摘要(yao):闡述了蒸(zheng)汽計量現(xiàn)狀以及标(biao)準節流裝(zhuang)置的誤差(chà)來源，分👨‍❤️‍👨析(xī)了常用蒸(zhēng)汽流量計(jì) 存在的檢(jian)定或校準(zhǔn)問題。在此(cǐ)基礎上提(tí)出了一種(zhong)鍋爐主✊蒸(zheng)🙇🏻汽流量計(jì)的在線校(xiao)核方法，通(tong)過對工業(ye)典型燃氣(qi)鍋爐系統(tong)的分💯析建(jian)立了水汽(qì)質量平衡(heng)方程，探讨(tao)了在線校(xiao)核☎️方法的(de)理論可行(hang)性。然後給(gěi)出了校核(he)時的鍋爐(lú)運行需滿(mǎn)足的穩定(ding)♉工況條件(jiàn)以及在線(xiàn)校核的步(bu)驟，分🔴析了(le)不确定💃🏻度(du)分量的來(lai)源。該方法(fa)實現了以(yi)精度等級(jí)的水流量(liàng)爲标準參(cān)考量，在鍋(guo)爐運行中(zhōng)在線校準(zhun)主蒸⭐汽流(liu)量計示值(zhi)，提🥵高飽和(hé)蒸汽流量(liàng)計測量精(jing)度。與實驗(yan)🌂室檢定或(huò)校準相比(bǐ)，鍋爐主蒸(zheng)汽在線校(xiao)😄核方法具(ju)有方🆚便快(kuai)🈲捷、動态校(xiao)準的優點(diǎn)，在保證儀(yí)器性能、提(ti)高經濟效(xiào)益方面可(kě)以發揮重(zhong)要的作用(yong)。
0引言
　　蒸汽(qì)作爲一種(zhong)重要的二(èr)次能源，是(shi)熱能的重(zhòng)要載體✏️，不(bu)僅⭕可直接(jie)參與生産(chan)過程的化(huà)學反應，還(hái)可以利用(yòng)其熱能産(chǎn)生能量或(huò)做功，具有(you)清潔環保(bao)、能效高、可(ke)傳💛輸等特(tè)點，被廣泛(fàn)用于當今(jīn)的工業生(shēng)産當♻️中。蒸(zhēng)汽計量的(de)準确可靠(kào)不僅能準(zhǔn)确反映用(yong)戶能耗、監(jian)控熱能系(xì)統的運行(háng)狀況，且能(néng)爲實現熱(rè)能的合理(lǐ)分配，熱力(lì)系統的最(zuì)佳運行，以(yi)及用汽設(she)施的節能(néng)降耗改造(zào)提供可靠(kào)🤩的技術依(yī)據，而且也(yě)是保證✊蒸(zheng)汽貿易結(jie)算公平公(gong)正的基礎(chǔ)。因💯此，如何(he)确保蒸汽(qì)流量的準(zhun)确計量🍓越(yue)來越☁️受到(dào)用能單位(wèi)🐇的重視，對(dui)蒸汽計量(liang)技術提出(chū)🔞了更高的(de)要求🔅。流量(liàng)儀表🚩一直(zhi)以來就是(shi)能源計量(liang)的重要基(jī)礎工具，其(qi)使用✔️狀況(kuang)直接影響(xiǎng)着能源計(ji)量的有效(xiao)性，如何對(dui)使用中的(de)流量儀表(biǎo)進行計量(liàng)性能評🈚價(jia)，是當前能(neng)源計量工(gong)作中亟待(dài)解決🐕的重(zhong)要課題［1］。近(jin)幾年，在線(xiàn)校核的方(fang)法經過不(bú)斷的研究(jiū)和推廣，已(yi)經獲得了(le)越來越多(duo)的企業和(hé)計量機構(gòu)認可［2－4］。而由(you)于蒸❄️汽狀(zhuàng)态複☀️雜和(hé)其獨特的(de)物理特性(xìng)使得蒸汽(qi)流量計現(xiàn)階段👉很難(nan)開展在線(xian)檢定和校(xiao)準的工作(zuo)，國内外普(pu)遍沒有可(ke)行的解決(jue)辦法。因此(ci)，如何提高(gao)蒸汽計量(liàng)的精度，快(kuài)速獲取準(zhun)确可靠的(de)測量數據(ju)，有效加強(qiáng)🏃‍♂️蒸汽🌏計量(liang)管理，需要(yào)計量行業(ye)給予更多(duo)的關注🌂。
