石油与天然气化工  2016, Vol. 45 Issue (2): 77-82
质量法高压气体充装流量标准装置的研制及其检测方法研究
刘东升 , 赵普俊 , 刘缙林 , 路炜     
中国测试技术研究院
收稿日期：2015-10-23
基金项目：四川省科技厅专项计划项目“高压气体质量流量计产业化支撑技术”(2011CGZ0091)
作者简介：刘东升(1960—)，男，成都人，工学硕士，高级工程师，首批国家一级注册计量师，主要从事流量计量与测试技术方面的研究工作。E-mail：liuds2006@163.com.
摘要：研制了质量法高压气体充装流量标准装置，阐述了其结构组成、技术要求、技术路线以及检测方法，并对其测量不确定度进行了分析与评定。结果表明, 质量法高压气体充装流量标准装置满足有关国家标准、国家计量技术规范的相关技术要求，适用于各级计量技术机构对压缩天然气加气机、标准表法压缩天然气加气机检定装置和充装用高压气体质量流量计进行计量检测和技术评价。该标准装置已取得国家实用新型专利证书。
关键词：质量法    高压气体充装流量    标准装置    测量不确定度    
Research on high pressure gas filling flow standard facility based on weighing method
Liu Dongsheng , Zhao Pujun , Liu Jinlin , Lu Wei     
National Institute of Measurement and Testing Technology, Chengdu 610021, China
Abstract: This paper introduces the structure composition, the technical requirements and technical route and the measurement method of high pressure gas filling flow standard facility based on weighing method, analyzes and evaluates its uncertainty of measurement. The results show that the facility can completely meet the technical requirements specified in the relevant national standards, national measurement technical specifications. This standard facility has got China national utility model patent certificate.
Key Words: weighing method    high pressure gas filling flow    standard facility    uncertainty of measurement    

目前，各种类型的高压气体流量计量设备已经在天然气开采、净化、输送及贸易交接等环节中得到广泛应用[1-3]。由于涉及到贸易结算，按照国家计量法的规定，高压气体流量仪器仪表应依法纳入强制管理范围，必须进行强制计量检定和质量监督检验。高压气体流量计的计量性能与流体的压力、温度等参数密切相关, 因此高压气体流量计的计量检测应在高压气体条件下进行。然而，由于普遍缺乏高压气体流量计量标准装置，在实际检测中，高压气体流量计量设备的检测介质基本上采用常压或低压气体或洁净水替代，使得量值难以实现准确传递，也无法对高压气体流量实现准确计量。实验表明[4]，由于检测条件和使用条件不同，特别是所使用的检测介质不同，水、常压气体、低压气体、高压气体对高压气体流量测量仪器仪表计量误差的影响也不同。如用水实流标定高压气体质量流量计的测量误差为0.2%，而采用高压气体作为检定介质标定时，其误差可能超过0.5%。因此，对高压气体质量流量计采用20 MPa压缩空气进行标定更符合其实际工作条件。质量法高压气体充装流量标准装置的研制成功[5]，为各级计量技术机构对压缩天然气加气机、标准表法压缩天然气加气机检定装置、科里奥利高压气体质量流量计等高压气体流量计量设备进行计量检测、质量监督、技术评价和法制管理提供了高质量、高水准的量值溯源手段，从而确保计量法在高压气体流量计量设备领域的贯彻实施。

1 结构组成

质量法高压气体充装流量标准装置主要由高压储气井、高压空气压缩机、压缩空气后处理设备、自动无热再生干燥过滤器系统(含干燥塔、除油过滤器、粉尘过滤器、精密过滤器等)、冷却塔及水循环系统、高压气体输送管线及高压阀件、压力调节分配控制柜、气体泄放管路及消声器、在线实时过程参数监视仪表、实验台、数据采集器、测量数据处理专用软件、加气枪、快速接头、大量程特种准确度级电子天平称量系统、称量储气瓶组及其自动液压升降装置等组成，如图 1所示。

