摘要：伴随(suí)着工業技(ji)術的不斷(duan)發展，濕氣(qì)流量的測(ce)量日益增(zeng)多，濕氣流(liú)量計的校(xiào)準工作日(rì)益迫切，亟(ji)待解決。本(ben)文介紹了(le)✊在濕氣流(liú)量計量領(lǐng)域中廣泛(fàn)應用的差(cha)壓式濕氣(qi)兩相流流(liú)量計 的原(yuán)理，并自動(dòng)化工程學(xué)院的中壓(ya)閉環濕氣(qi)标定👉裝置(zhi)中對其進(jìn)行了校準(zhun)，對該流量(liàng)計的氣相(xiang)和液相的(de)不确定度(dù)進行了評(ping)定，爲今後(hòu)開展相關(guān)流量計的(de)校準工作(zuo)提供了參(cān)考和數據(ju)支持。
0引言(yán)
　　近年來，伴(bàn)随着工業(yè)技術的不(bú)斷發展，濕(shi)氣流量的(de)測量日益(yi)增多地出(chū)現在許多(duō)工業領域(yu)中，如：天然(ran)氣、石油開(kāi)采過程中(zhōng)産生的天(tiān)然氣和水(shuǐ)混合的濕(shi)氣；沸點較(jiao)低的液體(tǐ)輸送中産(chǎn)生的濕氣(qi)；核電廠、熱(rè)電廠中氣(qi)化單元産(chan)生的濕氣(qi)等。所謂濕(shi)氣，是指在(zài)總流體混(hun)合👈物中，氣(qì)體體積在(zài)95%以上的氣(qì)液兩相流(liu)。液體是存(cún)在于濕氣(qì)中的一種(zhong)介質，或者(zhě)是多種介(jiè)🔞質，其以遊(you)離狀态存(cun)在。例如，水(shuǐ)以及液态(tài)的其它化(hua)合物等。它(tā)是普遍存(cún)在于工業(ye)應用中以(yi)及自然界(jiè)中的流動(dong)現象[1,2]。尤其(qí)在氣田開(kai)采過程中(zhōng)，天然氣總(zong)是伴随着(zhe)液态烴、水(shuǐ)蒸氣等一(yi)起産出，濕(shī)🍓氣計量的(de)精度與開(kai)采方的經(jīng)濟效益和(hé)對氣井的(de)産出能力(lì)💁的了解程(chéng)度息息相(xiang)關。因此，越(yue)來越多的(de)公司和研(yan)究機構開(kāi)🌈始重視濕(shi)氣的計量(liàng)精度。
1差壓(yā)式濕氣兩(liǎng)相流流量(liang)計
　　基于差(chà)壓原理的(de)濕氣流量(liàng)測量最早(zǎo)始于20世紀(ji)中期，在20世(shì)紀90年代初(chu)，伴随着歐(ou)洲的北海(hǎi)區域油氣(qi)田的開發(fā)，大型天然(ran)氣跨國公(gong)司資助相(xiang)關國家的(de)實💃驗室開(kai)展針對油(you)氣田中濕(shī)氣💛計量技(ji)🏃‍♀️術的研究(jiū)[3]。其中，在濕(shī)氣流量的(de)計量領域(yu)取得重大(da)突破，其研(yán)究的相關(guan)設備在濕(shī)氣流量的(de)計量過程(chéng)🚶‍♀️中具有精(jīng)度高、穩定(dìng)性好等🥰特(tè)點。從而系(xì)統地開展(zhǎn)了對如噴(pēn)嘴、 孔闆流(liu)量計 和錐(zhui)形流量計(jì)爲代表的(de)典型差壓(yā)原理流量(liang)計的濕氣(qi)計量特性(xing)研究，爲進(jin)一步研究(jiu)濕氣中包(bāo)含的氣體(tǐ)和液體體(tǐ)積奠定了(le)♉基礎。
　　以差(chà)壓式的節(jiē)流裝置爲(wèi)測量流量(liàng)的基本單(dan)元的差壓(yā)式🍉濕🐕氣♌流(liu)量計，廣泛(fan)應用于濕(shī)氣的計量(liàng)，可實現氣(qì)相、液👉相流(liú)體的計量(liang)。氣相部分(fen)的測量是(shi)基于差壓(yā)原理的節(jiē)流裝置，以(yi)其簡🈚單的(de)結構、較高(gao)的可靠性(xing)、低廉的成(cheng)本、便捷的(de)維護且具(ju)有較高的(de)精度等優(yōu)勢，被廣泛(fàn)應用于兩(liǎng)相流的工(gong)作環境中(zhōng)，并能⁉️滿足(zu)其他較多(duō)測量環境(jing)的需要，工(gong)作狀态穩(wen)定且可靠(kào)。液相部分(fen)采用射線(xian)✔️、微波、電容(róng)、差壓、電導(dao)等方法，實(shí)現體積含(hán)液率的測(cè)量，同時結(jie)合液⛷️體密(mì)度和氣體(tǐ)組分等參(cān)數，可以實(shí)現氣相流(liu)量的測量(liang)，以及🈲氣液(ye)兩相流量(liang)的計量。