1蒸(zhēng)汽計量的(de)現狀
　　目前(qián)，蒸汽計量(liang)普遍使用(yòng)标準節流(liu)裝置，如 孔(kǒng)闆流量計(jì) 或 渦街流(liú)量計 ，基本(běn)都能滿足(zu)蒸汽計量(liàng)和檢測的(de)要求［5－7］。雖然(rán)蒸汽✌️計🈲量(liang)儀表都經(jing)過出廠檢(jiǎn)驗合格，但(dan)安裝到管(guan)道上使用(yong)一定時間(jian)後，其🤞計量(liàng)🤩準确性往(wǎng)往發生偏(piān)離。主要原(yuán)因是蒸汽(qi)流量計測(cè)量介質與(yu)校準介質(zhi)的物理性(xìng)質不一緻(zhi)，且因✂️部件(jian)磨損、電磁(cí)信号幹擾(rǎo)或安裝偏(pian)差、蒸汽密(mì)度補償等(deng)❤️因素影響(xiang)，導緻運行(háng)工況🍓條件(jian)下的儀表(biǎo)🌈系數與校(xiao)準給💚出的(de)儀表系數(shu)不匹配，使(shǐ)得蒸汽流(liu)量計在現(xiàn)場測量出(chu)現一定的(de)誤差［8－11］。雖然(ran)對于部分(fèn)測量誤差(cha)能夠進行(hang)修正或估(gu)算，但偏離(li)狀況并不(bú)是容易掌(zhang)握的。而渦(wō)街流量計(ji)，由于其儀(yi)表系數與(yǔ)旋渦發生(sheng)體及管道(dào)的形狀尺(chǐ)寸有關，設(shè)計及标💁定(dìng)時的管道(dao)條件與現(xian)場管道往(wang)往不完全(quan)吻合，對儀(yi)表系數的(de)影響較大(dà)［12］。
　　目前我國(guó)已在煙台(tai)建立有國(guó)家蒸汽流(liu)量計量站(zhan)🈲，主要從附(fù)近❤️電站引(yǐn)入蒸汽對(duì)蒸汽流量(liang)計進行校(xiao)🈲準，使用的(de)⭐方法👨‍❤️‍👨爲冷(lěng)凝稱重法(fǎ)，但是這種(zhong)直接測量(liang)法也存在(zai)一定偏差(chà)。其👌使用的(de)㊙️蒸汽與實(shi)際測量的(de)蒸汽介質(zhì)溫度、壓力(lì)🍓都有一定(ding)的差異，譬(pi)🍓如校準介(jie)質壓力較(jiao)低，一般僅(jin)達0.3MPa，與大多(duo)數蒸汽流(liu)量計的實(shí)際工作壓(ya)力🐕存在差(chà)異;蒸汽流(liú)量計需要(yao)拆卸送檢(jian)，運輸路途(tú)🙇🏻較遠，一方(fang)面影響企(qi)業的正常(chang)生産，另一(yi)方面經過(guo)長途運輸(shu)的颠簸後(hòu)很難保證(zheng)校準後的(de)儀表性能(neng)不發生漂(piao)移。因此蒸(zheng)汽直接校(xiao)準法不具(ju)✉️有很強的(de)實際可操(cāo)作性❌。