图 1     质量法高压气体充装流量标准装置结构组成 Figure 1     Structure composition of high pressure gas filling flow standard facility based on weighing method

2 技术要求

流量范围：1~100 kg/min，1号台位1~10 kg/min, 2号台位10~100 kg/min。

测量不确定度：0.05%(k=2)。

测量重复性：优于0.025%。

实验介质：压缩空气，常压露点≤－55 ℃，ρ(油)≤5 mg/m3，尘埃粒径≤1 μm。

储气井：地下高压储气井3口，分别为2 m3、2 m3和4 m3，总水容积8 m3，最大工作压力25 MPa，最大储气规模2 000 m3。

称量储气瓶组：钢质内胆高压储气瓶，最大充装压力20 MPa。

主标准器：采用德国赛多利斯大量程高准确度等级电子天平称量系统，1号台位最大称量64 kg，显示分辨力0.1 g；2号台位最大称量600 kg，显示分辨力1 g。

3 技术路线

研制质量法高压气体充装流量标准装置的主要技术路线为：① 制备符合有关技术要求的高压气体并保持25 MPa压力和水容积为8 m3的储量;② 利用压力调节控制柜输送高压气体通过高压管路和被检高压气体流量仪表，注入称量储气瓶组;③ 利用大量程特种准确度级电子天平称量系统进行称量，其称量值与被检高压气体流量仪表的显示值进行比较，通过计算机数据采集与处理系统得出计量误差和重复性，并打印检测结果。

4 检测方法

高压气体质量流量现行检测方法是在流量范围内一般采用多点定点检测法[6]。由于充装用高压气体流量特性为变流量动态过程，因此现行检测方法对充装用高压气体流量的检测是不适用的。为尽可能真实反映充装用高压气体流量的变流量动态工作特性，采用一种利用质量法检测高压气体充装流量的标准装置的测量方法——多区间变流速动态累积质量流量检测法，其特征为根据充装容器由充装初始状态充装至20 MPa额定压力来划分变流量压力区间, 并分别检测动态充装流量累积质量。测量方法简述如下[7]。

4.1 流量区间划分

根据充装容器由充装初始状态充装至20 MPa额定值，划分为R(1)、R(2)和R(3)流量区间，每个流量区的变流量压力区间及储气容器的允许压力控制范围见表 1。

表 1    流量区、变流量压力区间及储气容器的允许压力控制 Table 1    Flow test region, variable flow pressure range and permissible pressure control range of gas storage vessel (MPa)

4.2 测量过程控制

在每个流量区的实验过程中，环境温度变化应不超过5 ℃，湿度变化应不超过10%，储气容器的预充压力和充装完成后的压力应处于相应的允许压力控制范围。

4.3 测量程序

(1) 连接好被检测对象和质量法高压气体流量标准装置，实验介质应充满管道。被检测对象应处于气体流动方向的上游。

(2) 对被检测对象以及高压气体流量标准装置中的主标准器通电预热。

(3) 将高压气体流量标准装置的充装量示值回零。

(4) 将被检测对象示值回零。

(5) 打开充装阀门和储气容器阀门，对储气容器(内部压力处于预充压力控制范围)充装。

(6) 当充装压力处于储气容器的最大允许压力控制范围时，停止充装, 记录被检测对象示值, 同时记录高压气体流量标准装置的充装量示值。

(7) 按式(1)计算被检测对象在R(i)流量区的第j次测量的示值误差Eij：

$ {E_{ij}} = \frac{{{Q_{ij}} - {{\left( {{Q_s}} \right)}_{ij}}}}{{{{\left( {{Q_s}} \right)}_{ij}}}} \times 100{\rm{\% }} $ (1)

式中:Eij为R(i)流量区第j次测量的示值误差，%；Qij为R(i)流量区第j次测量被检测对象的充装量示值，kg；(Qs)ij为R(i)流量区第j次测量高压气体流量标准装置的充装量示值，kg；i为流量区序号，i = 1~3；j为测量次数序号，j = 1~6。

