摘要(yao)：伴随着工(gong)業技術的(de)不斷發展(zhan)，濕氣流量(liang)的測量日(ri)益增✏️多，濕(shi)氣流量計(ji)的校準工(gong)作日益迫(po)切，亟待解(jie)🛀決。本🈲文介(jie)紹了在濕(shi)♉氣流量計(ji)量領域中(zhong)廣泛應用(yong)的差壓式(shi)濕氣兩相(xiang)流流量計(ji) 的原理，并(bing)自動化工(gong)程學院的(de)中壓閉環(huan)濕氣标定(ding)裝⁉️置💜中對(dui)🤩其進行了(le)校準，對該(gai)流量計的(de)氣相和液(ye)相的不确(que)定度進行(hang)了評定，爲(wei)今後開展(zhan)相關流量(liang)計的校準(zhun)工作提供(gong)了參考和(he)數據支持(chi)。
0引言
　　近年(nian)來，伴随着(zhe)工業技術(shu)的不斷發(fa)展，濕氣流(liu)量的測量(liang)🔴日益增多(duo)地出現在(zai)許多工業(ye)領域中，如(ru)：天然氣、石(shi)油開采過(guo)🌈程中産生(sheng)的天然氣(qi)和水混合(he)的濕氣；沸(fei)點較低的(de)液體輸送(song)中産生的(de)濕氣；核電(dian)廠、熱電廠(chang)中氣化單(dan)元産生的(de)濕氣等。所(suo)謂濕氣，是(shi)指在⭐總流(liu)體混合📞物(wu)中，氣體體(ti)積在95%以上(shang)的氣液兩(liang)相流。液體(ti)是存在于(yu)濕氣中的(de)一種介質(zhi)，或者是多(duo)種介⁉️質，其(qi)以遊離狀(zhuang)态存在。例(li)如，水以及(ji)液态的其(qi)它化🧡合物(wu)等。它是普(pu)遍存在于(yu)工業應用(yong)中⚽以❗及自(zi)然界中的(de)流動現象(xiang)[1,2]。尤其在氣(qi)田開采過(guo)程中，天然(ran)氣總是伴(ban)随着液态(tai)烴🙇‍♀️、水蒸氣(qi)等一起産(chan)出，濕氣計(ji)量的精度(du)與開采方(fang)的經濟效(xiao)益和對氣(qi)井的産出(chu)能力的了(le)解程度息(xi)息相關。因(yin)此，越來越(yue)多的公司(si)和研究機(ji)構開始重(zhong)視濕氣的(de)計量精度(du)。
1差壓式濕(shi)氣兩相流(liu)流量計
　　基(ji)于差壓原(yuan)理的濕氣(qi)流量測量(liang)最早始于(yu)20世紀中🔱期(qi)🏃‍♀️，在🧡20世紀90年(nian)代初，伴随(sui)着歐洲的(de)北海區域(yu)油氣田的(de)開發，大☂️型(xing)天然氣跨(kua)國公司資(zi)助相關國(guo)家的實驗(yan)室開展針(zhen)對油氣田(tian)中濕氣計(ji)量技術的(de)研究[3]。其中(zhong)，在濕氣流(liu)量的計量(liang)領域取❗得(de)重大突破(po)，其研究📱的(de)相關設備(bei)在濕氣流(liu)量😘的計量(liang)過程中具(ju)有精度高(gao)、穩定性好(hao)等🐉特點。從(cong)而系統🔴地(di)開展了對(dui)如噴嘴、 孔(kong)闆流量計(ji) 和錐形流(liu)量計爲代(dai)表的典型(xing)差壓原理(li)流量計的(de)濕氣計㊙️量(liang)特性研究(jiu)，爲進一步(bu)研究濕氣(qi)中包含的(de)🔅氣體和液(ye)體體積奠(dian)定了基礎(chu)。
　　以差壓式(shi)的節流裝(zhuang)置爲測量(liang)流量的基(ji)本單元的(de)差💔壓式濕(shi)💜氣流量計(ji)，廣泛應用(yong)于濕氣的(de)計量，可實(shi)現氣相、液(ye)相流體的(de)計量。氣相(xiang)部分的測(ce)量是基于(yu)差壓原理(li)的節流裝(zhuang)置，以其簡(jian)單的結構(gou)、較高的可(ke)靠性、低廉(lian)的成本、便(bian)捷的維護(hu)且具有較(jiao)高的精度(du)🔴等優勢，被(bei)廣泛應用(yong)于兩相流(liu)的工作環(huan)境中，并能(neng)🔞滿足其他(ta)較多測量(liang)環境的需(xu)要，工作狀(zhuang)态穩定且(qie)可靠。液相(xiang)部分采用(yong)射線👅、微波(bo)、電容、差壓(ya)、電導等方(fang)法，實現體(ti)積含液率(lü)🐪的測量，同(tong)時結合液(ye)體密度和(he)氣體組分(fen)等參數，可(ke)以實現氣(qi)相流量的(de)測量，以及(ji)氣液兩相(xiang)流量的計(ji)量。

