摘要(yao)：伴随着工業技術(shu)的不斷發展，濕氣(qi)流量的測量👣日益(yì)增多，濕氣流量計(jì)的校準工作日益(yì)迫切，亟🐉待解決。本(běn)文介紹了在濕氣(qì)流量計量領域中(zhong)廣泛應用的差壓(ya)式濕氣兩相流流(liú)量計 的原理，并自(zì)動化工程學院的(de)中壓閉環濕氣标(biao)定裝置中☀️對其進(jin)行了校準，對該流(liú)量計的氣相和液(yè)相的不确定度進(jìn)行🏃🏻了評定，爲今後(hòu)開展相關流量計(ji)的校❗準工作提供(gòng)了參考和數據支(zhi)持。
0引言
　　近年來，伴(ban)随着工業技術的(de)不斷發展，濕氣流(liú)量的測量日益增(zēng)♌多地出現在許多(duō)工業領域中，如：天(tian)然氣、石油開采過(guò)程中産生的天然(ran)氣和水混合的濕(shi)氣；沸點較低的液(ye)體輸♻️送中産生的(de)濕氣；核電廠、熱電(diàn)廠中氣化單元産(chǎn)生的濕氣🏃‍♀️等。所謂(wèi)濕氣，是指在總流(liu)體混合物中，氣體(tǐ)體積在95%以上的氣(qi)液兩相流🔴。液體是(shi)存在于濕氣中的(de)一種介質，或者是(shì)多✉️種介🌐質，其以遊(you)離狀态存在。例如(ru)，水以及液态的其(qí)它化合物等。它是(shì)普遍存在于工業(yè)應用中以及自然(ran)界中的流動現象(xiàng)[1,2]。尤其在氣田開🌈采(cai)過程中，天然🐕氣總(zǒng)✉️是伴随着液态烴(ting)、水蒸氣等一起産(chǎn)出，濕氣計量的精(jīng)度與開采方的經(jīng)濟效🍉益和對氣井(jǐng)的産出能力🈲的了(le)解程度息息相關(guan)。因此，越來🔱越多的(de)公司和研究機構(gou)開始重視濕氣的(de)計量精🐪度。
1差壓式(shi)濕氣兩相流流量(liang)計
　　基于差壓原理(lǐ)的濕氣流量測量(liang)最早始于20世紀中(zhōng)期，在20世紀㊙️90年代初(chu)，伴随着歐洲的北(bei)海區域油氣田的(de)開發，大型天然氣(qi)跨國公司資助相(xiàng)關國家的實驗室(shì)開🔞展針對🧑🏽‍🤝‍🧑🏻油氣田(tian)中濕氣㊙️計量技術(shù)的研究[3]。其中，在濕(shi)氣流量的計量領(lǐng)域取✍️得重大突💁破(pò)，其研究🔱的相關設(she)備在濕氣流量的(de)計量過程中具有(you)精度高、穩定性好(hao)等特點。從而系統(tǒng)地開展了對如噴(pen)嘴、 孔闆流量計 和(he)錐形流量計爲代(dai)表的典型差壓原(yuan)理流量計的😄濕氣(qì)計❌量特性研究，爲(wei)進一步研究濕氣(qì)中包含的🐆氣體和(he)液體體積奠🔞定了(le)基礎。
　　以差壓式的(de)節流裝置爲測量(liang)流量的基本單元(yuan)的❗差壓式濕氣🥰流(liu)量計，廣泛應用于(yu)濕氣的計量，可實(shi)現氣🐆相、液相流♍體(tǐ)的計量🔴。氣相部分(fen)的測量是基于差(cha)壓原理的節✨流裝(zhuāng)置🛀，以其簡單的結(jié)構、較高的可靠性(xìng)、低廉🐅的成本、便捷(jie)的維護且具有較(jiào)高的精度💃等優勢(shì)，被廣泛應用于兩(liǎng)相流的工作環境(jing)中，并能滿足其他(ta)較多測量環境的(de)需㊙️要，工作狀态穩(wěn)定且可靠。液相⛷️部(bù)分采用射線、微波(bo)、電容、差壓、電導等(děng)方法，實現體積含(han)液率的測量，同時(shi)結合液體密度和(he)氣體組分🈚等參數(shu)，可以實現氣相流(liú)量的測量，以及氣(qi)液兩相流量的計(jì)量。

　　流量計常(cháng)見的兩種工作原(yuan)理示意圖如圖1和(hé)圖2所示。
　　其中，體積(jī)含氣率和體積含(han)液率是兩個濕氣(qì)計量中的兩㊙️個🥵重(zhong)要參數。體積含液(yè)率（LVF）：工況條件下，液(ye)體體積💃流量與總(zǒng)體積流量之比；體(ti)積含氣率（GVF）：工況條(tiao)件下，氣♋體體積流(liu)量與總體積🌂流量(liang)之比。

2差壓式濕氣(qì)兩相流流量計的(de)校準
2.1實驗裝置
　　該(gai)裝置基于标準表(biao)法，由介質源、混合(hé)器、計量管道、水平(ping)環管實驗管段、垂(chuí)直井筒實驗管段(duan)、分離裝置和計算(suan)機控制系統等部(bù)分組成。差壓式濕(shi)氣兩相🔞流實驗是(shi)在水平環管實驗(yàn)管段上進♊行的，實(shi)驗系統如圖3所示(shi)。該裝置的測量範(fan)🏒圍爲：水，（0～16）m3/h；氣,(0~1000)m3/h;測量不(bú)确😄定度爲:水介質(zhi)0.22%(k=2);空氣介質0.36%(k=2)。

