【国家计量标准(JJ)】 p.V.T.t法气体流量标准装置检定规程

中华人民共和国国家计量检定规程JJG619—2005
p．V．T．t 法气体流量标准装置　Gas Flow Calibration Facility to p. V. T. t Technique2005-12-20发布
2006－06-20实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJG619—2005
p.V.T.t法气体流量标准装置
检定规程
VerificationRegulationofGasFlowCalibration Facility to p.V.T.t TechniqueJJG 619—2005
代替JJG619-1989
本规程经国家质量监督检验检疫总局于2005年12月20日批准，并自2006年6月20日起施行。
归口单位：全国流量容量计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院参加起草单位：上海市计量测试技术研究院国家水大流量计量站
本规程委托全国流量容量计量技术委员会负责解释本规程主要起草人：
王东伟
参加起草人：
王荣杰
王自和
JJG619—2005
（中国计量科学研究院）
（上海市计量测试技术研究院）（国家水大流量计量站）
1范围·
2术语与定义·
3概述··
3.1工作原理·
3.2结构·
4计量性能要求，
装置的不确定度
压力测量…
标准容量·
温度测量
时间测量·…．
通用技术要求
标准容器
温度测量
压力测量
开关阀·
真空泵·
5.6环境要求…
6计量器具控制
检定条件
检定项目
检定方法
检定结果的处理
检定周期
JJG619—2005
附录A
用水作为介质检定标准容器的容积附录B
附录C
氮气的压缩系数Z
检定证书及检定结果通知书内页格式录
（1）
（1）
（2）
（2）
（2）
（3）
（3）
（3）
（3）
（3）
1范围
JJG619—2005
p.V.T.t法气体流量标准装置检定规程本规程适用于p.V.T.t法气体流量标准装置（以下简称装置）的首次检定、后续检定及使用中检验。
2术语与定义
2.1标准容器standardcontainer标准容器是装置中用于准确测量气体体积的容器。2.2氮气瓶nitrogenbottle
氮气瓶是采用氮气标定法确定标准容器容积时所需的设备，氮气瓶内装有高纯度氮气。在向标准容器输送高纯氮气之前，氮气瓶内的压力较高，此时的氮气瓶被称为高压氮气瓶。在向标准容器输送高纯氮气之后，氮气瓶内的压力降低，此时的氮气瓶被称为低压氮气瓶。
3概述
3.1工作原理
装置的工作原理是：在某一时间间隔t内，气体流入或流出容积为V的标准容器，根据标准容器内气体绝对压力P和热力学温度T的变化，可以求得气体质量流量。装置主要用于检定临界流喷嘴，也可用于检定其他气体流量计。3.2结构
装置的结构按使用时气流对标准容器的方向可分为流人式和流出式，按气源压力大小可分为常压（标准容器抽空）和高压两种。本规程以流人式常压气源为例，其他形式的p.V.T.t法气体流量标准装置可参照此规程执行装置主要由标准容器、压力计、温度计、计时器，以及真空泵、气动（或电动）阀门、用于测量时间t的信号转换器（如光电脉冲讯号发生器）和控制台等组成。一种典型的装置结构如图1所示。4计量性能要求
4.1装置的不确定度
装置的不确定度是指装置复现或测得的气体流量值的不确定度，按实际检定结果给出。
4.2压力测量
压力测量的不确定度一般为装置不确定度的1/2至1/3。参照表1。4.3标准容器
标准容器的容积一般应满足装置最大流量下进气时间不小于30s的要求。1
临界流喷嘴
空压机
1开关阀2
光电脉冲
讯号转换器
计时器
JJG619—2005
标准容器
温度传感器
测温仪
测压仪Www.bzxZ.net
开关阀1
图1p.V.T.t法气体流量标准装置示意图表1
装置的不确定度（k=2)
压力测量的不确定度（k=2）
4.4温度测量
真空泵
温度测量仪表的单点测量不确定度一般为装置不确定度的1/3。参照表2。表2
装置的不确定度（k=2）
测温仪单点测量的不确定度（k=2）4.5时间测量
4.5.1时间测量的不确定度应不大于0.01%（k=2)。4.5.2时间测量仪器的分辨力应不大于1ms。5通用技术要求
标准容器
5.1.1标准容器在工作状态下不应产生变形。其内表面不得有凹陷和凸起，若涂有保护层，不应有脱落和吸水现象。5.1.2标准容器一般应设置人孔或手孔，以利于安装、维修及检定工作的进行。5.1.3标准容器宜安装在牢固的基座上。标准容器的材料一般应采用不锈钢。5.1.4
