

因测量影响量xi彼此独立，所以合成不确定度为：

4.3.3 合成不确定度的有效自由度

合成不确定度的有效自由度为：V=3×(10-1)=27。

4.4 扩展不确定度的确定

取包含因子k=2,故测量结果的相对扩展不确定度为Urel=2ucrel=1.2%。

4.5 测量不确定度报告

1.5级高压流量自控仪测量结果扩展不确定度为Urel=1.2%，νeff=27，k=2。测量结果Yi=Qi±1.2%Qi。

4.6 误差

根据标准不确定度评定u（Q）计算得知流量计相对示值误差：

5 结论

通过实验数据分析，仪表室在用流量标准装置检定符合规范中量值传递的基本原则，评定GLZ型高压流量自控仪0.3～3.0 m3/h在0.45 m3/h流量使用误差最小，在0.75 m3/h重复性最好，测量结果不确定度为6‰。流量计是采油厂精细注水的重要组成部分，它的准确与否是分析注水效果的重要依据，示值标定测量不确定度直接决定流量计标定结果的可靠性，它是评价流量计计量能力的重要性能。对管径为DN25的高压流量自控仪，在特定条件下标定的不确定度进行了评定，其他口径的流量计也可使用该方法进行测量不确定的评定。