(8) 按式(2)计算被检测对象在R(i)流量区的示值误差Ei：

$ {E_i} = \frac{1}{n}\sum\limits_{j = 1}^{\rm{n}} {{E_{ij}}} $ (2)

式中：Ei为R(i)流量区的示值误差，%；n为测量次数，n=6。

(9) 按式(3)计算被检测对象的示值误差E：

$ E = \pm {\left| {{E_i}} \right|_{{\rm{max}}}} $ (3)

式中：E为被检测对象的示值误差，%。

(10)根据每个流量区的示值误差，按式(4)计算被检测对象在R(i)流量区的测量重复性(Er)i：

$ {({E_{\rm{r}}})_i} = \sqrt {\frac{{\sum\limits_{j = 1}^n {{{\left( {{E_{ij}} - {E_i}} \right)}^2}} }}{{n - 1}}} \times 100\% $ (4)

式中：(Er)i为R(i)流量区的测量重复性，%。

(11)按式(5)计算被检测对象的测量重复性Er：

$ {E_{\rm{r}}} = {[{({E_{\rm{r}}})_i}]_{{\rm{max}}}} $ (5)

式中：Er为被检测对象的测量重复性，%。

5 装置测量不确定度分析与评定
5.1 数学模型和相对灵敏系数

在测量环境条件下，充入储气瓶中的高压气体的累积质量流量Qm按式(6)计算：

$ {Q_{\rm{m}}} = \frac{{1 - \frac{{{\rho _{\rm{a}}}}}{{{\rho _{\rm{m}}}}}}}{{1 - \frac{{{\rho _{\rm{a}}}}}{{{\rho _2}}}}} \times {m_2} - \frac{{1 - \frac{{{\rho _{\rm{a}}}}}{{{\rho _{\rm{m}}}}}}}{{1 - \frac{{{\rho _{\rm{a}}}}}{{{\rho _1}}}}} \times {m_1} + \Delta {m_1} + \Delta {m_2} $ (6)

式中：Qm为修正后的累积质量，kg；m1为空瓶的称量质量，kg；m2为充入气体后的储气瓶的称量质量，kg；ρa为测量环境的空气密度，kg/m3；ρm为检定用标准砝码密度，kg/m3；ρ1为空瓶称量状态下的折算密度，kg/m3；ρ2为充入气体后的储气瓶称量状态下的折算密度，kg/m3；Δm1为滞留在连接管件中的气体质量，kg；Δm2为储气瓶外壁结露状态产生的附加质量，kg。

根据不确定度传播率[8]，若输入量的估计值为xi，被测量的估计值为y，则测量模型为：

$ y = f({x_1}, {x_2}, \cdots, {x_n}) $ (7)

当各输入量间均不相关时，被测量的估计值y的合成标准不确定度uc(y)按式(8)计算：

$ {u_{\rm{c}}}(y) = \sqrt {\sum\limits_{i = 1}^n {{{(\frac{{\partial f}}{{\partial {x_i}}})}^2}{u^2}({x_i})} } = \sqrt {\sum\limits_{i = 1}^n {{c^2}\left( {{x_i}} \right){u^2}({x_i})} } $ (8)

式中：$ c({x_i}) = \frac{{\partial f}}{{\partial {x_i}}} $为灵敏系数；u(xi)为输入量xi的标准不确定度。

由于式(6)中各输入量间均互不相关，现对式(6)进行数学变换，修正后的累积质量Qm的合成相对标准不确定度ucr(Qm)按式(9)计算：

$ {u_{{\rm{cr}}}}({Q_{\rm{m}}}) = \sqrt {\sum\limits_{i = 1}^8 {{{(\frac{{{x_i}}}{{{Q_{\rm{m}}}}}\frac{{\partial {Q_{\rm{m}}}}}{{\partial {x_i}}})}^2}u_{\rm{r}}^2({x_i})} } = \sqrt {\sum\limits_{i = 1}^8 {c_{\rm{r}}^2\left( {{x_i}} \right)u_{\rm{r}}^2({x_i})} } $ (9)

