摘(zhāi)要:闡述了蒸(zheng)汽計量現狀(zhuang)以及标準節(jie)流裝置的誤(wu)差來🏃‍♂️源，分析(xi)了常用蒸汽(qi)流量計 存在(zai)的檢定或校(xiao)準問題。在此(ci)基礎上提出(chū)了一種鍋爐(lú)主蒸汽流量(liang)計的在線校(xiào)核方法，通過(guo)對工業典型(xing)燃氣鍋爐系(xì)統的分析建(jian)立了水汽質(zhì)量平衡⁉️方程(cheng)，探讨了在線(xian)校核方法的(de)理論可行性(xing)。然後給出了(le)校核時的鍋(guō)爐☔運行需滿(man)足的穩定工(gōng)況條件以及(ji)在線校核的(de)步驟，分析了(le)不确定度分(fen)量的來源。該(gai)方法實現了(le)以精度等級(jí)的水流量爲(wèi)标準參考量(liang)，在鍋爐運行(hang)中在線校準(zhun)主蒸汽流量(liang)計示值，提🐆高(gao)飽和蒸汽流(liu)量計測量精(jīng)度。與實🏃驗🔅室(shi)檢定或校準(zhun)相比💚，鍋爐主(zhǔ)蒸汽在線校(xiao)核方法具有(yǒu)方便快👉捷、動(dòng)态校準的優(yōu)❄️點，在保證儀(yí)器性能、提高(gāo)經濟效💃益方(fang)面可以發揮(hui)重要的作用(yòng)。
0引言
　　蒸汽作(zuo)爲一種重要(yào)的二次能源(yuán)，是熱能的重(zhòng)要載體，不🈲僅(jǐn)可📱直接參與(yu)生産過程的(de)化學反應，還(hái)可以利用其(qí)熱能産生能(néng)量或做功，具(ju)有清潔環保(bao)、能效高、可傳(chuan)輸等特點，被(bèi)廣泛用于✌️當(dāng)今的🈲工業生(sheng)産當中。蒸汽(qi)計量的準确(que)✉️可靠不僅🛀🏻能(neng)準确反映用(yong)戶能耗、監控(kòng)熱能系統的(de)運行狀況，且(qiě)能爲實現熱(rè)能的合理分(fèn)配，熱力系統(tǒng)的最佳運行(hang)，以及用汽設(she)施的節能降(jiàng)耗♍改造提供(gòng)可靠的技術(shu)依據，而且也(yě)是保證🛀🏻蒸汽(qi)貿易結算公(gōng)平公正的基(jī)礎。因此，如何(hé)确保蒸汽流(liú)量的準确計(ji)量越來越❄️受(shou)到用能單位(wèi)的重視，對蒸(zhēng)汽計量技✍️術(shu)提出❗了更高(gao)的要求。流量(liàng)儀表❄️一直以(yǐ)來就是能源(yuan)計量的重要(yào)基礎工具，其(qi)使用♊狀況直(zhí)接影響着能(neng)源計量的有(yǒu)效性，如何對(duì)使用中的流(liu)量🐅儀表進行(hang)計量性能評(píng)價，是當前能(néng)源計量工作(zuo)中亟待解決(jue)✏️的重要課題(ti)［1］。近幾年，在線(xian)校核的方法(fǎ)經過不斷的(de)研究和推廣(guǎng)，已經獲得了(le)越來越多的(de)企業和計量(liang)機構💞認可［2－4］。而(ér)由于蒸🧡汽狀(zhuang)态複雜和其(qí)獨特的物理(lǐ)特性使得👨‍❤️‍👨蒸(zheng)汽流量計現(xian)階段🐇很難開(kāi)展在線檢定(ding)和校準的工(gōng)作，國内外普(pǔ)遍沒有可行(háng)的👨‍❤️‍👨解決辦法(fǎ)。因此，如何提(tí)高蒸汽計量(liàng)的精度，快速(su)獲取準确可(kě)靠的測量數(shu)據，有效加強(qiáng)蒸汽🈲計量管(guan)理，需要計量(liàng)行業給予♋更(geng)多的關注。
1蒸(zhēng)汽計量的現(xiàn)狀
