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1、电力行业标准高压测试仪器及设备校准规范第10局部：六氟化硫密度控制器校验仪仪试验验证报告高压测试仪器及设备校准规范第10局部：六氟化硫密度控制器校验仪编制组2022年2月28日4、不同方程计算的2。腕值的差异（1）方程一和方程二的差异A=20理讹1 一/）20理论2=/ 20 理论 1/M 绝压)/MPa0.30.40.50.60.70.8温度/ (MPa)-200.000010.000090.000080.000130.000200.00027-100.00()060.00()010.000050.000040.000100.00()1500.000030.000080.000010.000
2、100.000050.00012100.000030.000010.000020.000070.000040.0000620().()0(X)0().()0(X)0().()0(X)0().()0(X)0().()0(X)00.00000300.000010.000020.000040.000030.000020.00003400.000020.000010.000000.000020.000040.00003500.000020.000000.000020.000030.000020.00002600.00(X)50.00(X)l0.00(X)40.000()00.00(X)40.00003
3、口（绝压）/MPa0.30.40.50.60.70.8温度/C6 (%)-200.0030.0230.0160.0220.0280.034-100.0200.0030.0100.0070.0140.01900.0100.0200.0020.0170.0070.015100.0100.0030.0040.0120.0060.008200.0000.0050.0000.0000.0000.000300.0030.0050.0080.0050.0030.004400.0070.0030.0000.0030.0060.004500.0070.0000.0040.0050.0030.003600.017
4、0.0030.0080.0000.0060.004（2）方程一和方程三的差异= 20 玮2 |-20 理论 33=A/ 20 理论 I“(绝压)/MPa0.30.40.50.60.70.8温度/A (MPa)-200.00080.00140.00150.00400.00610.1236-100.00030.00070.00120.00200.00290.004200.00010.00020.00050.00070.00120.001710().(X)0()().(X)0l().(X)02().(X)020.00030.0005200.00000.00000.00000.00000.00000.
5、0000300.00000.00000.00000.00010.00010.0001400.0000().00000.00000.00010.00010.000()500.00010.00010.00010.00020.00020.0003600.00020.00020.00030.00040.00050.0006绝压）/MPa0.30.40.50.60.70.8温度/8 (%)-200.270.350.300.660.8715.45-100.100.180.240.330.420.5300.030.050.100.120.170.21100.000.030.040.030.040.06200
6、.000.000.000.000.000.00300.000.000.000.020.020.01400.000.000.000.020.020.00500.030.030.020.030.030.04600.070.050.060.070.070.08（3）方程二和方程三的差异= 20印论2-20理论3=/ 20 理论 2(绝压)/MPa0.30.40.50.60.70.8温度/ (MPa)-200.000810.00149().002580.004130.006300.12333-100.000360.000710.001250.002040.003000.0043500.000230.0
7、00280.000490.000800.001250.00182100.000030.000090.000180.000270.000340.00056200.000000.000000.000000.000000.000000.00000300.0000 i0.000020.000040.000070.000080.00013400.000020.000010.000000.000080.000060.00003500.000080.000100.000120.000230.000180.00008600.000150.000210.000260.000400.000460.00057pi(
