JJF××××—202×被動活塞式氣體流量標準裝置及校準器校準規(guī)范本規(guī)范適用于被動活塞式氣體流量標準裝置（以下GB/T17747.3天然氣壓縮因OIMLD36：2020液體測量系統(tǒng)檢定和校準用3.1.1被動活塞式氣體流量標準裝置pas3.1.2被動活塞式氣體流量校準器passi利用氣體推動活塞置換氣體體積的原理，直接用于JJF××××—202×2在介質(zhì)壓力推動下能沿缸體軸線運動，用于定義標準注：用于檢測活塞位置的激光干涉儀也屬于一種檢測器。利用密封件的彈性或密封介質(zhì)的表面張力密封活活塞裝置和校準器所使用的計量單位應(yīng)使用表1主要量的計量單位和符號序號名稱計量單位符號1累積流量立方米、升、毫升m3、L、mL2瞬時流量立方米每小時、升每分鐘、毫升每分鐘m3/h、L/min、mL/min3長度米、毫米m、mm4小時、分鐘、秒h、min、s35壓力帕[斯卡]、千帕、兆帕Pa、kPa、MPa6溫度開[爾文]、攝氏度K、℃先后觸發(fā)檢測器計時，由已知的標準容積、被計算得到活塞裝置（或校準器）的瞬時流量或累積流量。圖1活塞裝置（或校準器）基本原理框圖注：校準器不包括虛線部分的結(jié)構(gòu)部件活塞裝置一般由氣源、穩(wěn)壓器、流量調(diào)節(jié)閥換向閥、溫度儀表、壓力儀表、管路系統(tǒng)和計算機控制作壓力可分為高壓活塞裝置和常壓活塞裝置；按活塞運高壓被動活塞式氣體流量標準裝置（HPPJJF××××—202×4圖2高壓活塞裝置（HPPP）結(jié)構(gòu)示意圖校準器一般由活塞、缸體、檢測器、旁通閥、信號進出管路等組成，具有溫壓補償功能的校準器還有溫度儀表和JJF××××—202×5圖3常壓活塞裝置（或校準器）結(jié)構(gòu)示意圖）；活塞裝置的最大流量由最大標準容積段容積流量由最小標準容積段容積與最長測量時間的比值確定活塞裝置中所使用的缸體（或活塞）應(yīng)具有活塞裝置中所使用的有效行程應(yīng)具有有效的注：有效行程采用激光干涉儀測量的活塞裝置，激光干涉儀應(yīng)具有有效的檢定或校準證書?；钊b置中所使用的溫度、壓力測量儀表均應(yīng)具有有效的檢定或校準證表2活塞裝置溫度、壓力測量儀表的技術(shù)要求活塞裝置擴展不確定度Ur（k=2）技術(shù)要求溫度測量儀表壓力測量儀表等于或優(yōu)于0.1%MPE：±0.1℃0.05級0.1%以下MPE：±0.2℃0.1級計時器應(yīng)具有包括8h穩(wěn)定度及時間間隔的有效檢定或允許誤差一般應(yīng)優(yōu)于±0.001s，應(yīng)帶有晶JJF××××—202×6校準結(jié)果應(yīng)給出活塞裝置流量的相對擴展不確定度校準器的示值誤差不超過相應(yīng)準確度等級規(guī)定的最表3準確度等級及其最大允許誤差對應(yīng)關(guān)系準確度等級0.2級0.5級2.0級注：以上指標不用于合格性判別，僅供參考。相對濕度15～85）%。大氣壓力86～106）kPa。主標準器可選用鐘罩式氣體流量標準裝置、活塞氣體流量標準裝置、標準表法氣體流量標準裝置，以及標準裝置，其流量范圍與被校的校準器流量范圍相適應(yīng)表4配套設(shè)備及技術(shù)要求JJF××××—202×7序號設(shè)備名稱技術(shù)要求用途1溫度儀表等于或優(yōu)于0.5級的校準器MPE：±0.1℃測量標準裝置和校準器處介質(zhì)溫度1.0級及以下的校準器MPE：±0.2℃2壓力儀表等于或優(yōu)于0.5級的校準器0.05級測量標準裝置和校準器處介質(zhì)壓力1.0級及以下的校準器0.1級3濕度計MPE：±5%RH測量環(huán)境濕度注：如主標準器包含以上配套設(shè)備，可不再單獨配備。