　　目前，蒸汽(qi)計量普遍使(shǐ)用标準節流(liu)裝置，如 孔闆(pan)流量計 或 渦(wo)街流量計 ，基(jī)本都能滿足(zu)蒸汽計量和(hé)檢測的要求(qiú)［5－7］。雖然蒸汽計(jì)量儀表都經(jīng)過出廠檢驗(yan)合格，但安裝(zhuang)到管道上✨使(shǐ)用☎️一定✌️時間(jian)🌈後，其🔴計量準(zhun)确性往往發(fā)生偏離。主要(yao)原因是蒸汽(qì)流量計測量(liàng)介質與校準(zhun)介質的物理(li)性質不💞一緻(zhi)，且因部件磨(mo)損、電磁信号(hào)幹擾或安⭐裝(zhuāng)偏差、蒸汽密(mi)度補償等因(yin)素影響，導緻(zhi)運行工況條(tiáo)件下的儀☎️表(biǎo)系數與校準(zhǔn)給出的儀表(biao)系數不匹配(pèi)，使得蒸⛱️汽流(liu)量🌈計在現場(chang)測量出現一(yī)定的誤差［8－11］。雖(suī)然對于部分(fen)測量🌈誤差能(neng)夠進行修正(zhèng)🥰或估算，但偏(pian)離狀況💛并不(bú)是容易掌握(wo)的。而渦街流(liu)量計，由于🌈其(qí)儀表系數與(yu)旋渦發生✍️體(ti)及管道的形(xíng)狀尺寸有關(guan)，設計及标定(ding)時的管道條(tiao)件與現場管(guan)道往往不⭐完(wan)全吻合，對儀(yí)表系數的影(ying)響♈較大［12］。
　　目前(qian)我國已在煙(yan)台建立有國(guó)家蒸汽流量(liang)計量站，主要(yào)從附近電站(zhan)引入蒸汽對(duì)蒸汽流量計(jì)進行校準，使(shi)💁用的🔞方法爲(wei)冷凝稱重法(fa)，但是這種直(zhí)接測量法也(ye)存在一定偏(pian)差。其使用的(de)蒸汽與💰實際(jì)測量的蒸汽(qì)介質溫度、壓(ya)力‼️都有一定(ding)的差異，譬如(rú)校準介質壓(ya)力較低，一般(bān)僅達0.3MPa，與大多(duō)數蒸汽流量(liàng)計的實際工(gong)作壓力存在(zai)差異;蒸汽流(liu)量計需要拆(chāi)卸送檢，運輸(shū)路途較遠，一(yi)方面影響企(qǐ)業的正常生(shēng)産，另一方面(mian)經過長途運(yùn)輸的颠簸後(hòu)很難保證校(xiào)準後的儀表(biao)性能不發生(shēng)漂移。因此蒸(zheng)汽直接校準(zhun)法不具📞有很(hěn)強的實際可(kě)操作性🈲。
　　基于(yu)上述現狀，對(duì)蒸汽流量計(ji)進行在線校(xiao)核成爲一🔴種(zhǒng)可✍️行♌的選項(xiàng)，特别是使用(yong)時間較長，或(huò)者使用♉者一(yi)直對計量值(zhí)存疑的流量(liàng)計更是如此(ci)。校核的目的(de)在于用某💚種(zhǒng)可行的方式(shi)在線檢❌測實(shí)際流量，提供(gong)一種參考，從(cong)而可以對在(zai)用流量計的(de)測量值進行(hang)對比分析。介(jie)紹了超聲波(bo)流量計在線(xian)校核蒸汽流(liú)量計的👄方法(fǎ)，并對一服裝(zhuang)洗染公司的(de)威爾巴💚蒸汽(qì)流量計進行(hang)校核，其結果(guo)表明校核的(de)示值誤差在(zai)儀表标明的(de)精度(1.5%)範圍之(zhī)内，不存在計(jì)量超差的問(wèn)題。超聲波流(liu)量計在線校(xiao)核的方法多(duō)用🙇‍♀️于液體流(liu)量，而對于物(wu)理性質特殊(shū)的蒸汽而言(yán)僅對過⛱️熱蒸(zhēng)汽較爲有效(xiao)，對飽和蒸🧡汽(qì)或濕度較大(dà)蒸汽時🏒，便會(hui)因聲能在不(bu)同介質傳遞(di)中的衰減而(ér)受到嚴重影(ying)響，甚至不能(néng)有效讀取數(shu)據。因此這種(zhong)方法應用範(fàn)圍有限，且需(xū)要滿足足夠(gou)長穩❄️流段條(tiao)件。
