稱重法校準質量流量計不確定度評定的研究

張宏巍 劉加樹

（安徽中煙工業有限責任公司蚌埠卷煙廠，安徽蚌埠 233010）

0.引言

煙草加工企業質量流量計精度一般都選用0.1%的精度等級，但是加工工藝只要求質量流量計精度達到0.5%即為合格。質量流量計需要定期校準，一般檢定單位到現場檢定通常采樣容積法和稱重法對流量計進行校準。容積法需要拆卸流量計，安裝在容積法流量計校準裝置上，十分不方便。稱重法部分煙廠采用自校方式，通常采用的是稱重法進行校準，只要示值誤差在允許的工藝誤差范圍內就被認定為合格。這種做法沒有考慮整個過程中的不確定度來源，缺乏科學嚴謹性。

1.校準要求

計量特性是質量流量計計量精度要求為±0.5%。精度要求是示值誤差應不大于最大允許誤差（±0.5%）與擴展不確定度U（E）的差。

校準標準器要求。電子秤最大量程一般不小于50kg，檢定分度值一般不大于2g，檢定合格。時間計時器分辨度為0.01s，檢定合格。

2.稱重法在線校準原理

在線校準一般由電子秤、稱重容器盒、管道流量控制裝置、管道、截止閥、快接頭、數據處理和控制系統等組成。

稱重法工作原理是基于流體學連續性方程，將被校準流量計與管道閥門串聯，流量計出口使用軟管放入到電子秤上稱重容器盒。校準的過程是使流體在相同的時間間隔期間流過在線流量計并且流入到電子秤的稱重容器盒內，比對流量計的累積量和電子秤的稱重量，進而確定被校準質量流量計的計量性能[1]。

3.不確定度來源

由于每臺質量流量計在線校準時不確定度都不一致，故考慮以梗絲加料質量流量計對不確定度進行評定。標準不確定度來源有：一是測量重復性，主要表現在被校準質量流量計示值。二是標準器精度，主要為電子秤和時間計數器。三是如果被校流量計沒有二次儀表還需要考慮到數據采集、傳送、處理等過程中的不確定度。

3.1 校準累計量的確定

累計量的大小直接影響到示值誤差的大小。由于在校準時質量流量計二次儀表累計量顯示不是一個連續的過程，在讀數的過程中就會出現因示值跳變而引起的誤差，如表1，預設介質流量為60kg/h。

表1 校準累計量與最大系統誤差關系表

從表1 中可以看下只要在25kg 左右的校準累積量才會使得最大系統顯示誤差小于0.1%，所以一般選擇大于25kg 重量作為單次測量介質的累計量。由于被校準質量流量計累計量和電子秤稱重容器盒存在一定的距離，實際兩個值并非完全是同一液體重量。這就需要要求到流量波動不能過大，一般流量瞬時值變化周期為可選，選擇不同的周期流量瞬時值，流量波動在5%范圍內累積量差值大約為0.03%左右，對累計量的影響可以忽略不計，這些誤差都在測量重復性體現。

3.2 測量重復性標準不確定度

測量重復性誤差u1（Q）。對梗絲加料質量流量計在流量為60kg/h 校準點下，每次累積量為30kg，對被校準流量計連續測試量10 次，得到測量誤差數據為：0.201%；0.245%；0.211%；0.241%；0.204%；0.249%；0.206%；0.244%；0.204%；0.246%。采用A 類方法進行評定[2]。

3.3 標準器精度標準不確定度

3.4 擴展不確定度的計算

合成標準不確定度uc（E）。

表2 使用二次儀表標準不確定度一覽表

4.結語

從表2 和上位機讀數來看，沒有二次儀表不確定度分量值為0.0466%，上位讀數遠比二次儀表讀數不確定度高，這還是在確保信號傳送在精度范圍內進行分析的，實際情況很難對信號傳送和處理的精度進行校準，所以建議采用使用二次儀表進行校準。在現場對質量流量計進行校準，必須每臺質量流量計的計算出擴展不確定度。這樣的校準結果才有參考意義。