式中：$ {c_{\rm{r}}}({x_i}) = \frac{{{x_i}}}{{{Q_{\rm{m}}}}}\frac{{\partial {Q_{\rm{m}}}}}{{\partial {x_i}}} $为相对灵敏系数；ur(xi)为输入量xi的相对标准不确定度；ucr(Qm)为修正后的累积质量Qm的合成相对标准不确定度。

5.2 装置的相对扩展测量不确定度[8]

取包含因子k=2，则装置的相对扩展测量不确定度ur(Qm)按式(10)计算：

$ {U_{\rm{r}}}({Q_{\rm{m}}}) = k \times {u_{{\rm{cr}}}}({Q_{\rm{m}}}) $ (10)
5.3 装置的相对标准不确定度分析与评定
5.3.1 1号台位
5.3.1.1 相对灵敏系数cr(xi)计算

1号台位电子天平最大允许误差为±0.5 g，空储气瓶质量m1=42 kg，最小净称量质量为8 kg，充入气体后的储气瓶质量m2=50 kg。

根据成都地区多年来空气密度的统计平均值，ρa=1.14 kg/m3，考虑到实际测量环境条件，引入的极限误差按照±5%计入。

检定用标准砝码密度ρm=8 000 kg/m3，引入的极限误差按照±50 kg/m3计入。

称量用储气瓶采用内胆材料为铬钼合金钢、工作压力为20 MPa的高压气瓶，近似为薄壁圆筒形容器，其外径为352 mm、长度为800 mm。经计算，空储气瓶在称量状态时的折算密度ρ1=543.4 kg/m3，引入的极限误差按±1%计入。

铬钼合金钢的杨氏弹性模量为206 GPa、热膨胀系数为1.2×10-5(℃)-1。充装压缩空气前后，温度变化按+20 ℃计算、压力变化按+20 MPa计算；温度升高20 ℃引起储气瓶的体积变化率，经计算为0.072%；考虑到轴向应力、径向应力增加引起材料应变，压力升高20 MPa引起储气瓶的体积变化率，经计算为0.030%。据此，计算出充入气体后储气瓶在称量状态时的折算密度。经计算，充入气体后储气瓶在称量状态时的折算密度ρ2=542.9 kg/m3，引入的极限误差按照±1%计入。

滞留在400 mm高压软管(内径5 mm)及枪嘴、储气瓶进气管路接头中的高压气体质量，经过计算可知，Δm1=3 g，引入的极限误差按照±20%计入。

1号台位储气瓶在最小称量状态下的外壁结露产生的附加质量估计为Δm2=10 g，引入的极限误差按照±20%计入。为了尽可能降低由于储气瓶外壁结露而产生的附加质量对称量结果的影响，拟采取以下3种技术措施：①储存在储气井中的高压压缩空气已经过脱水、粗过滤、粉尘过滤、除油过滤、精密过滤、冷却、干燥等技术处理，气质达到如下技术指标：常压露点≤-55 ℃、ρ(油)≤5 mg/m3、尘埃粒径≤1 μm；②建立满足高压空气称量和储气瓶内高压气体泄放所需求的实验室测量环境，并安装除湿机，尽可能降低测量环境湿度；③控制储气瓶中气体的泄放速度、泄放次数和泄放间隔，严格操作，做到低速慢放、分多次泄放并加大泄放时间间隔。

经计算，各相对灵敏系数cr(xi)为：$ {c_{\rm{r}}}({m_1}) = $$ - 5.25, {c_{\rm{r}}}({m_2}) = 6.25, {c_{\rm{r}}}({\rho _{\rm{a}}}) = 1.96 \times {10^{ - 3}}, {c_{\rm{r}}}({\rho _{\rm{m}}}) = $$ 1.43 \times {10^{ - 4}}, {c_{\rm{r}}}({\rho _1}) = 1.10 \times {10^{ - 2}}, {c_r}({\rho _2}) = - 1.31 \times $$ {10^{ - 2}}, {c_{\rm{r}}}(\Delta {m_1}) = \frac{{3{\rm{ }} \times {{10}^{ - 3}}}}{8} = 3.75 \times {10^{ - 4}}, {c_{\rm{r}}}(\Delta {m_2}) = $$ \frac{{10 \times {{10}^{ - 3}}}}{8} = 1.25 \times {10^{ - 3}} $

