摘要:闡述了蒸(zhēng)汽計量現狀以(yǐ)及标準節流裝(zhuāng)置的誤差來源(yuán)🏃🏻‍♂️，分析了常用蒸(zhēng)汽流量計 存在(zài)的檢定或校準(zhǔn)問題。在此基礎(chǔ)上提出了一種(zhong)⭕鍋爐主蒸⛹🏻‍♀️汽♊流(liú)量計的在線校(xiao)核方法，通過對(duì)工業典型✊燃氣(qì)鍋爐♻️系統🏒的分(fèn)析建立了水汽(qi)質量平衡方程(chéng)，探讨了在🐪線校(xiào)核方法的理論(lun)可行性。然後給(gěi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻出了校核時的(de)鍋爐🏒運行需滿(mǎn)足的穩定🏃工況(kuang)條件💯以及在線(xiàn)校🌈核的步驟，分(fèn)☀️析了不确定度(dù)分量的來源。該(gai)方法實現了以(yǐ)精度等級的水(shui)流量爲标準參(cān)考量，在鍋🥵爐運(yun)行中在線🧑🏽‍🤝‍🧑🏻校準(zhǔn)主蒸汽流量計(jì)示值❓，提高飽和(hé)蒸汽流量🌈計測(cè)量精度。與實驗(yan)🌐室檢定或♊校準(zhǔn)相比，鍋爐主蒸(zheng)汽在線校核方(fāng)法具有方便快(kuài)捷、動态校準的(de)優點，在保證儀(yi)器性能、提高經(jing)濟效益方面可(kě)以發揮重要的(de)☀️作用。
0引言
　　蒸汽(qi)作爲一種重要(yào)的二次能源，是(shì)熱能的重要載(zǎi)⁉️體，不僅可直接(jiē)參與生産過程(cheng)的化學反應，還(hái)可以利用其熱(rè)能産🐆生能👌量或(huo)🈲做功，具有清潔(jie)環保、能效高、可(ke)傳輸等特點，被(bei)廣泛用于當今(jīn)的工業生産當(dāng)中。蒸汽計量的(de)準确可靠不僅(jin)能準确反映用(yong)戶能耗、監控熱(re)能系統的運行(háng)💔狀況，且能爲實(shi)現熱能的合理(lǐ)分配，熱力系統(tong)的最佳運行，以(yǐ)及用汽設💜施的(de)節能降耗改造(zao)提供可靠的技(ji)術依據，而且也(yě)是保💯證蒸汽貿(mào)易結算公平公(gōng)正的基礎。因此(ci)，如何确保🈲蒸汽(qi)流量的準确計(ji)量🧡越來越受到(dao)用能單位的重(zhòng)視，對蒸汽計量(liang)技術提出了更(geng)高的要求。流量(liang)儀表🈲一直以來(lai)就是能源計量(liang)的重要基礎工(gong)具，其使用狀況(kuàng)直接影響着能(néng)源計量的有效(xiào)性，如何對使用(yong)中的流量儀表(biǎo)進行計量性能(neng)評❓價，是當前能(néng)源計量工作中(zhong)亟待解決的重(zhòng)要課題［1］。近幾年(nián)，在線校核🈲的方(fāng)法經過不斷的(de)❗研究和推廣，已(yǐ)經獲得了越來(lai)越多的企業和(he)計量機構認可(ke)［2－4］。而由于蒸汽狀(zhuàng)态複雜和其獨(dú)特的物理特性(xìng)使得蒸汽流量(liàng)計現階段很難(nan)開展在線檢定(ding)和校準的工作(zuò)，國内外普遍沒(méi)🌂有可行的解決(jué)辦法。因此，如何(he)提高蒸汽計量(liang)的精度，快速獲(huò)取準确可靠的(de)測量數據，有效(xiào)加強蒸汽計量(liang)管理，需要計量(liàng)行業給予🌂更多(duō)的關注。
1蒸汽計(ji)量的現狀
　　目前(qián)，蒸汽計量普遍(biàn)使用标準節流(liú)裝置，如 孔闆流(liu)量計 或 渦街流(liu)量計 ，基本都能(neng)滿足蒸汽計量(liang)和檢測的要求(qiú)［5－7］。雖然蒸汽💋計🔅量(liang)儀♉表都經過出(chu)廠檢驗合格，但(dan)安裝到管道上(shang)使用🤟一定時間(jiān)⭕後，其計量準确(que)性往往發生偏(piān)離。主🈲要原因是(shì)蒸汽流量計測(cè)量介質與校準(zhǔn)介質的物理性(xìng)質不一緻，且因(yin)部件磨損、電磁(cí)信号幹擾或安(an)裝偏差、蒸汽密(mi)度補償等因素(sù)影響，導緻運行(háng)工況條件下的(de)儀表系數與校(xiao)準給出的儀表(biao)系數不匹配，使(shǐ)得蒸💛汽流量計(jì)在現場測量出(chū)現一定的誤差(chà)［8－11］。雖然對于部分(fèn)測量🌍誤差能夠(gòu)進行修正或估(gū)算，但偏離狀況(kuang)并不是容易掌(zhang)握的。而渦街流(liu)量計，由于🔴其儀(yi)表系數與旋渦(wō)發生體及管道(dào)的形🎯狀尺寸有(yǒu)關，設計及标定(dìng)時的管道條件(jiàn)與現場管道往(wang)往不🏃‍♂️完全吻合(he)，對儀表系數的(de)影響較大［12］。
　　目前(qian)我國已在煙台(tai)建立有國家蒸(zheng)汽流量計量站(zhan)，主要💰從附🌈近電(dian)站引入蒸汽對(duì)蒸汽流量計進(jìn)行校準，使用的(de)方法爲冷凝稱(cheng)重法，但是這種(zhǒng)直接測量法也(ye)存🔞在一定偏差(cha)。其使用的蒸汽(qi)與實際測量的(de)蒸汽介質溫度(dù)、壓力都有一定(dìng)的差異，譬如校(xiào)準介🈚質壓力較(jiào)低，一般僅達0.3MPa，與(yu)㊙️大多數蒸汽流(liu)量計的實🐇際工(gōng)作壓力存在差(chà)異;蒸汽流量計(ji)需要拆卸送檢(jiǎn)，運輸路途較遠(yuǎn)，一㊙️方面影響企(qǐ)業的🌈正常生産(chan)，另一方面經過(guo)長途運輸的颠(diān)簸後很難保證(zhèng)校準後的儀表(biao)性能不發生漂(piāo)移。因此蒸🔞汽直(zhí)接校準法不具(ju)👅有很強的實際(jì)可操作性。
　　基于(yu)上述現狀，對蒸(zhēng)汽流量計進行(háng)在線校核成爲(wèi)一種可🆚行的🎯選(xuan)項，特别是使用(yòng)時間較長，或者(zhě)使用者一直對(duì)計量值存疑的(de)流量計更是如(rú)此。校核的♉目的(de)在于用某種可(kě)行的方式在線(xiàn)檢🍉測實際流量(liang)，提供一種💚參考(kao)，從而可以對在(zài)用流量計的測(cè)量值進行對比(bi)分析。介紹了超(chāo)🐪聲波流量計在(zài)線校核蒸汽流(liú)量計的方法，并(bing)對一服裝洗染(ran)公司的威爾巴(bā)蒸汽流量計進(jìn)行校核，其結果(guǒ)表明校核的示(shì)值誤差在儀表(biǎo)标明的精㊙️度(1.5%)範(fàn)圍之内，不存在(zai)㊙️計量超差的問(wèn)題。超聲波流量(liang)計在線校核的(de)方法多用于液(yè)體流量，而對于(yú)物理性質特殊(shū)的蒸汽而言僅(jǐn)對過熱蒸汽較(jiào)爲有效，對飽和(he)💚蒸🌍汽或濕度較(jiao)大蒸汽時🔱，便會(hui)因聲能在不同(tóng)介質傳遞中的(de)衰減而受到嚴(yán)重影響，甚🔴至不(bu)能有效讀取數(shu)據。因此🚶這🔞種方(fāng)法應用範圍有(yǒu)限，且需要滿足(zú)足夠長穩🙇🏻流段(duàn)條件。
　　鑒于國内(nèi)暫時沒有成熟(shú)的在線檢定或(huò)校準蒸汽流🔴量(liang)計的方🧑🏾‍🤝‍🧑🏼法，探索(suo)在線校核蒸汽(qì)流量計的方法(fa)顯得尤爲必要(yào)。
2水汽質量平衡(heng)方程
　　一種鍋爐(lu)主蒸汽流量計(jì)的在線校核方(fāng)法，基本思路是(shi)采用水汽質量(liang)平衡法，提出以(yǐ)更高精度等級(jí)的水流量爲标(biāo)💋準參考量，在鍋(guō)爐運行中在線(xian)校準主蒸汽流(liú)量計示值，提高(gāo)飽和蒸汽流量(liang)計測量精度。
　　圖(tu)1爲工業常見的(de)燃氣鍋爐水汽(qi)系統示意圖，所(suǒ)有㊙️蒸汽鍋⛹🏻‍♀️爐的(de)給水均來自一(yī)個給水水箱，使(shǐ)用電磁🤞流量計(ji)計量。鍋🛀🏻爐排污(wū)水通過彙集後(hòu)由一電磁流量(liàng)計計量，鍋爐㊙️蒸(zhēng)汽彙集後由主(zhǔ)蒸汽流量計計(ji)量🈚。