　　實驗中(zhōng)所使用的兩相介(jiè)質分别爲水和壓(ya)縮空氣🔴。水🔞是由一(yī)👈台離心泵輸入至(zhi)穩壓水塔中，采用(yòng)水塔的自行溢👌流(liu)的方式🔞爲實驗系(xì)統提供穩定的液(ye)相工作壓力；空氣(qi)由兩台空氣壓縮(suo)機産生，經冷幹機(jī)脫水降溫後，輸入(ru)至兩個儲氣⛹🏻‍♀️罐中(zhōng)，儲氣♉罐的容積均(jun)爲6m3。在計量管段和(he)儲氣罐之間配備(bèi)⛷️有穩壓閥，以保證(zhèng)實驗期⭐間氣流的(de)工作壓力相對穩(wen)定。水和空氣經引(yin)射器混合後，通入(ru)實驗管段。實驗過(guò)程中，濕氣經氣液(ye)分離罐分🔴離，空氣(qì)經放氣閥門⛱️排放(fang)，水則繼續流入儲(chu)水罐實現循環使(shǐ)用。整個實驗過❗程(cheng)中的數據采集和(he)控制在工控機中(zhōng)完成。
2.2 校準實驗及(ji)其不确定度評定(dìng)
　　 被校準流量計選(xuǎn)用的差壓式濕氣(qi)流量計，型号爲DN80(A)-0.55，流(liu)量範圍（0～200）；m3/h，其原理圖(tu)如圖4所示。

　　選取0.5qmax、GVF爲97.5%流量測(ce)試點作爲不确定(dìng)度評定的案例進(jìn)‼️行分析，在該點下(xià)将濕氣流量計測(ce)量3次，其校準結果(guo)見📞表1。

2.2.1氣相不确定(ding)度評定
　　濕氣流量(liang)計的氣相瞬時流(liu)量相對誤差可由(you)下式計算：

相對不(bú)确定度公式如下(xia)：

1）由重複多次測量(liang)引入的A類不确定(ding)度分量由重複多(duō)次測量引入的不(bú)确定度爲：

2）由标準(zhǔn)表處壓力測量Ps所(suǒ)引入的B類不确定(dìng)度分量☀️
　　标準表處(chù)壓力由絕壓變送(song)器測量，該絕壓變(biàn)送器測量範圍爲(wei)(0~2)MPa，對應的輸出電流(liu)範圍是(4~20)mA。該流量點(diǎn)的壓力爲1.3MPa，對☁️應輸(shū)出電流值爲14.4mA。絕壓(ya)變送器的校準證(zhèng)書中，其🍓擴展不🏃确(què)定度爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則


3）由标準(zhun)裝置引入的B類不(bú)确定度分量
　　标準(zhǔn)裝置的氣相流量(liàng)測量相對擴展不(bu)确定度爲Urel(qs)=0.36%(k=2)，則

4）壓縮(suō)因子Z的不确定度(dù)
　　壓縮因子的允許(xǔ)誤差是0.01%，按矩形分(fen)布計算，則标準表(biao)處空氣壓縮因子(zǐ)和标準狀态下空(kong)氣壓縮因子的不(bu)确定度爲：

5）标準表(biao)處溫度測量所引(yǐn)入的B類不确定度(dù)分量
　　标準表處溫(wēn)度由 一體化溫度(du)變送器 測量。由該(gāi)一體化溫度變送(song)器的校準證書可(kě)得，其擴展不确定(dìng)度爲：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則

　　綜上所述(shu)，在GVF爲97.5%、0.5qmax的流量點下(xià)，該濕氣流量計的(de)氣相誤差爲-2.93%，測量(liàng)結果擴展不确定(dìng)度爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液相流量的(de)測量不确定度評(ping)定
　　濕氣流量計的(de)液相瞬時流量測(cè)量，其相對誤差由(you)下式🤩計算：

相對不(bú)确定度公式爲：

1）重(zhòng)複多次測量所引(yin)入的A類不确定度(du)分量由重複多次(ci)測量引入的不确(que)定度爲：

2）标準裝置(zhi)所引入的B類不确(que)定度分量
　　查濕氣(qì)兩相流量标準裝(zhuang)置的校準證書可(kě)知，液相測量相對(dui)✉️擴展不确定度爲(wèi)Urel(qs)=0.22%（k=2），則

　　因此，在GVF爲97.5%，0.5qmax流量(liàng)點下，該濕氣流量(liang)計液相誤差爲1.47%，液(ye)🤟相測量結果🈲擴展(zhan)不确定度爲Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結(jie)
　　本文介紹了廣泛(fan)應用于濕氣流量(liàng)計量領域的差壓(ya)式‼️濕氣兩相流流(liú)量計的原理，并在(zai)電氣與自動化工(gong)程學㊙️院的🈲中壓閉(bì)環濕氣标定裝置(zhì)中對其校❌準，對該(gai)流量計的氣相😄和(hé)液相的不确定度(du)進行了🐇評定。伴随(sui)着工業技術的不(bu)斷💔發展及其對能(neng)源日益增加的需(xū)求，濕氣流量🔱的測(ce)量将會越來越多(duo)地⭕出現在諸多的(de)工業領域中。濕氣(qì)流量的計量踐行(hang)🈲了國家質檢總局(jú)🏃🏻‍♂️“計量支🙇‍♀️撐産業發(fā)展”的理念，爲今後(hou)開展相關差壓式(shì)🈲濕氣流量計的校(xiào)準工作提供了參(can)考和數據支持，并(bìng)爲支撐國家以及(jí)區域經濟發展轉(zhuǎn)型貢獻一份力量(liang)💚。

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