8、绝压)/MPa0.30.40.50.60.70.8温度/C6 (%)-200.2700.3730.5160.6880.90015.416-100.1200.1780.2500.3400.4290.54400.0770.0700.0980.1330.1790.228100.0100.0230.0360.0450.0490.0702()0.0000.0000.0000.0000.0000.000300.0030.0050.0080.0120.0110.016400.0070.0030.0000.0130.0090.004500.0270.0250.0240.0380.0260.010600.050
9、0.0530.0520.0670.0660.0715、通过实验验证方程（）数据由上海乐研提供（1）实验方法（简要说明）a）将一个密闭容器抽真空，然后充入纯洁的SF6气体，使“20到达某一指定值;b)密闭容器安装有测温传感器和极细毛细管，毛细管管径要足够细，确保密闭容器压 力不下降；C)密闭容器放入高低温试验箱，标准测量温度、压力的仪器不放入试验箱，连接后， 调节高低温试验箱至不同试验温度；d)待稳定后，读取标准测量温度、压力仪器的温度为：SF6气体温度/；压力为：SF6 气体绝对压力Pi。(2)、实验数据pzMMPa)SR气体压力温度试验0.7测得SF6气体温度)20.1-20.219.930
10、.540.449.860.5测得SF6气体绝对压力/人 (MPa)0.70080.58390.70040.73110.76060.78730.8193方程计算得SF6气体绝对 压力 pt(MPa)0.70030.58290.69960.73050.75930.78680.8179差值(MPa)0.00050.00100.00080.00060.00070.00050.00140.6测得SF6气体温度/()19.8-11.219.930.740.650.660.6测得SF6气体绝对压力Q (MPa)0.59970.52400.60010.62650.65070.67470.6883方程计算得SF
11、6气体绝对 压力门(MPa)0.59950.52440.59980.62590.64980.67410.6983差值0.00020.00040.00030.00060.00090.00060.01000.5测得SF6气体温度(C)20.2-11.120.529.740.350.460.6测得SF6气体绝对压力/人 (MPa)0.50060.43890.50130.51910.54040.56030.5803方程计算得SF6气体绝对 压力 /A (MPa)0.50040.43900.50090.51900.53990.55960.5797差值0.00020.00010.00040.00010.0
12、0050.00070.0006(3)试验数据60计算结果SF6气体压力-温度试验温度/C20.1-20.219.930.540.449.860.5SF6气体压力(abs) /MPa0.70080.58390.70040.73110.76060.78730.8193公式(一)计算结果 /?2( (abs) MPa0.700500.700670.700690.700600.701280.700730.70149偏差(MPa)0.000000.000170.000190.000100.00078O.OOO230.00099公式(二)计算结果 /?2( (abs) MPa0.700510.701120
13、.700690.700520.701120.700500.70119/儿0偏差(MPa)0.000000.000610.000180.000010.00061-0.000010.00068温度C19.8-30.2-11.219.930.740.650.660.6SF6气体压力(abs)/MPa0.59970.47810.5240.60010.62650.65070.67470.6883公式（一）计算结果 /720 （abs） MPa0.600180.599150.599250.600340.600620.600860.600690.59181偏差（MPa）0.00000-0.00103-0.0
14、00930.000160.000440.000680.00051-0.00837公式（二）计算结果 20 （abs） MPa0.600180.599550.599470.600340.600560.600750.600530.5916偏差(MPa)0.00000-0.00063-0.000710.000160.000380.000570.()0035-0.00858温度/C20.2-29.8-11.120.529.740.350.460.6SF6气体压力0.50060.40220.43890.50130.51910.54040.56030.5803公式（一）计算结果 户。偏差（MPa）0.50
