T/JNM 0004-2024 加氢站用氢气卸气柱校准方法

ICS 17.020
M 7453
济南计量测试学会团体标准
T/JNM-0004-2024
加氢站用氢气卸气柱校准方法
Specification for calibration of hydrogen discharge column forhydrogenation station
2024-08-30 发布 2024-08-31 实施
济南计量测试学会发布

目录
前言................................................................................................................................................................... I
1 范围.............................................................................................................................................................. 1
2 引用文件...................................................................................................................................................... 1
3 概述.............................................................................................................................................................. 1
4 计量特性要求.............................................................................................................................................. 1
4.1流量示值误差....................................................................................................................................... 1
4.2流量重复性........................................................................................................................................... 1
5 校准条件...................................................................................................................................................... 1
5.1 环境条件.............................................................................................................................................. 1
5.2 校准用标准器...................................................................................................................................... 1
5.3 校准介质.............................................................................................................................................. 1
6 校准项目和校准方法.................................................................................................................................. 2
6.1 校准前准备.......................................................................................................................................... 2
6.2 流量示值误差...................................................................................................................................... 2
6.3 流量重复性.......................................................................................................................................... 2
7 校准结果表达............................................................................................................................................ 2
8 复校时间间隔............................................................................................................................................ 3
附录A(资料性附录)加氢站用氢气卸气柱测量结果的不确定度评定示例................................................. 4

T/JNM-0004-2024
I
前言
本标准按GB 1.1-2020给出的规则起草。
本标准由济南市计量检定测试院提出。
本标准由济南计量测试学会归口。
本标准起草单位：济南市计量检定测试院、河北中航检测技术服务有限公司、济南公交集团第一加氢站、山东省科学院能源研究所、山东特检科技有限公司、齐鲁氢能（山东）发展有限公司、山东德瑞克仪器股份有限公司、山东农业大学。
主要起草人：李彦闰、张文帅、王东、马磊、肖建、朱海渤、孙荣峰、刘功、陈永超、刘进岭、贺海涛、艾贻霞、孟宪超、孟浩洋、郝群一、张泽琪、弓剑锋、张敏、亓正涛、李嘉、张永海、赵延昆、赵爱德、蔡源廷、崔聪、王亚彬、马振怀、范军。

