根据计量学定义,计量基准器具是计量基准的简称;它是统一国家量值的最高依据(溯源链顶层),也是与其它国家(地区)保持计量结果等效性的接口。

法制计量是保证公众安全、国民经济和社会发展,根据法制、技术和行政管理的需要由政府或官方授权进行管理的计量。包括对计量单位、大计量器具(特别是计量基准和标准)、计量方法测量不确定度都有明确规定和具体要求。

根据天然气供出热量计算公式E=H×Q,天然气发热量单位H的测量误差及其不确定度与气体体积流量Q的测量准确度,同样对能量计量测量结果的不确定度有重要影响。当前我国天然气体积计量已经列入法制计量范畴,故随着天然气能量计量逐步推广,天然气发热量测定也必将列入法制计量范畴,故建设气体发热量的计量基准的重要性是不言而喻的。

在Q的量值测量方面,中国石油天然气气集团公司根据我国输气规模、管理模式和技术要求,已经建成了适合我国国情的m-t法原级(基准)装置和音速喷嘴次级(标准)装置,在设计压力为10MPa和4 MPa的工况下,其测量不确定度分别达到0.1%和0.5 %的国际先进水平,并形成了完善的量值溯源体系。但对于0级热量计的建设,则迄今尚无一个切实可行的方案。

发热量计量单位焦耳(J)属SI制导出量单位,其计量基准是0级热量计;它通过电学校准方法直接溯源至SI制单位焦耳(J)。从计量学溯源性角度考虑,基准计量器具必须采用0级热量计,故它是天然气能量计量过程中不可或缺的关键设备;绝不允许采用任何形式的燃烧式热量计。目前建于欧洲的3套0级热量计的扩展不确定度(U,k=2)已经达到优于0.1%水平,主要用于科研与确认发热量基础数据。国家计量研究院由氧弹式热量计改装而成的0级热量计,虽然也属于双体等环境式,但它测定的是定容(体积基)发热量,将其换算为质量基发热量时会产生相当大的不确定度,故目前U(k=2)只能达到0.6%的水平,估计也很难再进一步改善。因此,建设一套U(k=2)至少能达到0.3%的、可用以确认能量计量用RGM的0级热量计,是当前亟待完成的一项基础性研究工作

近期文献中报导了韩国标准科学研究院研制成功了使用金属燃烧器的0级热量计(参见图1)。以该0级热量计进行了8次纯甲烷发热量测定,测定结果如表1所示。表中数据表明,测定结果与国际标准值的偏差为0.16%,此偏差主要来源于燃烧甲烷的质量测定。此测量结果的不确定度虽稍逊于建于德国PTB的0级热量计,但完全可以满足对能量计量用多元RGM定值的要求。

热量计量表前应设什么装置(0级热量计是能量计量不可或缺的计量基准)(1)

图1 装有金属燃烧器的0级热量计

表1 8次试验的测定结果

热量计量表前应设什么装置(0级热量计是能量计量不可或缺的计量基准)(2)

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