標準裝置與校準器之間的氣體管路應(yīng)盡量短，管路表5校準項目一覽表序號類型校準項目1活塞裝置密封性標準容積流量穩(wěn)定性2校準器示值誤差重復(fù)性啟動活塞裝置，將活塞升至有效行程內(nèi)，關(guān)閉閥門，使活塞處于懸JJF××××—202×8定10min后，記錄活塞的位置及缸體內(nèi)的溫度、壓再次記錄活塞的位置及缸體內(nèi)的溫度、壓力，根據(jù)測得的位置的變化量計算活塞裝置的泄漏量，泄漏量與活塞裝置選取一臺儀表系數(shù)已知的標準流量計，連接到活塞裝置積流量和測量時間，根據(jù)活塞裝置標準容積、已知儀表系積流量和測量時間計算活塞裝置的泄漏量，泄漏量與活塞調(diào)節(jié)活塞裝置至最小流量，啟動活塞裝置，測量置活塞裝置，使活塞裝置的進氣口在上方，出氣口在下方，再按式（1）計算正向平均瞬時流量qD。qD=1qD=1qDi按式（2）計算反向平均瞬時流量qR。qR=qRi活塞裝置的標準容積采用尺寸法測量，通過效直徑和有效行程計算得到活塞裝置的標準容積，活塞直徑的測量方法可參照附錄D，活塞有效行根據(jù)缸體（或活塞）的有效直徑D和活塞的有效行程H，按公式（4）計算活JJF××××—202×2-6（4）式中：V20—活塞裝置的標準容積，L；H—在20℃下活塞的有效行程，mm。1/3（5）μ—測量介質(zhì)的動力粘度，mPa·s；根據(jù)活塞裝置的流量范圍，選取最大流量、常用流量檢流量計的情況下，對活塞裝置流量的穩(wěn)定性進行試驗。塞，應(yīng)對每個活塞進行穩(wěn)定性試驗，將其中流量穩(wěn)定性最式中：qi—活塞裝置第i次的瞬時流量，L/min；psTmZmpsTmZmpmTsZssQV-i-q)2]220)+pDn]1式中：S—活塞裝置的流量穩(wěn)定性，%。gpgpEp式中：QV—活塞裝置在被檢表處的累積流量，L；a—缸體的線膨脹系數(shù)，℃-1；pgp—活塞裝置的氣體表壓力，Pa；Dn—活塞裝置缸體的內(nèi)徑，mm；δ—活塞裝置缸體的壁厚，mm；ps—活塞裝置的氣體絕對壓力，Pa；pm—被檢表處的氣體絕對壓力，PaTsTZs—活塞裝置的氣體壓縮因子；1.天然氣壓縮因子按GB/T17747.1、GB/T17747.2和GB/T17747.3的相關(guān)規(guī)定計算,其它氣體壓縮因子可參閱有關(guān)手冊；2.當(dāng)活塞裝置與被檢流量計間的壓力差小于一個大氣壓時（0.1MPa），可視Zs=Zm。psTmZmpmTsZpsTmZmpmTsZsqV3a(ts式中：qV—活塞裝置在被檢表處的瞬時體積流量，L/min；JJF××××—202×注：若采用密封環(huán)密封的活塞裝置密封性符合要求，可認為ΔqL=0?；钊b置在被檢表處的氣體累積流量的相對合ur(QV)=[cr2(D)ur2(D)+cr2(H)ur2(H)+cr2(c)ur2(c)+cr2(ts)ur2(ts)+cr2(pgp)ur2(pgp)+cr2(Dn)ur2(Dn)+cr2(Ep)ur2(Ep)+cr2(δ)ur2(δ)+cr2(ps)ur2(ps)+cr2(pm)ur2(pm)+cr2(Ts)ur2(Ts)+cr2(Tm)ur2(Tm)+cr2(Zs)ur2(Zs)+cr2(Zm)ur2(Zm)]1/2ur(D)—活塞缸體直徑的相對標準不確定度，%；ur(H)—活塞有效行程的相對標準不確定度，%；ur(c)—缸體線膨脹系數(shù)的相對標準不確定度，%；ur(ts)—活塞裝置溫度的相對標準不確定度，%；ur(pgp)—活塞裝置內(nèi)氣體表壓力的相對標準不確定度，%；ur(Dn)—活塞裝置缸體內(nèi)徑的相對標準不確定度，%；ur(δ)—活塞裝置缸體壁厚的相對標準不確定度，ur(ps)—活塞裝置氣體絕對壓力的相對標準不確定度，%；ur(pm)—被檢表處氣體絕對壓力的相對標準不確定度，%ur(Ts)—活塞裝置氣體熱力學(xué)溫度的相對標準不確定度，%；ur(Tm)—被檢表處氣體熱力學(xué)溫度的相對標準不確定度，%；ur(Zs)—活塞裝置氣體壓縮因子的相對標準不確定度，%；ur(Zm)—被檢表處氣體壓縮因子的相對標準不確定度，%?