温度测量
标准容器内应多点测温，并合理布置测温点，以减小由于标准容器内气体温度2
的不均匀所造成的测量不确定度。JJG619—2005
5.2.2标准容器内可安装风机或风扇进行搅拌，以使容器内温场迅速均匀稳定。5.3压力测量
标准容器上应设置压力计的取压孔。压力计的取压孔应是圆形的，人口处应无毛刺。取压口的直径应小于12mm。5.4开关阀
开关阀在开启和关闭的过程中不得有任何卡阻现象，当整个系统处于关闭状态时应密封。
5.5真空泵
真空泵关闭时，抽气系统应不返油。5.6环境要求
5.6.1标准容器应安装在室内温度比较均匀稳定之处，应避免日光直射，并远离热源。5.6.2应满足所使用的相关仪器对环境条件的要求。6计量器具控制
计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检验。6.1检定条件
6.1.1＇称重仪器对氮气的称量不确定度一般应为装置不确定度的1/3至1/5，计算时，应注意该不确定度与称重仪器标称不确定度的区别。称重设备内应能放置用于检定的氮气瓶。称重设备应有合格且有效的检定证书。6.1.2氮气瓶的体积和重量要适当，并要有足够的耐压强度。6.1.3要备有足够的氮气量，氮气纯度一般应不低于99.999%。6.2检定项目
装置的检定项目列于表3中。
检定项目
气密性试验
标准容器的容积标定
开关阀时间系统差检定
附加质量的检定
首次检定
注：“+”表示应检项目；“_”表示可不检项目。6.3检定方法
6.3.1气密性试验
后续检定
使用中检验
6.3.1.1开启真空泵，将标准容器内气体抽空，直至容器内绝对压力达到1kPa以下。真空泵停止工作后，关闭阀门。6.3.1.2待标准容器内气体状态稳定后，每隔1h测一次压力和温度，按下式计算出每3
小时的相对漏气率。共测三次。JJG619—2005
式中：w;第i次的相对漏气率；
i=1、2、3
P、Pi+1—第i次和i+1次测量时标准容器内的空气绝对压力；T:、T+1—第i次和i+1次测量时标准容器内的空气热力学温度；(1)
P:、Pr——使用装置时，标准容器抽空和进气后的空气绝对压力，可取Pe=0，PF=50kPa；
Tg、Tp—-使用装置时，标准容器抽空和进气后的空气热力学温度，可取Te=T,=293.15K。
6.3.1.3待全部项目检定完毕后，检查w；（i=1、2、3）值，均应不超过装置不确定度的1/4。否则要对装置进行检修，直至满足密封要求。6.3.2标准容器的容积标定
6.3.2.1标准容器的容积可用氮气作为介质进行标定，也可以用水作为介质进行标定。下面叙述用氮气的标定方法，水标定法见附录A。6.3.2.2标定程序
1）清扫空气。开启真空泵，将标准容器的绝对压力抽空到1kPa以下，然后向标准容器充入氮气，使标准容器内绝对压力达到50kPa左右，再用真空泵将标准容器抽空，再充入氮气。如此重复至少3次，使标准容器内剩余空气的含量不大于0.002%。注：抽气和充气的次数及达到的压力值可以与上述要求不同，但结果应使剩余空气的含量满足不大于0.002%的要求。
2）开启真空泵将氮气抽出，直至绝对压力在1kPa以下。3）待标准容器内氮气状态稳定后，测量标准容器内氮气的绝对压力P和平均温度TE。
4）用称重设备测量高压氮气瓶的质量m1。5）将高压氮气瓶中的氮气充进标准容器内，直到标准容器内压力达到50kPa左右，停止充气。
6）向标准容器充气后的氮气瓶内氮气的压力下降很多，成为低压氮气瓶。在低压氮气瓶的外表面可能会结露或结霜，其量的多少与环境温度和湿度有关。在称量低压氮气瓶之前，必须将露或霜擦干或吹干，并在室内放置一段时间使其充分干燥。7）用称重设备测量低压氮气瓶的质量m20注：1如果一瓶氮气瓶中的氮气量不够，可以使用多瓶氮气。2必要时，应考虑连接管氮气放空质量修正。8）待标准容器内氮气状态稳定后，测量标准容器内氮气的绝对压力Pr和平均温度TF。至此，第一次检定结束。
9）按程序2）～8）做第2次、第3次、直到第n次标定，n≥6。6.3.2.3容积计算
容积计算公式如下：
式中：
ZE、Z
式中：
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Pe TNZNPN
TZ,-TeZe
高压氮气瓶的质量，kg；
低压氮气瓶的质量，kg；
标准容器在温度T下的容积，m；充氮前、后标准容器内氮气的压缩系数，见附录B；标准状态压力，Pn=101325Pa；
标准状态温度，T%=293.15K；