15、0210.499490.499680.500320.500120.500640.500740.50075pzo偏差(MPa)0.00(X)0-0.00072-O.(X)O530.00()11-0.0(X)090.000430.()00530.00054公式（二）计算结果 偏差（MPa）0.500210.499750.499830.500320.500090.500560.500630.50062pw偏差(MPa)0.00000-0.00046-0.000380.00011-0.000120.000350.000420.00041七、结论1、同是Beattie & Bridgeman方程的方程一
16、和方程二的差异在满量程范围小于0.03%, 在下一个验证分析中可知，差异小于0.1%时，扩展不确定度基本能满足开展1.0级 及以下的密度控制器”20校准。2、方程三和方程一、方程二的差异在某些点（低温段）较大，在0以上基本能满足 差异小于（）.1%。3、考虑到DL/T 259-2012六氟化硫气体密度控制器校验规程在电力行业的使用已被 行业内认可，建议采用其推荐的气体状态方程。试验四:不确定分析（对1级被校密度控制器）一、试验目的通过试验分析得到校验仪校准密度控制器（P20）时引入的不确定度分量大小，确 定校验仪的相关技术指标。二、试验设备校验仪：准确度等级0.2级，测量范围（0-1） MPa
17、,可调节升降压速率，并校验合格。 密度控制器：准确度等级1级，测量范围（0-1） MPa,额定压力（）.5 MPa。三、试验方法校验仪对密度控制器的值进行校准时，校验仪的20值作为真值，密度控制器 的P20值是被测量值。校验仪的20值是由标准压力值，标准温度值通过气体方程换算 得到，因此，不确定度分量由三个分量组成：标准压力值、标准温度值、气体方程换 算组成。此验证分析是为了确定校验仪作为校准密度控制器的标准器需要符合什么指标， 因此分析中不包含被校密度控制器的不确定度分量。四、试验信息试验人员：杨青、王尊、骆丽、蔡绯试验地点：国网浙江省电力电力科学研究院试验时间：2020.1五、不确定度分析
18、过程1概述1.1 环境条件：温度为23.6 C,湿度为68%RH,大气压为0.1 MPa。1.2 测量标准：SF6密度控制器校验仪，准确度等级：02级,测量范围（01） MPa。测 温元件最大允许误差为0.5 C。1.3 测量方法：通过校验仪向密度控制器提供气源，并读取校验仪20示值与密度控制器表 盘示值进行比拟。1.4 测量对象:SF6密度控制器,额定压力0.5 MPa,报警点0.45 MPa。2数学模型密度控制器压力误差的数学模型为：- P20b式中：20k被检密度控制器的压力（P20）测量值，MPa；p20b校验仪的2（）标准值，MPa；Ap被检密度控制器的压力（20）示值误差，MPa。
19、3标准器不确定度来源主要不确定度分量有：a）由校验仪压力测量准确度引入的不确定度分量的；b）由校验仪温度影响引入的不确定度分量2；c）由校验仪温度测量误差引入的不确定度分量“3；d）由SF6气体方程换算引入的不确定度分量以；e）由大气压修正误差引入的不确定度分量应。4标准不确定度分量的评定4.1 标准不确定度分量川的评定标准不确定度分量ui由校验仪压力测量误差引入，采用标准不确定度的B类评定方法 评定。校验仪压力测量准确度等级0.2级，测量误差为0.2%,区间半宽a = 0.2 %,服从均 匀分布，k=/3 , u)= a/k = 0.12%a4.2 标准不确定度分量U2的评定标准不确定度分量
20、S由标准器温度影响引入，按密度控制器温度补偿误差(GB/T 22065-2008条款5.9)的1/4来计算，当校验仪使用环境温度偏离20C时，温度对压力测量 引入的误差是K4,其中：K温度补偿系数().()()5%/)；AZ卜2一小t2环境温度在-2060内的任意值，；/,20o采用标准不确定度的B类评定方法评定，区间半宽2 =犬&,服从均匀分布，k=G， U2 = a/k p引入的不确定度分量如下表1：表I温度影响引入的不确定度分量U2序号温度Ca = KA/U21-2()0.2%().12%200.1%0.06%320004400.1%0.06%5600.2%0.12%4.3 标准不确定度
21、分量U3的评定标准不确定度分量U3由温度测量误差引入，采用标准不确定度的B类评定方法评定， 按照气体方程进行估算，在各个压力点上每1 将引入的误差见下表：按Beattie-Bridgman经验公式可计算出不同密度的SF6气体受温度变化的影响量，如表 2所示。表2不同密度的SF6气体受温度变化的影响量当温度测量误差在1, 0.5, 0.2时，区间半宽a为1 C, 0.5, 0.2,服从 均匀分布，k=/3 U3 = a/k,见表3。20c绝对压力(MPa)密度(kg/m3)dP/dt (%/)0.4240.150.530.50.190.6370.240.7440.290.8510.340.958