　　鑒于國内(nei)暫時沒有成(cheng)熟的在線檢(jian)定或校準蒸(zheng)汽🐆流量🏃‍♀️計的(de)方法，探索在(zai)線校核蒸汽(qì)流量計的方(fang)法顯得尤爲(wèi)🤞必要。
2水汽質(zhì)量平衡方程(chéng)
　　一種鍋爐主(zhu)蒸汽流量計(jì)的在線校核(hé)方法，基本思(sī)路是采👣用水(shuǐ)汽質量平衡(heng)法，提出以更(gèng)高精度等級(jí)的水㊙️流量☁️爲(wèi)标準參✊考量(liang)，在鍋爐運行(háng)中在線校準(zhǔn)主蒸汽流量(liàng)計示值，提高(gao)飽和蒸汽流(liu)量計測量精(jing)度。
　　圖1爲工業(ye)常見的燃氣(qi)鍋爐水汽系(xì)統示意圖，所(suǒ)有💁蒸汽鍋爐(lú)的給水均來(lái)自一個給水(shuǐ)水箱，使用電(dian)磁流量計計(ji)量。鍋🔴爐排污(wu)水通過彙集(jí)後由一電磁(ci)流量計計量(liang)，鍋爐蒸汽彙(hui)集後由主蒸(zhēng)汽流量計計(jì)量。

　　該類型燃(rán)氣鍋爐爲貫(guàn)流式，無汽包(bāo)，給水從下集(jí)箱進入，在上(shàng)升管中受熱(rè)蒸發後蒸汽(qì)從上集箱流(liú)出，其蒸發示(shi)意圖如圖2所(suo)示👨‍❤️‍👨。

　　将水冷壁(bi)上升管中水(shui)位線與管壁(bì)圍成的介質(zhi)區🌍域作爲🥰控(kòng)制體!，控制體(ti)的進口介質(zhi)爲上升管給(gei)水Mj，出口🤟介質(zhi)爲産生的蒸(zheng)汽Mq。并作如下(xià)穩定工況假(jiǎ)設:在t時間内(nèi)，鍋爐運行中(zhōng)、汽水系👈統各(gè)管道中流體(tǐ)介🔞質連續流(liú)動;鍋爐水位(wei)線保持穩定(ding)不變;鍋爐上(shàng)集箱内壓力(lì)恒定;下集箱(xiāng)的給水壓力(li)、給水溫度恒(heng)定。則根據控(kòng)制體汽水質(zhì)量變化可得(de)如下關聯式(shi):

　　式中:Mj爲給水(shuǐ)質量流量，kg/s;爲(wei)控制體!内流(liu)體質量在t時(shi)間内的變化(hua)量，kg/s;Mq爲進入⛱️到(dào)水位線上方(fāng)，蒸汽出口管(guǎn)引出的帶有(you)濕度的飽和(hé)蒸汽質量流(liu)量，kg/s。
　　分析産汽(qì)過程可知，鍋(guō)爐運行中，汽(qi)水系統流體(ti)介質連續流(liú)動中，屬定壓(ya)飽和蒸汽過(guò)程，飽和蒸汽(qi)溫度與💘飽和(hé)水的🔴溫度均(jun1)不⭐變。則t時間(jian)内，控制體!内(nei)生産的蒸汽(qi)汽泡體積和(he)汽泡密度不(bu)變，即汽泡質(zhì)量不變。水位(wèi)線不變時，控(kòng)制體下的總(zong)體積恒定，且(qie)控✔️制體!内的(de)汽泡體積不(bu)變，則控制體(tǐ)!内🥵液态水體(tǐ)積🌐不變。又因(yin)給水壓力、給(gěi)水溫度、蒸汽(qi)壓力恒定時(shí)，控制體!内液(ye)态水的密度(dù)是不變的，則(zé)🈲控制體!内的(de)液态水質量(liàng)恒定。即t時間(jian)内控制體!内(nei)的🌈液态水質(zhi)量⚽、汽泡質量(liàng)均不變，即=0。則(zé)式(1)可變換爲(wei):
