摘要：伴(ban)随着工業技(jì)術的不斷發(fā)展，濕氣流量(liàng)的測量日益(yi)增多，濕氣流(liú)量計的校準(zhǔn)工作日益迫(po)切，亟🏃待解決(jué)。本文介😍紹了(le)在濕氣流量(liang)計量領域中(zhong)廣泛應用的(de)差壓式濕氣(qi)兩相流流量(liàng)計 的原理，并(bing)自動化工程(cheng)學院的中壓(ya)閉環濕氣标(biāo)定📞裝置中對(dui)其💰進行了校(xiao)準，對該流量(liang)計的氣相和(he)液相的不确(què)定度進行⛷️了(le)評定，爲今後(hòu)開展相關流(liu)量計的校準(zhun)工作🔞提供了(le)參考和數據(ju)支持。
0引言
　　近(jìn)年來，伴随着(zhe)工業技術的(de)不斷發展，濕(shī)氣流量的測(ce)量日益增多(duo)地出現在許(xu)多工業領域(yù)中，如：天然📧氣(qì)、石油開㊙️采過(guo)程中⚽産生的(de)天然氣和水(shui)混合的濕氣(qi)；沸點較低的(de)液體輸🐉送中(zhong)産生的濕氣(qi)；核電廠、熱電(dian)廠中氣化單(dān)元産生的濕(shī)氣等。所謂濕(shi)氣，是指在總(zong)流體混合物(wù)中，氣體體積(jī)在95%以上的㊙️氣(qì)液兩相流㊙️。液(yè)體是存在于(yú)濕氣中的一(yī)種介質，或者(zhe)是多❗種介質(zhi)，其以遊🌈離狀(zhuang)态🎯存在。例如(ru)，水以及液态(tài)的其它化合(hé)物等。它是普(pǔ)遍存🔴在于工(gōng)業應用中以(yǐ)及自然界中(zhōng)的流動😄現象(xiang)[1,2]。尤其在氣田(tian)開采過程中(zhong)，天然氣總是(shi)伴随着液态(tài)烴、水蒸氣等(děng)一起産出，濕(shī)氣計量的精(jing)度與開采方(fāng)的經濟效益(yi)和對氣井的(de)産出能力的(de)了解程度息(xi)息相關。因此(ci)，越來越多的(de)公司和研❗究(jiu)機構開💘始重(zhòng)視濕氣的計(ji)量精度。
1差壓(yā)式濕氣兩相(xiang)流流量計
　　基(jī)于差壓原理(li)的濕氣流量(liàng)測量最早始(shǐ)于20世紀中期(qi)🈲，在♋20世🐉紀90年😄代(dài)初，伴随着歐(ou)洲的北海區(qū)域油氣田的(de)開發，大☂️型天(tiān)然氣跨國公(gong)司資助相關(guan)國家的實驗(yàn)室開展針對(duì)🚶‍♀️油氣田中濕(shi)氣計量技術(shù)的研究[3]。其🏃🏻‍♂️中(zhōng)，在濕氣流量(liàng)的計量領域(yù)取得重大突(tū)破，其研究🤟的(de)相關設備在(zài)濕氣流量的(de)計量過程✔️中(zhong)具有精度高(gao)、穩定性好等(děng)特點。從而系(xì)統地開展了(le)對如噴嘴、 孔(kong)闆流量計 和(he)錐形流量計(jì)爲代表的典(diǎn)型差壓原理(lǐ)流量計的濕(shi)氣計量♍特性(xing)研究，爲進一(yi)步研究濕氣(qì)中包含的🧡氣(qì)體和液體體(ti)積奠定了基(ji)礎。
　　以差壓式(shì)的節流裝置(zhi)爲測量流量(liang)的基本單元(yuan)的差壓式❗濕(shi)氣👉流量計，廣(guǎng)泛應用于濕(shi)氣的計量，可(kě)實現氣相、液(ye)🌈相流體的計(ji)量📞。氣相部分(fen)的測量是基(ji)于差壓原理(li)的節流裝置(zhi)，以其簡⭐單的(de)結構、較高的(de)可🎯靠性、低廉(lián)的成本、便捷(jie)的維護且具(jù)有較高的精(jīng)度✔️等優勢，被(bèi)廣泛應用于(yú)兩相流的工(gong)作❌環境中，并(bing)能‼️滿足其他(tā)較多測量環(huan)境的需‼️要，工(gong)作狀态穩定(ding)且⛷️可靠。液相(xiàng)部分采用射(shè)線、微波、電容(róng)、差壓、電導等(děng)方法，實現體(ti)積含液率的(de)測量，同時結(jié)合液體密度(dù)和氣體組分(fen)等參數，可以(yi)實現氣相流(liu)量的測量，以(yi)及氣液兩相(xiang)流量的🤟計量(liàng)。

