根據計量學定義,計量基準器具是計量基準的簡稱;它是統一國家量值的最高依據(溯源鍊頂層),也是與其它國家(地區)保持計量結果等效性的接口。
法制計量是保證公衆安全、國民經濟和社會發展,根據法制、技術和行政管理的需要由政府或官方授權進行管理的計量。包括對計量單位、大計量器具(特别是計量基準和标準)、計量方法測量不确定度都有明确規定和具體要求。
根據天然氣供出熱量計算公式E=H×Q,天然氣發熱量單位H的測量誤差及其不确定度與氣體體積流量Q的測量準确度,同樣對能量計量測量結果的不确定度有重要影響。當前我國天然氣體積計量已經列入法制計量範疇,故随着天然氣能量計量逐步推廣,天然氣發熱量測定也必将列入法制計量範疇,故建設氣體發熱量的計量基準的重要性是不言而喻的。
在Q的量值測量方面,中國石油天然氣氣集團公司根據我國輸氣規模、管理模式和技術要求,已經建成了适合我國國情的m-t法原級(基準)裝置和音速噴嘴次級(标準)裝置,在設計壓力為10MPa和4 MPa的工況下,其測量不确定度分别達到0.1%和0.5 %的國際先進水平,并形成了完善的量值溯源體系。但對于0級熱量計的建設,則迄今尚無一個切實可行的方案。
發熱量計量單位焦耳(J)屬SI制導出量單位,其計量基準是0級熱量計;它通過電學校準方法直接溯源至SI制單位焦耳(J)。從計量學溯源性角度考慮,基準計量器具必須采用0級熱量計,故它是天然氣能量計量過程中不可或缺的關鍵設備;絕不允許采用任何形式的燃燒式熱量計。目前建于歐洲的3套0級熱量計的擴展不确定度(U,k=2)已經達到優于0.1%水平,主要用于科研與确認發熱量基礎數據。國家計量研究院由氧彈式熱量計改裝而成的0級熱量計,雖然也屬于雙體等環境式,但它測定的是定容(體積基)發熱量,将其換算為質量基發熱量時會産生相當大的不确定度,故目前U(k=2)隻能達到0.6%的水平,估計也很難再進一步改善。因此,建設一套U(k=2)至少能達到0.3%的、可用以确認能量計量用RGM的0級熱量計,是當前亟待完成的一項基礎性研究工作。
近期文獻中報導了韓國标準科學研究院研制成功了使用金屬燃燒器的0級熱量計(參見圖1)。以該0級熱量計進行了8次純甲烷發熱量測定,測定結果如表1所示。表中數據表明,測定結果與國際标準值的偏差為0.16%,此偏差主要來源于燃燒甲烷的質量測定。此測量結果的不确定度雖稍遜于建于德國PTB的0級熱量計,但完全可以滿足對能量計量用多元RGM定值的要求。
圖1 裝有金屬燃燒器的0級熱量計
表1 8次試驗的測定結果
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