　　式(2)反應出鍋(guo)爐在某一穩(wěn)定不變的給(gěi)水壓力、給水(shuǐ)溫度下，在水(shuǐ)🥰位線位置不(bú)變、蒸汽壓力(li)恒定的鍋爐(lú)🏃‍♀️運行工況🔅控(kòng)制體内👅，給水(shuǐ)♋質量流量與(yǔ)産生的蒸汽(qi)質量流量相(xiàng)等。同理可推(tui)斷，若⁉️控制體(ti)擴展爲包括(kuò)下集箱、上升(sheng)管和上🏃🏻集箱(xiāng)的控制體後(hou)，由式(2)可得:
V=G0－G1(3)
　　式(shi)中:G0爲給定時(shí)間t内通過給(gei)水流量計的(de)累計質量流(liú)量，kg;G1爲通過鍋(guo)爐排污水流(liú)量計的累計(jì)質量流量🐉，kg;V爲(wèi)鍋爐主蒸汽(qì)的累計質量(liàng)流量，kg。
　　式(3)表示(shì)在穩定工況(kuàng)控制條件下(xià)，相同時間裏(lǐ)，一個以🔴下集(jí)箱給水質量(liang)流量爲進口(kǒu)，以上集箱蒸(zheng)汽質💜量流量(liang)和排污水量(liang)爲出☂️口的閉(bi)式連續流動(dòng)貫流式鍋爐(lu)汽水系統，系(xì)統輸送出的(de)蒸汽質量流(liú)量等🈲于進入(ru)該系統的給(gěi)🛀🏻水質量流量(liang)扣除流❌出該(gai)系統的排污(wū)水質🚶量流量(liang)，這就是穩定(ding)工況控制條(tiáo)件下✌️的鍋爐(lu)水汽質量平(ping)衡方程。
3蒸汽(qì)在線校核方(fāng)法
3.1在線校核(he)可行性
　　液态(tài)的水進入鍋(guo)爐後經過受(shou)熱蒸發變成(chéng)汽态的蒸汽(qì)，僅是水的兩(liǎng)種不同形态(tai)及不同狀态(tai)參數的❓轉變(biàn)，這爲利用水(shui)汽質量平衡(heng)方程測量鍋(guō)爐主蒸🧑🏽‍🤝‍🧑🏻汽流(liú)量計的質量(liang)流量提供了(le)物質條件。因(yīn)此，探讨利用(yòng)較高精度等(děng)級☂️的給水流(liú)量和排污流(liú)量在工🎯業現(xiàn)場在線校準(zhun)蒸汽流量計(jì)示值的方法(fa)，在理論上是(shì)可行的。水流(liú)量測量技術(shu)成熟、操作方(fāng)便、測量精度(dù)有保證，可作(zuo)💃爲校核蒸汽(qi)的标準參考(kao)。按照校㊙️準原(yuán)則，鍋爐給水(shui)流量計和排(pái)污流量計的(de)精度等🏒級需(xū)要選💃🏻擇較高(gao)等級的流量(liàng)計。結合鍋爐(lu)現場，推薦0.5級(jí)的 電磁流量(liang)計 作爲在線(xian)校核标準表(biao)使用，即可滿(man)足校核的需(xu)求。
3.2在線校核(hé)條件
　　工業現(xian)場校核時，爲(wei)了确保校核(hé)的準确性，鍋(guō)爐運行需要(yào)🌈滿足以下條(tiáo)件［13］:
1)确保鍋爐(lú)汽水系統是(shì)獨立系統，停(ting)止化學取樣(yàng)水、加藥水等(děng)操作。鍋爐各(ge)閥門嚴密無(wú)洩漏;
2)鍋爐工(gong)況參數基本(běn)穩定，避免較(jiao)大的波動，如(rú)燃氣供應穩(wen)☀️定，以減少燃(ran)燒調整的影(yǐng)響。不允許出(chū)現幹擾鍋爐(lu)工況的任何(hé)操作，如安全(quán)閥啓跳、鍋爐(lú)負荷🐆調整等(deng)操作。通過控(kong)制系統聯動(dong)，當有排污水(shui)流出變化時(shi)，相應提高給(gei)水流量，确⛹🏻‍♀️保(bao)上升管中汽(qì)液界面維持(chi)穩定。鍋爐主(zhu)要熱力參數(shu)波動值不超(chāo)過表💔1推薦的(de)允許值。

3.3在線(xiàn)校核步驟