22、.50.40注：第3列是量程的百分数，量程按IMPa。表3温度测量误差引入的不确定度分量U320c绝对压 力(MPa)rc0.5 C0.2七区间半宽aU3区间半宽aU3区间半宽aU310.40.15%0.09%0.075%0.045%0.03%0.02%20.50.19%0.11%0.095%0.055%0.038%0.02%30.60.24%0.14%0.12%0.07%0.048%0.03%40.70.29%0.17%0.145%0.085%0.058%0.03%50.80.34%0.20%0.17%0.1%0.068%0.04%60.90.39%0.23%0.195%0.115%0.07
23、8%0.05%4.4 标准不确定度分量山的评定标准不确定度分量U4由SF6气体方程换算引入，采用标准不确定度的B类评定方法评 定，按照Beattie & Bridgeman方程进行估算，不同修正常数时的方程在各个压力点上引入 的最大误差值见表4。表4 SF,气体方程换算误差20绝对压力(MPa) (MPa)a按满量程换算()0.30.000060.0060.40.000090.0090.50.000080.0080.60.000130.0130.70.000200.0200.80.000270.027注：第4列是量程的百分数，量程按IMPa。假设区间半宽a,服从均匀分布，k=G，U4 = a/
24、k,见下表5。表5温度测量误差引入的不确定度分量山序号20C绝对压 力(MPa)20C60七最大值区间半宽aU410.30.006%0.003%20.40.009%0.005%30.50.008%0.005%40.60.013%0.008%50.70.020%0.012%60.80.027%0.016%4.5 标准不确定度分量物的评定标准不确定度分量U5由大气压修正误差引入，当校验仪的压力测量是采用绝压传感器 宜接测量，可不用单独考虑此分量，此处考虑两种情况：1)校验仪测量表压，通过输入方式将测得的大气压输入，进行换算至绝压；2)校验仪测量表压，直接加O.IMPa进行换算至绝压。当大气压误差分
25、别为0.0001 MPa、0.001 MPa、0.01 MPa时，对应的20值会有变化，不同温度和压力变化值不同，取最大值(0.8 MPa时)X,采用标准不确定度的B类评定方法评定，假设区间半宽a=X，服从均匀分布，k=6, us=a/k,见下表6。表6大气压误差引入的不确定度分量U5温度C值变化值（MPa）U5大气压误差 0.0001大气压误 差 0.001大气压误差 0.01大气压误差 0.0001大气压误 差 0.001大气压误 差 0.01-200.00010.00130.01310.006%0.075%0.756%00.00010.00110.01120.006%0.064%0.64
26、7%200.00010.00100.01000.006%0.058%0.577%400.00010.00090.00910.006%0.052%0.525%600.00010.00080.00830.006%0.046%0.479%5合成标准不确定度5.1标准不确定度汇总表标准不确定度分量汇总表见表7所示。表7标准不确定度分量汇总表标准不确定度分量”,不确定度来源不确定度分量/校验仪压力测量误差引入0.12%u2标准器温度影响引入0.12%(60eC)%温度测量误差引入0.12%(0SC)外SF6气体方程换算引入0.02%W5大气压修正误差引入0.075%(lkPa)不确定度分量，小2、3、4
27、和5彼此独立不相关，合成标准不确定度可按下式计算: （-2= UC+U22+ll32+U42+Us2wt=0.22%6扩展不确定度的评定在环境温度影响60C,温度测量误差0.5,大气压引入误差1 kPa,取k=2,犷展不 确定度为：U=kuc =0.44% （k =2）, 7不确定度分析7.1 0.2级校验仪标准不确定度0.2级校验仪标准不确定度来源（）温 度 /,CUi111（温度测量误差不同时）“换算误差不同时，对量程）“5 （大气压力误差）rc0.5*C0.2*C0.05%0.1%0.5%1%1 kPa3 kPa10 kPa-200.120.120.230.120.050.030.060
28、.290.580.040.120.3800.060.030.090.32200.000.030.090.29400.060.030.090.26600.120.020.060.240.2级校验仪标准扩展不确定度(k =2)温度C温度测量误差不同时换算误差不同时,对量程大气压力误差不同时rc0.5C0.2C0.05%0.1%0.5%1%1 kPa3 kPa10 kPa-200.59%0.44%0.38%0.43%0.44%0.72%-ua%0.44%0.50%0.88%00.55%0.38%032%0.37%0.39%0.69%0.39%0.42%0.75%200.54%0.37%0.30%0.