　　流(liú)量計常見(jiàn)的兩種工(gong)作原理示(shi)意圖如圖(tú)1和圖2所示(shì)。
　　其中，體積(ji)含氣率和(he)體積含液(yè)率是兩個(gè)濕氣計量(liang)中的兩個(ge)🤩重💯要參數(shù)。體積含液(yè)率（LVF）：工況條(tiao)件下，液體(ti)體積流量(liàng)與總體積(ji)流量之比(bi)；體積含氣(qi)率（GVF）：工況條(tiao)件下，氣體(tǐ)體積流量(liàng)與總體積(jī)流量之比(bi)。

2差壓式濕(shi)氣兩相流(liu)流量計的(de)校準
2.1實驗(yàn)裝置
　　該裝(zhuāng)置基于标(biao)準表法，由(you)介質源、混(hùn)合器、計量(liang)管道、水平(ping)環🐕管實驗(yàn)管段、垂直(zhi)井筒實驗(yàn)管段、分離(li)裝置和計(jì)算機控制(zhì)💜系統等部(bu)分組成。差(cha)壓式濕氣(qì)兩相流實(shí)驗是在水(shuǐ)平環管實(shi)驗管段上(shang)進行的，實(shí)驗系🧑🏽‍🤝‍🧑🏻統如(ru)圖3所示。該(gāi)裝置🚶‍♀️的測(cè)量範圍爲(wei)：水，（0～16）m3/h；氣✂️,(0~1000)m3/h;測量(liàng)不确定度(dù)爲:水介質(zhì)0.22%(k=2);空氣介質(zhi)0.36%(k=2)。

　　實驗中所(suǒ)使用的兩(liǎng)相介質分(fen)别爲水和(hé)壓縮空氣(qi)。水是由☔一(yī)台🙇🏻離心泵(bèng)輸入至穩(wěn)壓水塔中(zhōng)，采用水塔(tǎ)的自行溢(yì)流的方式(shì)爲實驗系(xì)統提供穩(wen)定的液相(xiàng)🈚工作壓力(lì)；空氣由兩(liǎng)台空氣壓(yā)💁縮機産生(shēng)，經冷幹機(ji)脫水降溫(wen)後，輸入至(zhi)兩個儲氣(qì)罐中，儲氣(qi)罐的容積(ji)均爲6m3。在計(ji)量管段和(hé)儲氣🏃罐之(zhī)間配備有(you)穩壓閥，以(yi)保證實驗(yan)期間氣流(liu)的工作壓(yā)力相對穩(wěn)定。水和空(kōng)氣經引射(she)📱器混合後(hòu)，通入實驗(yàn)管段。實驗(yàn)過程中，濕(shi)🌈氣經氣液(yè)分離罐分(fen)離，空氣經(jing)放氣閥門(mén)排放，水則(ze)繼續流入(ru)儲水罐實(shí)現❗循環使(shǐ)用。整個實(shi)驗過🔴程中(zhong)的數據采(cai)集和控✊制(zhi)在工控機(jī)中完成。
2.2 校(xiào)準實驗及(ji)其不确定(ding)度評定
　　 被(bei)校準流量(liang)計選用的(de)差壓式濕(shī)氣流量計(jì)，型号爲DN80(A)-0.55，流(liú)量範圍（0～200）；m3/h，其(qí)原理圖如(rú)圖4所示。

　　選取(qu)0.5qmax、GVF爲97.5%流量測(cè)試點作爲(wei)不确定度(dù)評定的案(an)例進行🏃‍♀️分(fen)💃析🔱，在該點(dian)下将濕氣(qi)流量計測(cè)量3次，其校(xiào)準結果見(jian)✉️表1。