　　基于(yu)上述現狀(zhuang)，對蒸汽流(liu)量計進行(hang)在線校核(hé)成爲☂️一種(zhǒng)可行的選(xuǎn)項，特别是(shì)使用時間(jian)較長，或者(zhě)使用者一(yi)直對計量(liàng)值存疑的(de)流量計更(geng)是如此。校(xiao)核的目的(de)在于用某(mou)🈲種可行的(de)方式🐪在線(xiàn)檢測實際(jì)流量，提供(gong)一種參考(kao)，從而可以(yǐ)對在用流(liú)量計🏃🏻的測(ce)量值㊙️進行(hang)對比分析(xi)。介紹了超(chāo)聲波流量(liang)計在線校(xiao)核蒸汽流(liu)量計的方(fang)法，并對一(yi)服裝💯洗染(rǎn)公司的威(wei)🚶爾巴蒸汽(qì)流量計進(jìn)行♋校核，其(qi)結果表明(ming)校核的示(shì)值誤🧑🏾‍🤝‍🧑🏼差在(zài)儀表标明(míng)的精度(1.5%)範(fan)圍之内，不(bu)存在計量(liàng)超差🚩的問(wen)題。超聲波(bo)流量計在(zai)線校核的(de)方法多用(yòng)🔅于液體流(liú)量，而對于(yu)物理性質(zhì)特殊的蒸(zhēng)汽而言僅(jǐn)對過熱蒸(zhēng)汽較爲有(yǒu)效，對飽和(hé)蒸汽或濕(shi)度較大蒸(zhēng)汽時㊙️，便會(hui)因聲能在(zai)不同介質(zhì)傳遞中的(de)衰減而受(shòu)到嚴重影(yǐng)響，甚至不(bú)能有效讀(dú)取數據🆚。因(yīn)此這種方(fang)法應用範(fan)圍有限，且(qiě)需要滿足(zu)足夠長穩(wen)流段條件(jian)。
　　鑒于國内(nèi)暫時沒有(you)成熟的在(zài)線檢定或(huo)校準蒸汽(qi)流量計🍓的(de)方法，探索(suo)在線校核(he)蒸汽流量(liang)計的方法(fa)顯得尤爲(wei)必要。
2水汽(qì)質量平衡(heng)方程
　　一種(zhong)鍋爐主蒸(zhēng)汽流量計(ji)的在線校(xiao)核方法，基(ji)本思路是(shi)采👈用水汽(qì)質量平衡(héng)法，提出以(yi)更高精度(du)等級🤩的水(shuǐ)流量爲标(biāo)準參考量(liàng)，在鍋爐運(yun)行中在線(xiàn)校準主蒸(zheng)汽流量計(ji)示值，提高(gao)飽和🚶蒸汽(qi)流量計測(cè)量精度。
　　圖(tú)1爲工業常(cháng)見的燃氣(qì)鍋爐水汽(qì)系統示意(yi)圖，所有蒸(zhēng)汽鍋爐的(de)給水均來(lai)自一個給(gei)水水箱，使(shǐ)用電磁流(liú)量計計量(liang)。鍋爐排污(wū)水通過彙(hui)集後由一(yī)電磁流量(liàng)計計量，鍋(guo)爐蒸汽彙(huì)集後由主(zhu)蒸汽流量(liàng)計計量。

　　該(gai)類型燃氣(qi)鍋爐爲貫(guan)流式，無汽(qì)包，給水從(cóng)下集箱進(jin)入，在上升(sheng)管中受熱(re)蒸發後蒸(zhēng)汽從上集(ji)箱流出，其(qi)蒸發示意(yì)圖🌍如圖2所(suo)示。

　　将水冷(lěng)壁上升管(guǎn)中水位線(xian)與管壁圍(wéi)成的介質(zhi)區域作🐕爲(wèi)㊙️控🈲制🈚體!，控(kòng)制體的進(jìn)口介質爲(wèi)上升管給(gěi)水Mj，出口🧑🏽‍🤝‍🧑🏻介(jie)質爲産生(shēng)的蒸汽Mq。并(bing)作如下穩(wen)定工況假(jiǎ)設:在t時間(jiān)📞内，鍋爐運(yùn)行中🚶、汽水(shuǐ)系統各管(guǎn)道中流體(tǐ)介質連續(xu)流動;鍋爐(lú)水位線保(bao)持穩定不(bu)變;鍋爐上(shàng)集箱内壓(yā)力恒定;下(xià)集箱的給(gěi)水壓力、給(gei)水溫度恒(heng)定🔴。則根據(jù)控制體汽(qi)水質量變(biàn)化可得如(ru)下關聯式(shì):