　　流量計常(chang)見的兩種工(gōng)作原理示意(yi)圖如圖1和圖(tú)2所示。
　　其中，體(tǐ)積含氣率和(he)體積含液率(lǜ)是兩個濕氣(qi)計量中的兩(liǎng)個🚶‍♀️重要參數(shu)。體積含液率(lü)（LVF）：工況條件下(xia)，液體體積❄️流(liú)量與總體積(ji)流量之比；體(ti)積含氣率（GVF）：工(gōng)況條件下，氣(qi)體體積流量(liang)與總體積流(liú)量之比。

2差壓(yā)式濕氣兩相(xiàng)流流量計的(de)校準
2.1實驗裝(zhuang)置
　　該裝置基(jī)于标準表法(fa)，由介質源、混(hùn)合器、計量管(guan)道🌈、水平🐉環管(guan)實🐇驗管段、垂(chuí)直井筒實驗(yan)管段、分離裝(zhuāng)置和計算機(jī)控制系統等(děng)部👄分組成。差(cha)壓式濕氣兩(liǎng)相流實驗是(shì)在水平環管(guǎn)實驗管段上(shang)進行的，實驗(yàn)系統如圖3所(suǒ)🆚示。該裝置的(de)測量範圍爲(wèi)：水，（0～16）m3/h；氣,(0~1000)m3/h;測量不(bú)确定度爲:水(shui)介質0.22%(k=2);空氣介(jiè)質🌈0.36%(k=2)。

　　實驗中所(suǒ)使用的兩相(xiang)介質分别爲(wèi)水和壓縮空(kong)氣🛀🏻。水是由一(yī)台離心泵輸(shu)入至穩壓水(shui)塔中，采用水(shui)塔的自‼️行溢(yì)🌈流的方式爲(wei)實驗系統提(ti)供穩定的液(yè)相工作壓力(li)；空氣由兩台(tái)空氣壓縮機(ji)産🈲生，經冷幹(gan)機💃脫水降溫(wēn)後，輸入至兩(liang)個儲氣罐中(zhōng)，儲氣罐的容(róng)積均爲6m3。在計(jì)量管段和儲(chu)氣罐之間配(pèi)備有穩壓閥(fa)，以📱保證實驗(yan)期🌈間氣流的(de)工作壓🛀力相(xiang)對穩定。水和(hé)空📐氣經引射(shè)器混合🧑🏾‍🤝‍🧑🏼後，通(tong)入🈲實驗管段(duàn)。實驗過程中(zhōng)，濕氣經氣液(yè)分離罐分📞離(lí)，空氣經放氣(qi)閥門排放，水(shui)則繼續流入(rù)🔴儲水罐實現(xian)💃循環使用。整(zheng)個實驗過程(chéng)中的數據采(cǎi)集和控制在(zài)工🛀🏻控機中完(wán)成。
2.2 校準實驗(yan)及其不确定(ding)度評定
　　 被校(xiao)準流量計選(xuan)用的差壓式(shi)濕氣流量計(jì)，型号爲DN80(A)-0.55，流量(liàng)範圍（0～200）；m3/h，其原理(li)圖如圖4所示(shì)。

　　選取0.5qmax、GVF爲97.5%流(liú)量測試點作(zuò)爲不确定度(dù)評定的案例(li)進行分♋析，在(zài)該點下将濕(shī)氣流量計測(cè)量3次，其校準(zhun)結果見🈲表1。