2.2.1氣相不(bú)确定度評(ping)定
　　濕氣流(liú)量計的氣(qi)相瞬時流(liu)量相對誤(wu)差可由下(xia)式計算：

相(xiang)對不确定(ding)度公式如(rú)下：

1）由重複(fú)多次測量(liàng)引入的A類(lei)不确定度(dù)分量由重(zhong)複多🥰次測(ce)量引入的(de)不确定度(dù)爲：

2）由标準(zhǔn)表處壓力(lì)測量Ps所引(yǐn)入的B類不(bu)确定度分(fen)量
　　标準表(biǎo)處壓力由(you)絕壓變送(sòng)器測量，該(gāi)絕壓變送(song)器測量🆚範(fan)圍😍爲(0~2)MPa，對應(yīng)的輸出電(diàn)流範圍是(shì)(4~20)mA。該流量點(diǎn)的壓力爲(wèi)1.3MPa，對應輸出(chū)電流值爲(wei)14.4mA。絕壓變送(sòng)器的校準(zhun)證書中，其(qi)擴展不👨‍❤️‍👨确(què)定度㊙️爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則(zé)


3）由标準裝(zhuāng)置引入的(de)B類不确定(ding)度分量
　　标(biao)準裝置的(de)氣相流量(liàng)測量相對(dui)擴展不确(que)定度爲Urel(qs)=0.36%(k=2)，則(ze)

4）壓縮因子(zi)Z的不确定(dìng)度
　　壓縮因(yīn)子的允許(xǔ)誤差是0.01%，按(an)矩形分布(bu)計算，則标(biao)準表處空(kōng)氣壓縮因(yin)子和标準(zhun)狀态下空(kōng)氣壓縮因(yīn)子的不确(què)定度爲：

5）标(biao)準表處溫(wen)度測量所(suo)引入的B類(lèi)不确定度(du)分量
　　标準(zhǔn)表處溫度(dù)由 一體化(hua)溫度變送(sòng)器 測量。由(yóu)該一體化(hua)溫度變送(song)器的校準(zhun)證書可得(dé)，其擴⭕展不(bu)确定度爲(wei)：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則

　　綜上所(suǒ)述，在GVF爲97.5%、0.5qmax的(de)流量點下(xià)，該濕氣流(liú)量計的氣(qì)相誤差爲(wei)-2.93%，測量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻結果(guǒ)擴展不确(que)定度爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液(yè)相流量的(de)測量不确(que)定度評定(dìng)
　　濕氣流量(liang)計的液相(xiàng)瞬時流量(liang)測量，其相(xiàng)對誤差由(you)下式計算(suan)：

相對不确(que)定度公式(shì)爲：

1）重複多(duō)次測量所(suo)引入的A類(lei)不确定度(du)分量由重(zhong)複🔞多次測(ce)量引入的(de)不确定度(dù)爲：

2）标準裝(zhuāng)置所引入(ru)的B類不确(que)定度分量(liang)
　　查濕氣兩(liang)相流量标(biao)準裝置的(de)校準證書(shū)可知，液相(xiàng)測量相🤟對(duì)擴展不确(què)定度爲Urel(qs)=0.22%（k=2），則(zé)

　　因此，在GVF爲(wei)97.5%，0.5qmax流量點下(xià)，該濕氣流(liú)量計液相(xiang)誤差爲1.47%，液(ye)相測量結(jie)果擴展不(bú)确定度爲(wèi)Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結
　　本文(wén)介紹了廣(guǎng)泛應用于(yú)濕氣流量(liang)計量領域(yù)的差壓🏒式(shì)濕氣兩🔆相(xiàng)流流量計(jì)的原理，并(bing)在電氣與(yǔ)自動化工(gōng)程學院的(de)🏃🏻‍♂️中壓閉環(huán)🐉濕氣标定(ding)裝置中對(duì)其校準，對(dui)該流量計(jì)的氣相和(hé)液相的不(bú)确定度進(jin)行了評定(ding)。伴随着工(gong)業技術的(de)不斷發展(zhan)及其🏃‍♀️對能(néng)源日益增(zeng)加的需求(qiú)，濕氣流量(liàng)的測量将(jiāng)會🍓越來越(yue)多地出現(xian)在諸多的(de)工業領域(yu)中。濕📱氣流(liu)量的計量(liàng)踐行了國(guo)家質檢總(zǒng)局“計量支(zhī)撐産業發(fā)展”的理念(nian)，爲今後開(kai)展相關差(chà)壓式濕氣(qi)流量計的(de)校準🏒工作(zuo)提供了參(can)考和數據(ju)支持，并爲(wèi)支撐國家(jiā)以及區域(yu)經濟發展(zhan)轉型貢獻(xiàn)一份力量(liang)。

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