　　鍋(guo)爐穩定運行(háng)一段時間後(hou)，同時測量給(gei)水流量、排污(wū)🤟水流量和蒸(zhēng)汽流量，得到(dào)一定參數下(xià)的給水流量(liang)與排污☀️水流(liu)量之差(G0－G1)與蒸(zhēng)汽流量V之間(jian)的比例系數(shu)f，以獲㊙️得蒸汽(qi)🔴流量計的修(xiu)正🔆值V'。如此通(tōng)過較高精度(du)等級的給水(shuǐ)流量傳遞到(dào)蒸汽流量計(jì)示值，達到在(zai)線校核目的(de)，校核量值傳(chuán)遞示意圖見(jian)圖3。

鍋爐主蒸(zheng)汽流量計在(zài)線校核可分(fen)爲以下三個(gè)步驟完成:
1)根(gēn)據主蒸汽流(liu)量計的量程(chéng)或常用計量(liang)範圍，選取多(duō)🔞個流量校核(hé)點i。每個流量(liang)點讀取數據(ju)不少于3次，取(qǔ)平均值得到(dao)每個流量😄點(dian)的(G0－G1)和V;
2)計算各(gè)流量點i的比(bi)例系數fi:
fi=(G0i－G1i)/Vi(4)
3)修正(zheng)蒸汽流量示(shi)值。用流量比(bǐ)例系數fi拟合(he)修正蒸汽流(liu)量計示值。若(ruo)各流量點的(de)比例系數fi接(jie)近線性時可(ke)按權重求一(yi)個共同🎯的流(liu)量比例系數(shù)f，修正蒸汽流(liu)量🏃🏻計示值。
3.4不(bú)确定度來源(yuan)分析
　　考慮到(dao)工況參數壓(ya)力、溫度的波(bō)動引起介質(zhì)密度、流速的(de)變化⛱️帶來的(de)不确定度分(fen)量，已包含在(zai)介質🈲質量流(liu)量的重❓複性(xing)條件下所得(dé)測量列中，則(ze)主要不确定(ding)度分量來源(yuán)如💛下:
1)标準表(biǎo)本身精度等(děng)級帶來的不(bú)确定度分量(liàng)ubzb;
2)鍋爐汽水系(xi)統不明洩漏(lòu)帶來的不确(què)定度分量uxl;
3)儀(yi)表的測量重(zhòng)複性帶來的(de)不确定度分(fen)量ucfx;
4)上升管中(zhōng)水位計讀數(shu)帶來的不确(que)定度分量uswj;
5)水(shui)位波動引起(qǐ)的液态水與(yu)蒸汽之間變(biàn)化的不确定(dìng)度分量🥵uswb。
　　示值(zhí)誤差的各項(xiang)不确定分量(liàng)通過查資料(liào)或計算可🚶‍♀️得(de)，各不📱确定度(du)分量彼此不(bu)相關，則可得(dé)相對合🈲成标(biao)📧準不确定👅度(dù)爲:

擴展因子(zǐ)k=2時的相對擴(kuo)展不确定度(du):
Ur=2ur(5)
4結論
　　針對工(gōng)業燃氣鍋爐(lu)主蒸汽流量(liàng)計現場無成(cheng)熟的檢定或(huò)校準方法，而(ér)實驗室校準(zhun)需要停産拆(chai)卸送檢，企業(ye)普遍對蒸汽(qì)流量計計量(liang)準确性存疑(yi)的現象，提出(chū)了一種♈針對(duì)鍋爐主蒸汽(qi)流量計在線(xiàn)校核🏃的方法(fǎ)。此🐉方法是基(jī)于穩定工況(kuàng)控制條件下(xià)鍋爐🔅水汽質(zhì)量平衡方程(cheng)，采用🚶‍♀️精度等(deng)級較高的給(gěi)水流㊙️量和排(pai)污水🏒流量動(dong)态在線校🔞準(zhun)主蒸汽流量(liang)計示值。鍋爐(lú)主🧡蒸汽流量(liàng)計示值的在(zài)線校核可以(yǐ)快速判斷工(gōng)業現場蒸汽(qì)🚶‍♀️計量的正确(que)率，免🏒去🐇了拆(chai)卸送🤩檢的麻(ma)煩，在保證儀(yí)器性能、提高(gāo)經濟效益方(fang)💃面可以發揮(hui)重要的作用(yong)。

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