；钊b置在被檢表處的氣體瞬時流量的相對合成標準不確定度按公式ur(qV)=[cr2(D)ur2(D)+cr2(H)ur2(H)+cr2(c)ur2(c)+cr2(ts)ur2(ts)+cr2(pgp)ur2(pgp)+cr2(Dn)ur2(Dn)+cr2(Ep)ur2(Ep)+cr2(δ)ur2(δ)+cr2(ΔqL)ur2(ΔqL)+cr2(t)ur2(t)+cr2(ps)ur2(ps)+cr2(pm)ur2(pm)+cr2(Ts)ur2(Ts)+cr2(Tm)ur2(Tm)+cr2(Zs)ur2(Zs)+cr2(Zm)ur2(Zm)]1/2JJF××××—202×ur(t)—測量時間的相對標準不確定度，%。注：間隙寬度的測量不確定度影響可忽略不計。Ur(QV)=2ur(QV)Ur(qV)=2ur(qV)b)檢查校準器外觀，將校準器連接到標準裝置上，確保校準器c)開啟進氣閥門，調(diào)節(jié)氣源的工作壓力，e)校準器應(yīng)在0.7qmax～qmax流量下運行至少1min，使氣體的溫度、壓力和流圖4校準器與標準裝置的連接示意圖JJF××××—202×校準流量點一般應(yīng)包括下列流量點：qmax，0.5qmax，0.2qmax和qmin四個流量在校準過程中，除qmin和qmax流量點的實際校準流量與設(shè)定流量的偏差應(yīng)分別緩慢調(diào)節(jié)流量至校準流量點，待流量穩(wěn)定后，流量測量，待校準器測量完成后，再啟動標準裝置進行標根據(jù)需要記錄校準器處和標準裝置處的溫度和壓力，完成注：若采用標況流量校準，可以不記錄溫度和壓力。校準器在第i校準點第j次的相對示值誤差按公式（14）計算：式中：Eij—第i校準點第j次校準時校準器的相對示值誤差，%；qij—第i校準點第j次校準時校準器的瞬時流量，L/min；式中：Ei—第i校準點的相iij%15）式中：(Vs)ij—第i校準點第j次標準裝置的實際氣體體積，L；(Er(Er)i=(Eij-Ei)2n-1式中：(Er)i—第i校準點校準器的重復(fù)性，%。JJF××××—202×器具名稱： 流量范圍： 序號12345678JJF××××—202×9容積段()容積段()流量()流量()流量()123456789名稱相對擴展不確定度：Ur=%（k=2）JJF××××—202×器具名稱：證書編號：氣源壓力：kPa校準地點：編號：測量范圍：證書編號：有效期限：校準流量點測量值標準值示值誤差平均示值誤差重復(fù)性擴展不確定度（k=2）JJF××××—202×名稱B.1.4復(fù)校時間間隔建議：年JJF××××—202×序號JJF××××—202×C.1高壓被動活塞式氣體流量標準裝置（HPP流量范圍20～480）m3/h；壓力范圍5～10）MPa；被動活塞式氣體流量標準裝置工作時，活塞在介質(zhì)壓置換出缸體內(nèi)的氣體容積，并在測試時間內(nèi)流過被檢流量計，理，活塞式氣體流量標準裝置置換出的容積量與流=D2H1+3a(ts-20)+pgpEδ根10-6H—活塞有效行程，mm；a—缸體的線膨脹系數(shù)，℃-1；p—活塞裝置的氣體表壓力，Pa；δ—活塞裝置缸體的壁厚，mm；ps—活塞裝置的氣體絕對壓力，Pa；pm—被檢表處的氣體絕對壓力，PaTsT根據(jù)測量模型，由于各個輸入量間不相關(guān)，所以活塞cr(pgp)ur(pgp)+cr(Dn)ur(Dn)+cr(Ep)ur(Ep)+cr(δ)ur(δ)s