T/JNM-0004-2024
1
加氢站用氢气卸气柱校准方法
1 范围
本标准适用于加氢站用氢气卸气柱的校准。
2 引用文件
本标准引用了下列文件：
JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示
DT37/T4073-2020 车用加氢站运营管理规范
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范，凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3 概述
供氢系统主要由管束运氢车、固定式高压储氢瓶组、压缩机、高压氢气加注系统组成，高压供氢系统将管束运氢车作为加氢站储氢容器的一部分，供氢系统有两个卸氢柱，两个卸氢柱可以使加氢站同时停两辆管束运氢车，使加氢站的储氢能力有较大的弹性。管束运氢车进站后，经过卸氢柱将氢气卸下。经过卸氢柱卸下的氢气一路经过压缩机进入储气罐，另一路直接通过加氢机为车辆加氢。
4 计量特性要求
4.1流量示值误差
卸氢柱流量的示值误差一般不超过±2%。
4.2流量重复性
流量重复性不应超过相应最大允许误差的1/3。
5 校准条件
5.1 环境条件
5.1.1 环境温度：(-40~50) ℃。
5.1.2 相对湿度：20%~95%。
5.1.3 大气压力：（80~110）kPa
5.2 校准用标准器
一般采用质量法流量标准装置，准确度等级不低于0.5级。
5.3 校准介质
校准介质为压缩空气、压缩氢气或压缩氮气，并充满管道及流量计。气体介质分别符合GB 37244、GB 8979、GB 24499及GB 13277.1要求。
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6 校准项目和校准方法
6.1 校准前准备
流量范围核查。
卸氢柱流量核查。
压力等级核查。
安全阀核查。
管道上应设置全启式安全阀和相应的泄放措施。
气密性核查。
6.2 流量示值误差
将标准器与卸氢柱串联，按照仪器操作程序进样测量，重复测量3次，记录仪器示值，按照公式（1）计算流量示值误差。
..........................（1）
式中：
ΔE——仪器示值误差；
Er——卸氢柱示值；
Ej——标准器示值。
6.3 流量重复性
按使用需求选取标准工况下流量进行重复测量，记录仪器测量值，按照公式（2）计算流量重复性。
（）..........................（2）
式中：
Emax——为单次示值误差最大值；
Emin——为单次示值误差最小值；
Cn——级差系数，极差系数表见表1。
表1 极差系数表
n
3
4
5
6
7
8
Cn
1.69
2.06
2.33
2.53
2.70
2.85
7 校准结果表达
校准结果应在校准证书（报告）上反应，校准证书（报告）应至少包括以下信息：
a) 标题，如“校准证书”；
b) 实验室名称和地址；
c) 进行校准的地点（如果与实验室的地址不同）；
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3
d) 证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；
e) 客户的名称和地址；
f) 被校对象的描述和明确标识；
g) 进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和有关时，应说明被校对象的接收日期；
h) 如果与校准结果的有效性和应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；
i) 对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；
j) 本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；
k) 校准环境的描述；
l) 校准结果及其测量不确定度的说明；
m) 对校准规范的偏离的说明；
n) 校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识；
o) 校准结果仅对被校对象有效的声明；
p) 未经实验室书面批准，不得部分复制证书或报告的声明。
8 复校时间间隔
由于复校时间间隔的长短是由仪器使用情况、使用者、仪器本身质量等因素所决定，因此送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔，建议不超过1年。如果对仪器的检测数据有怀疑或仪器更换主要部件及修理后，应对仪器重新校准。
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附录 A
(资料性附录)
加氢站用氢气卸气柱测量结果的不确定度评定示例
A.1 概述
A.1.1 校准方法：按照本标准方法对仪器进行校准。
A.1.2 环境条件：符合本标准方法规定的环境条件。
A.1.3 测量标准：汽车用卸氢柱校准装置，准确度等级：0.5 级。
A.1.4 被校仪器：卸氢柱，工作压力：20MPa，流量范围：（60~2000）Nm3/h。
A.1.5 测量方法：按照仪器要求连接长管拖车、汽车用卸氢柱校准装置与卸氢柱，在连接过程中做到
连接可靠、密封可靠，做好安全措施，采用氢气报警器检测工作环境及连接口处是否有泄露产生
A.2 测量方法
将卸氢柱枪连接到校准装置的入口处，校准装置出口连接到储气容器或移动车辆，使校准装置与
加气机组成一条串联管路。压缩氢气依次经过被检卸氢柱、校准装置，然后注入储气容器或移动车辆。
卸氢柱和校准装置同时测量氢气量 (累积流量),比较校准装置测量值和卸氢柱的显示值，即可获得压
缩氢气加气机的示值误差。
A.3 数学模型
被检卸氢柱的示值误差数学模型如下式所示：
B
j B
m
m m
E


..........................（1）
式中：
E ——示值误差；
j m ——卸氢柱显示的累计流量示值，单位为kg；
B m ——校准装置的累计流量示值，单位为kg。
其中， j m 是被检卸氢柱显示的累积流量示值，受卸氢柱测量重复性、管路系统容积变化及读
数的影响；
B m 是校准装置的累积流量示值，被校准装置的准确度、校准装置读数的影响。因此，
可把数学模型展开如下式：
100%
( ) ( ) 1 2 
 
      

B B
j J J B B
m m
m m m m m
E
..........................（2）
式中：
J1 m ——管路系统容积变化引入的误差；
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J 2 m ——读数引入的误差，单位为kg；
B m ——校准装置读数引入的误差，单位为kg。
根据不确定度传播律，示值误差的相对标准不确定度的计算见下式：
( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
2 2 2 2
2
2
2
2
1
2
1
2 2 2 2
2
2
B r B B r B
r i J J J r J J r J
i
cr
c m u m c m u m
u m c m u m c m u m c m u m
m
E
u E
   