　　式中:Mj爲給(gei)水質量流(liu)量，kg/s;爲控制(zhi)體!内流體(tǐ)質量在t時(shí)間内的變(bian)化量，kg/s;Mq爲進(jin)入到📞水位(wei)線上方，蒸(zheng)汽出口管(guǎn)引出的帶(dài)有濕度的(de)飽和蒸汽(qi)質📐量流量(liàng)，kg/s。
　　分析産汽(qì)過程可知(zhī)，鍋爐運行(hang)中，汽水系(xi)統流體介(jiè)質✨連續流(liu)動中，屬定(dìng)壓飽和蒸(zheng)汽過程，飽(bao)和蒸汽溫(wēn)度與飽和(he)水的溫度(du)均不變。則(zé)t時間内，控(kong)制體!内生(shēng)産的蒸汽(qì)汽泡體積(ji)和🔅汽泡密(mi)💋度不變☀️，即(ji)汽泡質量(liàng)不變。水位(wei)🐆線不變時(shi)🎯，控制體下(xià)的總體積(ji)恒定，且控(kong)制體!内的(de)汽泡體積(ji)不變，則控(kòng)制體!内液(yè)态水體積(jī)♍不變。又因(yin)給♉水壓力(lì)、給水溫度(dù)、蒸汽壓力(lì)恒定時，控(kong)制體!内液(ye)态水的密(mì)度是不變(bian)的，則控制(zhì)體!内的液(yè)🔱态水質量(liang)恒定。即t時(shi)🙇🏻間内控制(zhi)體!内的液(yè)态水質量(liang)、汽泡質量(liàng)均不變，即(jí)=0。則式(1)可變(bian)換爲:
　　式(2)反(fǎn)應出鍋爐(lú)在某一穩(wěn)定不變的(de)給水壓力(lì)、給水🏃🏻‍♂️溫🏃度(dù)🌈下，在水🏃🏻‍♂️位(wei)線位置不(bú)變、蒸汽壓(yā)力恒定的(de)鍋爐運行(hang)工況控制(zhi)體内，給水(shuǐ)質量流量(liàng)與産生的(de)蒸汽質量(liang)流量相等(děng)💋。同理可推(tuī)斷，若控制(zhì)體擴展爲(wei)包括下集(ji)箱、上升管(guan)和上集箱(xiang)的控制體(ti)後，由式(2)可(ke)得:
V=G0－G1(3)
　　式中:G0爲(wèi)給定時間(jiān)t内通過給(gěi)水流量計(ji)的累計質(zhi)量流量，kg;G1爲(wèi)通過鍋爐(lu)排污水流(liu)量計的累(lei)計質量流(liú)量，kg;V爲鍋爐(lú)主蒸汽的(de)累計質量(liàng)流量，kg。
　　式(3)表(biǎo)示在穩定(ding)工況控制(zhi)條件下，相(xiang)同時間裏(li)，一個以下(xià)集箱給✨水(shui)質量流量(liàng)爲進口，以(yǐ)上集箱蒸(zhēng)汽質量流(liu)👄量和排污(wū)水量爲出(chū)口的閉式(shì)連續流動(dòng)貫流式鍋(guo)爐汽水系(xi)統，系統♊輸(shū)送出的蒸(zheng)汽質量流(liú)量等于進(jin)入該系統(tong)的給💁水質(zhi)量流量扣(kou)除流出該(gāi)系統的排(pai)污水質量(liang)流量，這就(jiu)是穩定工(gōng)況控制條(tiao)件下的鍋(guō)爐水汽質(zhì)🈚量平衡方(fang)程。