　　流量計(ji)常見的兩(liang)種工作原(yuan)理示意圖(tu)如圖1和圖(tu)2所示。
　　其中(zhong)，體積含氣(qi)率和體積(ji)含液率是(shi)兩個濕氣(qi)計量中的(de)🔞兩個重要(yao)參數。體積(ji)含液率（LVF）：工(gong)況條件下(xia)，液體體積(ji)👄流量與總(zong)體積流量(liang)之比；體積(ji)含氣率（GVF）：工(gong)況條件下(xia)，氣♋體體積(ji)流量與總(zong)體積流量(liang)之💯比。

2差壓(ya)式濕氣兩(liang)相流流量(liang)計的校準(zhun)
2.1實驗裝置(zhi)
　　該裝置基(ji)于标準表(biao)法，由介質(zhi)源、混合器(qi)、計量管道(dao)、水平環🔴管(guan)實🌈驗管段(duan)、垂直井筒(tong)實驗管段(duan)、分離裝置(zhi)和計算機(ji)控制系統(tong)🤟等部分組(zu)成。差壓式(shi)濕氣兩相(xiang)流實驗是(shi)在水平環(huan)管💘實驗管(guan)段上進行(hang)的，實驗系(xi)統如圖3所(suo)示。該裝置(zhi)的測量範(fan)🧡圍爲：水，（0～16）m3/h；氣(qi)⭐,(0~1000)m3/h;測量不确(que)👌定度爲:水(shui)介質0.22%(k=2);空氣(qi)介質0.36%(k=2)。

　　實驗(yan)中所使用(yong)的兩相介(jie)質分别爲(wei)水和壓縮(suo)空氣。水😍是(shi)由一台離(li)心泵輸入(ru)至穩壓水(shui)塔中，采用(yong)水塔的自(zi)🔞行溢🌈流的(de)方式爲實(shi)驗系統提(ti)供穩定的(de)液相工作(zuo)壓🌍力；空氣(qi)由兩台空(kong)氣壓💰縮機(ji)産生，經冷(leng)幹機脫水(shui)降溫後，輸(shu)入至兩個(ge)儲氣罐中(zhong)，儲氣罐的(de)容積均爲(wei)6m3。在計量管(guan)段和儲氣(qi)罐之間配(pei)備🌍有穩壓(ya)閥，以保證(zheng)實驗期間(jian)氣流的工(gong)作壓力相(xiang)對穩定。水(shui)和空氣經(jing)引射器混(hun)合後，通入(ru)實驗管段(duan)。實驗過程(cheng)中，濕☀️氣經(jing)氣液分離(li)罐分離，空(kong)氣經放氣(qi)閥門💞排放(fang)，水則繼續(xu)流入儲水(shui)罐實現循(xun)環使🧡用。整(zheng)個實驗過(guo)程中的數(shu)據采集和(he)控制在工(gong)控機中完(wan)成。
2.2 校準實(shi)驗及其不(bu)确定度評(ping)定
　　 被校準(zhun)流量計選(xuan)用的差壓(ya)式濕氣流(liu)量計，型号(hao)爲DN80(A)-0.55，流量💁範(fan)圍🚶（0～200）；m3/h，其原理(li)圖如圖4所(suo)示。

　　選取0.5qmax、GVF爲97.5%流(liu)量測試點(dian)作爲不确(que)定度評定(ding)的案例進(jin)行分析，在(zai)該點下将(jiang)濕氣流量(liang)計測量3次(ci)，其校準結(jie)果見表1。

2.2.1氣(qi)相不确定(ding)度評定
　　濕(shi)氣流量計(ji)的氣相瞬(shun)時流量相(xiang)對誤差可(ke)由下式🔴計(ji)算💃：