-4；gpEδ=2.86題10-4；gpEδ=2.86題10-4；gpEδ=-2.86題10-4；gpEδ=-2.86題10-4；cr(Zm)=ZmQVδZm由缸體直徑的校準證書，缸體直徑D=300mm，），ur(D)=2.0=0.013%由有效行程的校準證書，有效行程H=4000mm，有效行程的擴展不確定度），ur(H)=200=0.005%按最大值考慮，設(shè)不確定度為Ur(c)=10%，矩形分布，則活塞缸體材料的線膨脹系ur(c)==5.8%C.1.4.5活塞裝置內(nèi)氣體表壓力引入活塞裝置缸體內(nèi)的氣體表壓力為ps=4.9MPa，測量活塞裝置氣體表壓力的壓力JJF××××—202×活塞裝置缸體的公稱內(nèi)徑為300mm，內(nèi)徑的不確定度Ur(Dn)=0.3%，按矩形分C.1.4.7活塞裝置缸體材質(zhì)彈性模量引入按矩形分布，則活塞裝置缸體材質(zhì)彈性模量活塞裝置缸體壁厚為25mm，缸體壁厚的不確定度Ur(δ)=5%，按矩形分布，C.1.4.9活塞裝置氣體絕對壓力引入活塞缸體內(nèi)的氣體絕對壓力為ps=5.0MPa，測量活塞裝置氣體絕對壓力的數(shù)字C.1.4.10被檢表處氣體絕對壓力引入活塞裝置被檢表處氣體絕對壓力為pm=4.5MPa，測量被檢表處氣體絕對壓力的C.1.4.11活塞裝置氣體熱力學(xué)溫度引入JJF××××—202×活塞裝置氣體熱力學(xué)溫度為Ts=288.15K，由溫度C.1.4.12被檢表處氣體熱力學(xué)溫度引入C.1.4.13活塞裝置氣體壓縮因子引入活塞裝置氣體壓縮因子的擴展相對不確定度Ur=0.01%（k=），ur(Zs)==0.005%C.1.4.14被檢表處氣體壓縮因子引入被檢表處氣體壓縮因子的擴展相對不確定度Ur=0.01%（k=2），則被ur(Zs)==0.005%表C.1活塞裝置測量不確定度匯總表序號符號來源輸入量的標準不確定度ur(xi)/%靈敏系數(shù)cr(xi)cr(xi)ur(xi)%1D活塞裝置缸體有效直徑0.01320.0262H活塞裝置有效行程0.00510.0053C缸體線膨脹系數(shù)5.8-0.0014ts活塞裝置溫度0.190.0005pgp活塞裝置內(nèi)氣體表壓力0.0590.0006Dn活塞裝置缸體內(nèi)徑0.170.0007Ep活塞裝置缸體彈性模量5.80.0028δ活塞裝置缸體壁厚2.90.0019ps活塞裝置氣體絕對壓力0.01210.012pm被檢表處氣體絕對壓力0.013-10.013Ts活塞裝置氣體熱力學(xué)溫度0.010-10.010Tm被檢表處氣體熱力學(xué)溫度0.01010.010Zs活塞裝置氣體壓縮因子0.005-10.005Zm被檢表處氣體壓縮因子0.00510.005合成相對標準不確定度：ur(QV)=0.036%；擴展相對標準不確定度：Ur(QV)=0.072%，k=2；活塞裝置各個分量不相關(guān)，被檢表處的氣體]1/2Ur(QV)=kur(QV)=0.072%（k=2）流量范圍50～5000）mL/min；被動活塞式氣體流量標準裝置工作時，活塞在介質(zhì)壓先后觸發(fā)檢測器計時，由已知的置換出缸體內(nèi)的氣體容和測得的時間，計算得到活塞裝置的瞬時流量，比較活JJF××××—202×qVpsTmZmpmTsZsH—活塞裝置有效行程，mm；a—缸體的線膨脹系數(shù)，℃-1；ps—活塞裝置的氣體絕對壓力，Pa；pm—被檢表處的氣體絕對壓力，Pa；TsT根據(jù)測量模型，由于各個輸入量間不相關(guān)，所以活塞r2(ΔqL)ur2(ΔqL)+cr2(t)ur2(t)+cr2(ps)ur2(ps)+cr2(pm)ur2(pm)（C.4）s-3；JJF××××—202×L-6L-1cr(pm)=pmqV根Vcr(Zm)=ZmqV根V由活塞直徑的校準證書，活塞有效直徑D=23.988mm確定度U=0.005mm（k=2），則活塞有效直徑引入的相對標準不確定度由有效行程的校準證書，有效行程H=101.546mm，有效行程的擴展不確定度），按最大值考慮，設(shè)不確定度為Ur(a)=10%，矩形分布，則活塞缸體材料的線膨脹系ur(a)==5.8%C.2.4.7活塞裝置氣體絕對壓力引入活塞缸體內(nèi)的氣體絕對壓力為ps=101.32kPa，由絕對壓力的校準證書，活塞 /3ur(ps /3C.2.4.8被檢表處氣體絕對壓力引入ur(pm)=100%=0.058%C.2.4.9活塞裝置氣體熱力學(xué)溫度引入JJF××××—202×活塞裝置氣體熱力學(xué)溫度為Ts=288.15K，由溫度C.2.4.10被檢表處氣體熱力學(xué)溫度引入C.2.4.11活塞裝置氣體壓縮因子引入按相關(guān)標準計算得到活塞裝置氣體壓縮因子為Zs=因子的擴展相對不確定度Ur=0.01%（k=2），則活塞裝置氣C.2.4.12被檢表處氣體壓縮因子引入按相關(guān)標準計算得到被檢表處氣體壓縮因子為Zs=因子的擴展相對不確定度Ur=0.01%（k=2），則被檢表處氣體壓縮表C.2活塞裝置測量不確定度匯總表序號符號來源輸入量的標準不確定度ur(xi)/%靈敏系數(shù)cr(xi)cr(xi)ur(xi)%1D活塞裝置有效直徑0.01020.0202H活塞裝置有效行程0.01510.0153C缸體線膨脹系數(shù)5.80.0034ts活塞裝置溫度0.3830.0015t測量時間0.002-10.0026ΔqL泄漏量2.30.0030.0077ps活塞裝置氣體絕對壓力0.05810.0588pm被檢表處氣體絕對壓力0.058-10.0589Ts活塞裝置氣體熱力學(xué)溫度0.02-10.020Tm被檢表處氣體熱力學(xué)溫度0.0210.020Zs活塞裝置氣體壓縮因子0.005-10.005Zm被檢表處氣體壓縮因子0.00510.005合成相對標準不確定度：ur(qV)=0.09%；擴展相對標準不確定度：Ur(qV)=0.18%，k=2；活塞裝置各個分量不相關(guān)，被檢表處的氣體ur(qV)=[0.020%2+0.015%2+0.003%2+0.001%2+0.002%2+0.007%2+0.058%2+0.058%2+0.020%2+0.020%2+0.005%2+0.005Ur(qV)=kur(qV)=0.18%（k=2）氣體流量校準器，流量范圍0.5～5）L/min，準確度等級：1.0級；氣體流量校準器在介質(zhì)壓力的作用下活塞沿缸體運由已知的缸體容積、被測介質(zhì)的溫度、壓力和測得的時校準器測得的瞬時流量，與氣體流量標準裝置測得的標式中：E—校準器的示值相對誤差，%；JJF××××—202×根據(jù)測量模型，由于各個輸入量間不相關(guān)，所以校準u(E)=[c2(qm)u2(qm)+c2(qs)u2(qs)]1/2cr(qm)==；cr(qs)==-；cr(qm)==；cr(qs)==-； u( u(E)=+=表C.3示值誤差次數(shù)123456示值誤差/%-0.32-0.41-0.45-0.48-0.36-0.48Er=(Ej-E)2=0.066%ur(qm1)==0.038%C.3.4.1.2校準器示值分辨力引入JJF××××—202×L/min，按均勻分布，則流量計示值分辨力引入的相校準器引入的相對標準不確定度取校準器重復(fù)性引辨力引入不確定度的較大值，因此，校準器引ur(qm)=0.038%C.3.4.2氣體流量標準裝置引入的相對），表C.4示值誤差測量不確定度匯總表序號符號來源輸入量的標準不確定度ur(xi)/%靈敏系數(shù)cr(xi)cr(xi)u