    


 




 ............（3）
式中：
u (E) cr ——E 的合成标准不确定度；
( ) r J u m ——卸氢柱累计流量示值引入的相对标准不确定度分量；
( ) r J1 u m ——由管路系统容积变化引入的相对标准不确定度分量；
( ) r J 2 u m ——由读数引入的相对标准不确定度分量；
( ) r B u m ——由校准装置的累计流量示值引入的相对标准不确定度分量；
( ) r B u m ——由校准装置读数引入的相对标准不确定度分量；
( ) J c m、( ) J1 c m、( ) J 2 c m、( ) B c m、( ) B c m ——各分量的灵敏系数。
A.4 输入量的标准不确定度评定
A.4.1 校准装置引入的不确定度分量( ) r B u m
由校准装置的计量证书可知，校准装置的扩展不确定度为：Urel=0.5%（k=2），其不确定度分量
为：
0.25%
2
0.5%
( )   r B u m
A.4.2 校准装置读数引入的不确定度分量( ) r B u m
按照规程要求，校准装置的最小质量变量为0.001kg，则由读数引入的不确定度分量为2.9×10-4 kg，
按照卸氢量2MPa 到20MPa 体积为840L 大约需要15kg，相对误差为0.029/15×100%=0.002%。
A.4.3 测量重复性引入的不确定度分量( ) r J u m
用校准装置对卸氢柱在R(1)流量区按充装量重复测量6 次，获得示值误差数据见表3。
表3 示值误差数据
流量区示值误差/% 平均值/%
R（1）
1 2 3 4 5 6
-0.17
-0.20 -0.15 -0.12 -0.25 -0.15 -0.17
根据贝塞尔公式计算标准偏差s=0.05%。
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因此，计算可得卸氢柱测量重复性引入的不确定度分量为：
  0.03%
n
s
ur
A.4.4 读数引入的不确定度分量( ) r J 2 u m
最小质量变量为0.01kg，按照均匀分布取k  3，计算'
1( ) J u m =0.029kg，按照卸氢量2MPa
到20MPa 体积为840L 大约需要15kg，则相对误差为0.029/15×100%=0.19%。
综合测量重复性引入的不确定度分量和卸氢柱读数引入的不确定度分量，读数引入的不确定度
分量大于测量重复性引入的不确定度分量，因此只考虑读数引入的不确定度分量。
A.4.5 管路系统容积变化引入的不确定度分量( ) r J 2 u m
设定每次校准时，管路系统容积变化取0.0004m3，压力差最大值取0.5 MPa，氢气密度为
0.089kg/m3，实际最小充入质量约为15kg。因此计算可得管路系统容积变化引入的不确定度分量为：
100% 0.001%
0.1 15
0.5 0.0004 0.089
( ) 2  

 
  r J u m
A.5 标准不确定度分量计算
根据数学模型，各影响量互不相关，计算各灵敏系数为：
( ) ( ) 1 2    J J c m c m， ( )  ( )  1 B B c m c m
可得被检示值误差的相对标准不确定度为：
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2
2
2 2 2
2
2
r i r J r J r B r B
i
cr u m u m u m u m u m
m
E
E u        


 




 
表4 各相对标准不确定度分量汇总表
相对标准不确定
度分量
不确定度来源
相对标准不确
定度分量数值
灵敏系数i c
标准不确定度分量
( ) i i c u m
( ) r B u m
校准装置 0.25% -1 0.25%
( ) r B u m
校准装置读数 0.002% -1 0.002%
( ) 2
r J u m
卸氢柱读数 0.19% 1 0.19%
( ) r J 2 u m
卸氢柱管路系统容积变化 0.001% 1 0.001%
A.6 合成标准不确定度
合成标准不确定度为
( ) 0.25% 0.002% 0.19% 0.001% 0.32% 2 2 2 2 2 2 c   j r j      u c u m
A.7 相对扩展不确定度
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7
取包含因子k=2，相对扩展不确定度为：
2×0.32%≈0.7% 2 rel U  k u  k  c，