相對不(bu)确定度公(gong)式如下：

1）由(you)重複多次(ci)測量引入(ru)的A類不确(que)定度分量(liang)由重複☀️多(duo)次💜測量引(yin)入的不确(que)定度爲：

2）由(you)标準表處(chu)壓力測量(liang)Ps所引入的(de)B類不确定(ding)度分量
　　标(biao)準表處壓(ya)力由絕壓(ya)變送器測(ce)量，該絕壓(ya)變送器測(ce)量範圍爲(wei)(0~2)MPa，對應的輸(shu)出電流範(fan)圍是(4~20)mA。該流(liu)量點的壓(ya)力爲1.3MPa，對應(ying)輸出電流(liu)值✨爲14.4mA。絕壓(ya)變送器的(de)校準證🈲書(shu)中，其擴展(zhan)不确定度(du)爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則


3）由标(biao)準裝置引(yin)入的B類不(bu)确定度分(fen)量
　　标準裝(zhuang)置的氣相(xiang)流量測量(liang)相對擴展(zhan)不确定度(du)爲Urel(qs)=0.36%(k=2)，則

4）壓縮(suo)因子Z的不(bu)确定度
　　壓(ya)縮因子的(de)允許誤差(cha)是0.01%，按矩形(xing)分布計算(suan)，則标準表(biao)處空氣壓(ya)☁️縮因子和(he)标準狀态(tai)下空氣壓(ya)縮因子的(de)不确定度(du)爲：

5）标準表(biao)處溫度測(ce)量所引入(ru)的B類不确(que)定度分量(liang)
　　标準表處(chu)溫度由 一(yi)體化溫度(du)變送器 測(ce)量。由該一(yi)體化溫度(du)變送器的(de)校準證書(shu)可得，其擴(kuo)展不🔴确🍓定(ding)度爲：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則

　　綜(zong)上所述，在(zai)GVF爲97.5%、0.5qmax的流量(liang)點下，該濕(shi)氣流量計(ji)的氣相誤(wu)差⭐爲-2.93%，測量(liang)結果擴展(zhan)不确定度(du)爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液相流(liu)量的測量(liang)不确定度(du)評定
　　濕氣(qi)流量計的(de)液相瞬時(shi)流量測量(liang)，其相對誤(wu)差由下式(shi)計🏃🏻算：

相對(dui)不确定度(du)公式爲：

1）重(zhong)複多次測(ce)量所引入(ru)的A類不确(que)定度分量(liang)由重複多(duo)次測量引(yin)入的不确(que)定度爲：

2）标(biao)準裝置所(suo)引入的B類(lei)不确定度(du)分量
　　查濕(shi)氣兩相流(liu)量标準裝(zhuang)置的校準(zhun)證書可知(zhi)，液相測🌈量(liang)相對擴展(zhan)不确定度(du)爲Urel(qs)=0.22%（k=2），則

　　因此(ci)，在GVF爲97.5%，0.5qmax流量(liang)點下，該濕(shi)氣流量計(ji)液相誤差(cha)爲1.47%，液相測(ce)量結果擴(kuo)展不确定(ding)度爲Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結(jie)
　　本文介紹(shao)了廣泛應(ying)用于濕氣(qi)流量計量(liang)領域的差(cha)壓🈚式濕氣(qi)兩相流流(liu)量計的原(yuan)理，并在電(dian)氣與自動(dong)♈化工程學(xue)院的中壓(ya)閉環濕氣(qi)标定裝置(zhi)中對其校(xiao)準，對該流(liu)量計的氣(qi)相和液相(xiang)的不确🏃‍♀️定(ding)度進行了(le)評定。伴随(sui)着工業技(ji)📐術的不斷(duan)發展及其(qi)對能源日(ri)益增加的(de)需求，濕氣(qi)流量✨的測(ce)量将會越(yue)來越多地(di)出現在諸(zhu)多的⛱️工業(ye)領域中。濕(shi)氣流量的(de)計量踐行(hang)了國家質(zhi)檢總局🏃“計(ji)量支🥵撐産(chan)業發展”的(de)理念，爲今(jin)㊙️後開展相(xiang)關差壓式(shi)濕氣流量(liang)計的校準(zhun)工作提供(gong)了參考和(he)數據支持(chi)，并爲支撐(cheng)國家以及(ji)區域經濟(ji)發展轉型(xing)貢獻一份(fen)力量。

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