5.3.1.2 空瓶的称量质量引入的相对标准不确定度ur(m1)

ur(m1)用B类标准不确定度评定。空储气瓶质量m1=42 kg。1号台位电子天平最大允许误差为±0.5 g，按均匀分布计算可得：

$ {u_{\rm{r}}}({m_1}) = \frac{{0.5 \times {{10}^{ - 3}}}}{{42 \times \sqrt 3 }} = 6.87 \times {10^{ - 6}} $
5.3.1.3 充入气体后的储气瓶称量质量引入的相对标准不确定度ur(m2)

ur(m2)用B类标准不确定度评定。充入气体后的储气瓶质量m2=50 kg。1号台位电子天平最大允许误差±0.5 g，按均匀分布计算可得：

$ {u_{\rm{r}}}({m_2}) = \frac{{0.5 \times {{10}^{ - 3}}}}{{50 \times \sqrt 3 }} = 5.77 \times {10^{ - 6}} $
5.3.1.4 测量环境的空气密度引入的相对标准不确定度ur(ρa)

ur(ρa)用B类标准不确定度评定。根据成都地区多年来空气密度的统计平均值ρa=1.14 kg/m3，考虑到实际测量环境条件，引入的极限误差按照±5%计入，按均匀分布计算可得：

$ {u_{\rm{r}}}({\rho _{\rm{a}}}) = \frac{{0.05}}{{\sqrt 3 }} = 2.89 \times {10^{ - 2}} $
5.3.1.5 检定用标准砝码密度引入的相对标准不确定度ur(ρm)

ur(ρm)用B类标准不确定度评定。检定用标准砝码密度ρm=8 000 kg/m3，引入的极限误差按照±50 kg/m3计入，按均匀分布计算可得：

$ {u_{\rm{r}}}({\rho _{\rm{m}}}) = \frac{{50}}{{8\;000 \times \sqrt 3 }} = 3.61 \times {10^{ - 3}} $
5.3.1.6 空瓶称量状态的折算密度引入的标准不确定度ur(ρ1)

ur(ρ1)用B类标准不确定度评定。空储气瓶在称量状态时的折算密度ρ1=543.4 kg/m3，引入的极限误差按±1%计入，按均匀分布计算可得：

$ {u_{\rm{r}}}({\rho _1}) = \frac{{0.01}}{{\sqrt 3 }} = 5.77 \times {10^{ - 3}} $
5.3.1.7 充入气体后储气瓶称量状态的折算密度引入的标准不确定度ur(ρ2)

ur(ρ2)用B类标准不确定度评定。充入气体后储气瓶在称量状态时的折算密度ρ2=542.9 kg/m3，引入的极限误差按照±1%计入，按均匀分布计算可得：

$ {u_{\rm{r}}}({\rho _2}) = \frac{{0.01}}{{\sqrt 3 }} = 5.77 \times {10^{ - 3}} $
5.3.1.8 滞留在连接管件中的气体质量修正引入的标准不确定度ur(Δm1)

ur(Δm1)用B类标准不确定度评定。滞留在400 mm高压软管(内径5 mm)及枪嘴、储气瓶进气管路接头中的高压气体质量，经过计算可知，Δm1=3 g，引入的极限误差按照±20%计入，按均匀分布计算可得：

$ {u_r}(\Delta {m_1}) = \frac{{0.2}}{{\sqrt 3 }} = 0.115 $
5.3.1.9 储气瓶外壁结露而产生的附加质量修正引入的标准不确定度ur(Δm2)

ur(Δm2)用B类标准不确定度评定。1号台位储气瓶在最小称量状态下的外壁结露产生的附加质量Δm2估计为10 g，引入的极限误差按照±20%计入，按均匀分布计算可得：