29、35%0.37%0.68%0.37%0.41%0.69%400.55%0.38%0.32%0.37%0.39%0.69%0.39%0.42%0.65%600.59%0.44%0.38%0.43%0.44%0.72%0.44%0.45%0.65%注：涂黄色的为推荐选项7.2 密度控制器的允许误差密度控制器的允许误差序号温度Ca = KZ密度控制错的允许误差1级1.6级2.5级1-200.8%1.8%2.4%3.3%200.4%1.4%2.0%2.9%32001.0%1.6%2.5%4400.4%1.4%2.0%2.9%5600.8%1.8%2.4%3.3%六、结论1、目前密度控制器的准确度等级一
30、般为1.0级、L6级、2.5级，经过分析，标准中要 求温度示值误差不大于0.5时，基本能满足开展1.()级及以下的密度控制器“20校 准。2、目前虽然有不同的SF6气体方程应用，经过分析发现当换算公式之间的差异小于0.1% 时，扩展不确定度基本能满足开展L0级及以下的密度控制器20校准。且同样的 Beattie & Bridgeman方程换算差异小于0.05%,考虑到DL/T 259-2012六氟化硫气 体密度控制器校验规程在电力行业的使用已被行业内认可，仍采用其推荐的气体 状态方程。3、经过分析，大气压误差对扩展不确定度的影响不算大，通常的大气压表测量均能满 足，但是，P20是用测得的绝对压
31、力值计算得到的，如果使用绝对压力二表压+0.1MPa, 在国内大局部地区可能产生的误差不算大，但仍会对结果有不能轻视的影响，而在 高海拔地区那么会有非常非常大的影响，因此，建议校验仪自身具备或通过外部测量 大气压后输入校验仪修正。试验五:校验仪校准工程验证试验一、试验目的通过试验验证标准中确定的校准工程是否合理、校准方法是否合理且可操作可复 现。二、试验方法依据高压测试仪器及设备校准规范第10局部：六箍化硫密度控制器校验仪 第7章规定的校准工程和校准方法开展。三、试验情况试验针对四台不同的校验仪开展，分别由国网浙江电科院、安徽计量研究院和西安 热工研究院独立开展。试验相关信息及数据见附件15。
32、四、试验结论1、试验发现标准编制初稿涉及的11个校准工程（零位漂移、压力示值误差、回程误差、 重复性、温度示值误差、20温度影响量、控制稳定性、压力控制超（回）调量、目 标压力稳定持续时间、控压速率和密封性）校准方法可操作可复现。2、重复性工程参考JB“ 7392-2008数字压力计设置，需对示值误差进行3个升降 压循环的测量，试验显示校验仪重复性差异普遍很小，重复性数据比拟优秀，鉴于 3个循环工作量较大，可考虑参考JJG 875-2019数字压力计和JJG 1107-2015自 动标准压力发生器取消对重复性的校准，压力示值误差的测录循环次数规定为12 次。3、既往开展校验仪的校准时，通常将其
33、归类为数字压力计仅对其压力示值开展校准， 校验仪温度测量准确度常被忽略，试验发现有的校验仪自带温度传感器温度测量误 差失准严重，有的校验仪温度测量并不能到达标称的测量范围。因此应加强对校验 仪自带温度测量准确度的考察，确保校验仪20计算的准确可靠。4、对同厂家同型号的两台校验仪开展“20温度影响量试验发现，校验仪内部.20计算依 据有明显差异。两台仪器生产时间相差近1（）年，内部偿o计算程序进行了更新，旧 仪器局部压力温度计算的P20数据明显不合理，新生产的校验仪采用的是DL/T 259-2012六氟化硫气体密度控制器校验规程推荐的贝蒂-布里奇曼 （Beattie-Bridgeman）方程，与
34、本标准的理论计算依据相符。可见对2（）温度影响量 校准非常有必要。试验目录一、温度测量误差对P2。的影响试验2二、设定点校验控压速率对设定点校验的影响试验4三、气体公式验证试验7四、不确定分析（对1级被校密度控制器）13五、校验仪校准工程验证试验18附件11 .试验设备名称型号测量范围准确度等级或不确定度或最大允许 误差数字压力控制器PPC3(02) MPa (abs)0.01 级四通道数字测温仪/(0-100) mV(0.l1000)Q0.005%标准伯电阻温度计/(-189.3442-419.527) *C二等大气压力计JCD-33(30.0-110.0) kPa0.3%FS秒表SJ9-2