2.2.1氣(qì)相不确定度(du)評定
　　濕氣流(liú)量計的氣相(xiàng)瞬時流量相(xiàng)對誤差可由(yóu)下式計算：

相(xiàng)對不确定度(du)公式如下：

1）由(you)重複多次測(ce)量引入的A類(lèi)不确定度分(fen)量由重複🔞多(duo)次測量引👈入(ru)的不确定度(dù)爲：

2）由标準表(biǎo)處壓力測量(liang)Ps所引入的B類(lei)不确定度分(fèn)量🐆
　　标準表處(chu)壓力由絕壓(yā)變送器測量(liang)，該絕壓變送(song)器測量範圍(wei)爲(0~2)MPa，對應的輸(shu)出電流範圍(wéi)是(4~20)mA。該流量點(dian)的♌壓力爲1.3MPa，對(duì)應輸出電流(liu)值爲14.4mA。絕壓變(bian)送器的校準(zhun)證書中，其擴(kuo)展不确定度(du)📱爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則


3）由标準(zhǔn)裝置引入的(de)B類不确定度(du)分量
　　标準裝(zhuāng)置的氣相流(liú)量測量相對(dui)擴展不确定(dìng)度爲💁Urel(qs)=0.36%(k=2)，則

4）壓縮(suō)因子Z的不确(que)定度
　　壓縮因(yin)子的允許誤(wu)差是0.01%，按矩形(xing)分布計算，則(ze)标準表處空(kong)氣壓縮因子(zǐ)和标準狀态(tai)下空氣壓縮(suo)因子的不确(què)定度爲：

5）标準(zhǔn)表處溫度測(ce)量所引入的(de)B類不确定度(dù)分量
　　标準表(biǎo)處溫度由 一(yi)體化溫度變(biàn)送器 測量。由(you)該一體化溫(wen)度變送器的(de)校準證書可(ke)得，其擴展不(bu)确定度爲：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則(ze)

　　綜上所述，在(zai)GVF爲97.5%、0.5qmax的流量點(dian)下，該濕氣流(liú)量計的氣相(xiang)誤差爲-2.93%，測量(liang)結果擴展不(bu)确定度爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液(ye)相流量的測(ce)量不确定度(du)評定
　　濕氣流(liú)量計的液相(xiang)瞬時流量測(cè)量，其相對誤(wu)差由下💚式計(jì)算：

相對不确(què)定度公式爲(wèi)：

1）重複多次測(cè)量所引入的(de)A類不确定度(dù)分量由重複(fú)多次測量🌐引(yin)入的不确定(ding)度爲：

2）标準裝(zhuāng)置所引入的(de)B類不确定度(dù)分量
　　查濕氣(qì)兩相流量标(biao)準裝置的校(xiào)準證書可知(zhi)，液相測量相(xiàng)對擴❤️展不确(què)定度爲Urel(qs)=0.22%（k=2），則

　　因(yin)此，在GVF爲97.5%，0.5qmax流量(liàng)點下，該濕氣(qì)流量計液相(xiang)誤差爲1.47%，液相(xiang)測量結☔果擴(kuo)展不确定度(dù)爲Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結
　　本文(wén)介紹了廣泛(fan)應用于濕氣(qì)流量計量領(lǐng)域的差壓式(shi)濕氣兩相流(liú)流量計的原(yuán)理，并在電氣(qì)與自動🌈化工(gong)程學院的🥰中(zhong)壓閉環🍉濕氣(qì)标定裝置中(zhong)對其校準，對(duì)該流量計的(de)氣相和液相(xiang)的不确定度(dù)進行了評定(dìng)。伴随🐪着工業(ye)技術的不斷(duan)發展及其對(duì)能源日益增(zēng)加的需🔴求，濕(shi)氣流量的測(cè)量将會越來(lai)越多地出現(xian)在諸多的工(gong)業領域中。濕(shi)氣流量的計(jì)量踐行了國(guó)家質檢總局(jú)“計量支撐産(chan)業發展”的理(li)念，爲今後開(kai)展相關差壓(yā)式💜濕氣流量(liàng)計的校💃準工(gong)作提供了參(can)考和數據支(zhi)持，并爲支撐(chēng)💃🏻國家以及區(qu)域經濟🏃‍♀️發展(zhǎn)轉型貢獻一(yī)份力量。

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