3蒸汽在(zài)線校核方(fang)法
3.1在線校(xiào)核可行性(xìng)
　　液态的水(shuǐ)進入鍋爐(lú)後經過受(shou)熱蒸發變(bian)成汽态的(de)蒸汽，僅是(shì)㊙️水的兩種(zhǒng)不同形态(tai)及不同狀(zhuàng)态參數的(de)轉變，這爲(wèi)利用水汽(qì)質量平衡(héng)方程測量(liàng)鍋爐主蒸(zhēng)汽流量計(ji)的質量流(liú)量提供了(le)物質條件(jiàn)。因此，探讨(tao)利用較高(gāo)精度等級(jí)😍的給水流(liu)量和排污(wu)流量在工(gōng)💃業現場在(zài)線校準蒸(zhēng)汽流💃量計(jì)示值的方(fāng)法，在理論(lùn)上是可行(hang)的。水🔆流量(liang)測量技術(shu)成熟、操作(zuo)方便、測量(liàng)精度有保(bǎo)證，可作爲(wei)校核🏃蒸汽(qi)的标準參(cān)考。按照校(xiao)🐇準原則，鍋(guo)爐給水流(liu)量計和排(pái)污流量計(ji)的精度等(děng)級需要選(xuǎn)擇較高等(děng)級的流量(liang)計。結合鍋(guō)爐現場，推(tuī)薦0.5級的 電(diàn)磁流量計(jì) 作爲在線(xian)校核标準(zhun)表使用，即(ji)可滿足校(xiào)核的需求(qiu)⭐。
3.2在線校核(he)條件
　　工業(yè)現場校核(hé)時，爲了确(que)保校核的(de)準确性，鍋(guō)爐運行需(xū)要滿❓足以(yǐ)下條件［13］:
1)确(què)保鍋爐汽(qì)水系統是(shi)獨立系統(tong)，停止化學(xue)取樣水、加(jiā)藥水等操(cao)作。鍋爐各(gè)閥門嚴密(mi)無洩漏;
2)鍋(guō)爐工況參(can)數基本穩(wen)定，避免較(jiao)大的波動(dong)，如燃氣供(gong)應穩定，以(yǐ)👄減少燃燒(shāo)調整的影(ying)響。不允許(xǔ)出現幹擾(rao)鍋爐工況(kuàng)的任何操(cao)作，如安全(quán)閥啓跳、鍋(guo)爐負荷🏃調(diao)整等操作(zuo)。通過控制(zhì)🔱系統聯動(dòng)，當有🏒排污(wū)水流出變(bian)化時，相應(yīng)提高給水(shui)流量，确保(bǎo)上升管中(zhōng)汽液界面(mian)維持穩定(ding)。鍋爐主要(yào)熱力參數(shu)波動值不(bú)超過表⭕1推(tui)薦的允許(xǔ)值。

3.3在線校(xiao)核步驟
　　鍋(guō)爐穩定運(yùn)行一段時(shi)間後，同時(shí)測量給水(shuǐ)流量、排🔴污(wu)水流量和(hé)蒸汽流量(liàng)，得到一定(ding)參數下的(de)給水流量(liàng)與🔞排污水(shui)流量之差(cha)(G0－G1)與蒸汽流(liú)量V之間的(de)比例系數(shu)f，以獲得蒸(zheng)汽流量計(jì)的修正值(zhí)V'。如此通過(guò)較高精度(dù)等級的給(gei)水流量傳(chuán)遞到蒸汽(qi)流量計示(shì)值，達到在(zài)線校核目(mu)的，校核量(liàng)值傳遞示(shì)意圖🌈見圖(tú)3。

鍋爐主蒸(zheng)汽流量計(ji)在線校核(hé)可分爲以(yǐ)下三個步(bù)驟完成:
1)根(gēn)據主蒸汽(qì)流量計的(de)量程或常(cháng)用計量範(fàn)圍，選取🈚多(duo)個流量校(xiao)核點i。每個(gè)流量點讀(dú)取數據不(bu)少于3次，取(qǔ)平均值得(de)到每個流(liu)量點的(G0－G1)和(hé)V;
2)計算各流(liu)量點i的比(bǐ)例系數fi:
fi=(G0i－G1i)/Vi(4)
3)修(xiu)正蒸汽流(liu)量示值。用(yong)流量比例(lì)系數fi拟合(he)修正蒸汽(qì)流量計示(shì)🔅值。若各流(liú)量點的比(bi)例系數fi接(jiē)近線性時(shi)可按權重(zhòng)求一個共(gòng)同的流量(liàng)比例系數(shù)f，修正蒸汽(qì)流量計示(shi)值。
3.4不确定(ding)度來源分(fen)析
　　考慮到(dào)工況參數(shù)壓力、溫度(dù)的波動引(yǐn)起介質密(mi)度、流速的(de)變🛀🏻化⭐帶來(lai)的不确定(ding)度分量，已(yǐ)包含在介(jiè)質質量💰流(liú)量的重複(fu)性條件下(xià)所得測量(liàng)列中，則主(zhu)要不确定(dìng)度分量🔞來(lái)源如下:
1)标(biāo)準表本身(shēn)精度等級(jí)帶來的不(bú)确定度分(fèn)量ubzb;
2)鍋爐汽(qi)水系統不(bú)明洩漏帶(dài)來的不确(que)定度分量(liang)uxl;
3)儀表的測(ce)量重複性(xing)帶來的不(bu)确定度分(fèn)量ucfx;
4)上升管(guǎn)中水位計(jì)讀數帶來(lái)的不确定(ding)度分量uswj;
5)水(shuǐ)位波動引(yin)起的液态(tai)水與蒸汽(qì)之間變化(huà)的不确定(ding)度分量♍uswb。
　　示(shì)值誤差的(de)各項不确(què)定分量通(tong)過查資料(liao)或計算可(kě)得，各㊙️不确(que)🚶‍♀️定度分量(liàng)彼此不相(xiàng)關，則可得(dé)相對合成(cheng)标準不确(que)定度爲:

擴(kuo)展因子k=2時(shi)的相對擴(kuo)展不确定(ding)度:
Ur=2ur(5)
4結論
　　針(zhen)對工業燃(rán)氣鍋爐主(zhu)蒸汽流量(liang)計現場無(wú)成熟的檢(jian)定或💜校準(zhun)方法，而實(shí)驗室校準(zhun)需要停産(chǎn)拆卸送🚶‍♀️檢(jian)，企業普遍(biàn)對蒸汽流(liu)量計計量(liàng)準确性存(cún)疑的現🈚象(xiàng)，提出了一(yī)種🥵針對鍋(guo)爐主蒸汽(qi)流量計在(zài)線校核的(de)方法。此🔴方(fang)法是基于(yu)穩定工況(kuàng)控制條件(jian)下鍋爐👨‍❤️‍👨水(shuǐ)汽質量平(ping)🛀衡方程，采(cai)用精度等(děng)級較高的(de)給水流📐量(liang)和排污水(shui)流✉️量動态(tài)在線校準(zhun)主蒸汽流(liú)量計示值(zhi)。鍋爐主蒸(zheng)汽流量計(ji)示值的在(zài)線校核可(ke)以快速判(pan)斷工業現(xian)場蒸汽計(ji)量的正确(que)率，免去了(le)拆卸送檢(jian)的麻煩，在(zai)保證儀器(qi)性能、提高(gao)經濟效益(yi)方✉️面可以(yǐ)發揮重要(yao)的作用。

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