在标准状态（p、T）下，氮气的压缩系数，Z%=0.99978；在标准状态（pn、T%）下，氮气的密度，Pn=1.1648kg/m。标准容积的计算
Vx=V,[1-3α(T-293.15)]
标准容器的标准容积，m；
-标准容器材料的线膨胀系数，K-1（对于1Cr18Ni9Ti，α=1.66×10-5(20℃时))；
T一一标定时标准容器内气体平均温度，K（可取T和T，的算术平均值）。6.3.2.5标准容器容积不确定度uv的计算1）标准容器容积的平均值
Vni——第i次标定所得的标准容积。式中：
2）标准容器容积的A类标准不确定度（重复性）u，1
3）标准容器容积的合成标准不确定度uvC(Vn: - V)2
uy= u, + um + u, + u,
式中：
称重仪器对氮气称重的相对标准不确定度；一压力测量的相对标准不确定度；温度测量的相对标准不确定度。6.3.3开关阀时间系统差检定
6.3.3.1概述
装置运行时，由于临界流喷嘴下游的开关阀的打开、关闭动作与计时器计时的启、5
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停动作不同步，使得所测流量与实际流量存在系统差，即所谓开关阀的时间系统差确定开关阀时间系统差的方法是：在某个临界流喷嘴的流量下，按装置正常测量时间内阀门开关一次进行试验，再在此流量下阀门连续开关n次（n≥5），n次开关的测量时间总和应与上述正常测量时间近似相等，且几次开关的各次时间应大致相等。6.3.3.2计算开关阀造成的时间系统差At =
式中：△t—一开关阀造成的时间系统差，s；m
t-一阀门开关一次试验中测得的时间，s;m—阀门开关一次试验中测得的质量，kg；qm—阀门开关一次试验中通过临界流喷嘴的实际流量，kg/s；阀门连续开关n次试验中测得的n次时间之和，s；≥m;—阀门连续开关 n 次试验中测得的总质量，kg；台
qm——阀门开关n次试验中通过临界流喷嘴的实际流量，kg/s。(7)
6.3.3.3开关阀时间系统差试验至少要在装置最大、最小和中间流量下进行。在选定的每个流量点下应至少进行3次试验，取算术平均值作为该流量点下的时间系统差。在试验流量点以外的流量下的时间系统差可以通过线性内插计算得到，但如果试验测得的时间系统差相差较大，则需适当增加试验点。若t
≤1×10-4则可忽略不计，否则使用装置时应作修正。6.3.3.4
6.3.4附加质量的检定
6.3.4.1临界流喷嘴和开关阀之间有一段管道，由于开始进气和结束进气时，这段管道内的空气状态不同，因此产生附加质量。附加质量的计算公式如下：AV(Po- P
Am=(%-常)
附加质量，kg；
式中：
管道的容积，m；
空气的气体常数，R。=287.1J/（kg?K)；检定时大气的绝对压力，Pa；
结束进气时，管道内的气体压力，可近似用进气后标准容器内的气体压力代替，Pa；
T。—一检定时大气的热力学温度，K；T———结束进气时，管道内的气体温度，可近似用进气后标准容器内的气体温度代替，K。
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6.3.4.2△V的确定。可以将此段管道拆下，以水做介质，用标准量器或称重装置进行测量得到△V值；也可使用几何尺寸测量法确定△V值。测量结果的不确定度一般应不超过1%（k=2)。
6.3.5装置的测量不确定度
6.3.5.1装置的质量流量计算公式VTZPN(PP
T,Z-TZ
6.3.5.2装置的合成相对标准不确定度u1）瞬时流量
[1+3α(T-293.15)]-△m
u = (u+u?+ u, +u+ u?+ u. + um)1/2式中：
标准容器容积的相对标准不确定度；时间测量的相对标准不确定度；压力测量的相对标准不确定度；温度测量的相对标准不确定度；气体的压缩系数的相对标准不确定度；开关阀时间系统差测量的相对标准不确定度；附件质量测量的相对标准不确定度。2）累计流量
z = (u+u, + u+u?+u. + um)
装置的扩展不确定度U
U, = kui
U, = ku2
k覆盖因子，取k=2。
式中：
6.4检定结果的处理
按照本规程的规定和要求，检定合格的装置，签发检定证书；检定不合格的装置，签发检定结果通知书，并注明不合格项目。6.5检定周期
装置的检定周期根据具体使用情况确定，一般不超过5年。装置内所使用的温度计、压力计和计时器的检定周期按相应的检定规程执行。7
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