35、1I/MPE： 0.5s/d2 .被检样品信息名称准确度等级或 不确定度或最 大允许误差测量范围型号编号生产厂家压力产 生方式SF6密度继电器 校验仪0.2级(0-0.9) MPaFMC-8C12033174西安亚能电气 有限贡任公司自动3 .试验环境温度： 20.5 湿度： 35%RH大气压：IO2.94kPa4 .试验信息试验人员：陈吴王尊郭振梁潘明芳试验地点：浙江电科院503压力实验室试验时间:5 .试验数据(1)零位漂移:压力显示值(MPa)零位漂移 (MPa)零位漂移允 许值(MPa)时间Omin时间I5min时间30min时间45min时间60min0.00000.00000.00
36、000.00000.00000.000()0.0009(2)压力示值误差、回程误差与重复性19压力标准器示值(MPa)校验仪压力测量值(MPa)第一次第二次第三次正行程反行程正行程反行程正行程反行程0.00000.00000.00000.00000.00010.00000.00010.10000.10010.10010.10010.10010.10010.10010.20000.20020.20020.20020.20020.20020.20020.30000.30030.30030.30030.30030.30030.30030.40000.40040.40030.40030.40030.4
37、0030.40030.50000.50060.50050.50050.50040.50050.50050.60000.60070.60050.60050.60050.60060.60050.70000.70080.70050.70060.70050.70060.70050.80000.80080.80060.80070.80070.80070.80070.90000.90070.90060.90070.90070.90080.9008压力示值误差最大值：0.0008MPa回程误差最大值：0.0003MPa重复性最大值：0.0002MPa压力示值误差允许值：0.0()18MPa回程误差允许值：O
38、.(X)18MPa重复性允许值：().()OI8MPa(3)温度示值误差设定值-30C0C20C40C60C测量值()(按标准-被 校-被校-标准 读数，循环三次)标准器被校 器标准器被校 器标准器被校 器标准器被校 器标准器被校 器-29.94-44.130.01-16.1520.002.7439.9421.4360.0140.04-29.94-44.150.01-16.1520.002.7339.9421.4560.0140.06-29.94-44.150.01-16.1320.002.7239.9321.4560.0140.04-29.94-44.140.01-16.1320.002.7
39、439.9421.4360.0140.02-29.94-44.150.01-16.1520.002.7239.9421.4560.0140.06-29.94-44.130.01-16.1420.002.7439.9421.4560.0140.04平均值()-29.94-44.14().01-16.1420.002.7339.9421.4460.0140.04误差值C)-14.2-16.15-17.27-18.5-19.97(4) 2。温度影响量试验点(MPa)标准器读数被校校验仪读数P 20温度 影响量 (MPa)压力标准值Ps (MPa)大气压 (kPa)温度标准 值 1(C)/20 ”诙 (MPa)压力 pt (MPa)p 20 悔上:( MPa)正 行 程0.00.0000102.7810.000.003740.00000.0037-0.000040.20.2000102.7810.010.211680.20010.21180.000120.40.4000102.78