$ {u_r}(\Delta {m_2}) = \frac{{0.2}}{{\sqrt 3 }} = 0.115 $
5.3.1.10 1号台位Qm的合成相对标准不确定度ucr(Qm)

ucr(Qm)按式(9)计算得：

$ {u_{{\rm{cr}}}}({Q_{\rm{m}}}) = 1.95 \times {10^{ - 4}} $
5.3.2 2号台位
5.3.2.1 相对灵敏系数cr(xi)计算

2号台位电子天平最大允许误差±10 g，空储气瓶质量m1=420 kg，最小净称量质量为60 kg，充入气体后的储气瓶质量m2=480 kg。

空气密度根据成都地区多年来的统计平均值，ρa=1.14 kg/m3，考虑到实际测量环境条件，引入的极限误差按照±5%计入。

检定用标准砝码密度ρm=8 000 kg/m3，引入的极限误差按照±50 kg/m3计入。

称量用储气瓶采用内胆材料为铬钼合金钢、工作压力为20 MPa的高压气瓶，近似为薄壁圆筒形容器，其外径为352 mm、长度为1 103 mm。

空储气瓶在称量状态时的折算密度ρ1=543.4 kg/m3，引入的极限误差按±1%计入。

充入气体后储气瓶在称量状态时的折算密度ρ2=542.9 kg/m3，引入的极限误差按照±1%计入。

滞留在400 mm高压软管(内径5 mm)及枪嘴、储气瓶进气管路接头中的高压气体质量，经过计算可知，Δm1=3 g，引入的极限误差按照±20%计入。

2号台位储气瓶在最小称量状态下的外壁结露产生的附加质量估计为Δm2=30 g，引入的极限误差按照±20%计入。

经计算，各相对灵敏系数cr(xi)为：$ {c_{\rm{r}}}({m_1}) = $$ - 7.0, {c_{\rm{r}}}({m_2}) = 8.0, {c_{\rm{r}}}({\rho _{\rm{a}}}) = 1.96 \times {10^{ - 3}}, {c_{\rm{r}}}({\rho _{\rm{m}}}) = $$ 1.43 \times {10^{ - 4}}, {c_{\rm{r}}}({\rho _1}) = 1.47 \times {10^{ - 2}}, {c_{\rm{r}}}({\rho _2}) = - 1.68 \times $$ {10^{ - 2}}, {c_{\rm{r}}}(\Delta {m_1}) = \frac{{3{\rm{ }} \times {{10}^{ - 3}}}}{{60}} = 5.0 \times {10^{ - 5}}, {c_{\rm{r}}}(\Delta {m_2}) = $$ \frac{{30 \times {{10}^{ - 3}}}}{{60}} = 5.0 \times {10^{ - 4}} $

5.3.2.2 空瓶的称量质量引入的相对标准不确定度ur(m1)

ur(m1)用B类标准不确定度评定。空储气瓶质量m1=420 kg。2号台位电子天平最大允许误差±10 g，按均匀分布计算可得:

$ {u_{\rm{r}}}({m_1}) = \frac{{10 \times {{10}^{ - 3}}}}{{420 \times \sqrt 3 }} = 1.37 \times {10^{ - 5}} $
5.3.2.3 充入气体后的储气瓶称量质量引入的相对标准不确定度ur(m2)

ur(m2)用B类标准不确定度评定。充入气体后的储气瓶质量m2=480 kg。2号台位电子天平最大允许误差±10 g，按均匀分布计算可得:

$ {u_{\rm{r}}}({m_2}) = \frac{{10 \times {{10}^{ - 3}}}}{{480 \times \sqrt 3 }} = 1.20 \times {10^{ - 5}} $
5.3.2.4 测量环境的空气密度引入的相对标准不确定度ur(ρa)

ur(ρa)用B类标准不确定度评定。根据成都地区多年来空气密度的统计平均值ρa=1.14 kg/m3，考虑到实际测量环境条件，引入的极限误差按照±5%计入，按均匀分布计算可得:

$ {u_{\rm{r}}}({\rho _{\rm{a}}}) = \frac{{0.05}}{{\sqrt 3 }} = 2.89 \times {10^{ - 2}} $
5.3.2.5 检定用标准砝码密度引入的相对标准不确定度ur(ρm)

ur(ρm)用B类标准不确定度评定。检定用标准砝码密度ρm=8 000 kg/m3，引入的极限误差按照±50 kg/m3计入，按均匀分布计算可得:

$ {u_{\rm{r}}}({\rho _{\rm{m}}}) = \frac{{50}}{{8\;000 \times \sqrt 3 }} = 3.61 \times {10^{ - 3}} $
5.3.2.6 空瓶称量状态的折算密度引入的标准不确定度ur(ρ1)

ur(ρ1)用B类标准不确定度评定。空储气瓶在称量状态时的折算密度ρ1=543.4 kg/m3，引入的极限误差按±1%计入，按均匀分布计算可得:

$ {u_{\rm{r}}}({\rho _1}) = \frac{{0.01}}{{\sqrt 3 }} = 5.77 \times {10^{ - 3}} $
5.3.2.7 充入气体后储气瓶称量状态的折算密度引入的标准不确定度ur(ρ2)

ur(ρ2)用B类标准不确定度评定。充入气体后储气瓶在称量状态时的折算密度ρ2=542.9 kg/m3，引入的极限误差按照±1%计入，按均匀分布计算可得:

$ {u_{\rm{r}}}({\rho _2}) = \frac{{0.01}}{{\sqrt 3 }} = 5.77 \times {10^{ - 3}} $
5.3.2.8 滞留在连接管件中的气体质量修正引入的标准不确定度ur(Δm1)

ur(Δm1)用B类标准不确定度评定。滞留在400 mm高压软管(内径5 mm)及枪嘴、储气瓶进气管路接头中的高压气体质量，经过计算可知，Δm1=3 g，引入的极限误差按照±20%计入，按均匀分布计算可得:

$ {u_{\rm{r}}}(\Delta {m_1}) = \frac{{0.2}}{{\sqrt 3 }} = 0.115 $
5.3.2.9 储气瓶外壁结露而产生的附加质量修正引入的标准不确定度ur(Δm2)

ur(Δm2)用B类标准不确定度评定。2号台位储气瓶在最小称量状态下的外壁结露产生的附加质量Δm2估计为30 g，引入的极限误差按照±20%计入，按均匀分布计算可得:

$ {u_{\rm{r}}}(\Delta {m_2}) = \frac{{0.2}}{{\sqrt 3 }} = 0.115 $
5.3.2.10 2号台位Qm的合成相对标准不确定度Ucr(Qm)

Ucr(Qm)按式(9)计算得：

$ {U_{{\rm{cr}}}}({Q_{\rm{m}}}) = 2.05 \times {10^{ - 4}} $
5.4 装置的相对扩展测量不确定度Ur(Qm)

Ur(Qm)按式(10)计算得：

$ \begin{array}{l} {\rm{1号台位}}\;\;\;\;{U_{\rm{r}}}({Q_{\rm{m}}}) = k \times {u_{{\rm{cr}}}}({Q_{\rm{m}}}) = 0.039\% \\ {\rm{2号台位}}\;\;\;\;{U_{\rm{r}}}({Q_{\rm{m}}}) = k \times {u_{{\rm{cr}}}}({Q_{\rm{m}}}) = 0.041\% \end{array} $
6 结语

通过对该标准装置的测量不确定度进行分析、评定以及实际应用表明，该标准装置的相对扩展测量不确定度小于被检对象(高压气体质量流量计、压缩天然气加气机等)最大允许误差的绝对值的三分之一，符合相关技术要求。该标准装置采用高压空气作为检测介质，可实现对充装用高压气体质量流量计的计量检测或校准。本文所述的检测高压气体充装质量流量标准装置已取得国家实用新型专利证书。

参考文献
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