　　該類型燃氣(qì)鍋爐爲貫流式(shì)，無汽包，給水從(cóng)下集箱進入，在(zai)上升管中受熱(rè)蒸發後蒸汽從(cóng)上集箱流出，其(qi)蒸✏️發示♉意圖如(rú)圖🔞2所示🚶。

　　将水冷(leng)壁上升管中水(shuǐ)位線與管壁圍(wéi)成的介質區域(yù)作爲控制體!，控(kong)制體的進口介(jie)質爲上升管給(gěi)水Mj，出口💃🏻介質😘爲(wèi)産生的❄️蒸汽Mq。并(bing)作如下穩定工(gōng)況假設:在t時間(jiān)内，鍋爐運行中(zhong)、汽水系統各管(guǎn)道中流體介質(zhì)連續流動;鍋爐(lu)水位線保持穩(wěn)定不變;鍋爐上(shang)集箱内壓力恒(heng)🚶定;下集箱的給(gěi)水壓力、給水溫(wen)度恒定。則根據(ju)控制👉體汽水質(zhì)量變化可得如(ru)下關聯式:

　　式中(zhong):Mj爲給水質量流(liú)量，kg/s;爲控制體!内(nèi)流體質量在t時(shi)間内的變化量(liàng)，kg/s;Mq爲進入到水位(wèi)線上方，蒸汽出(chu)口管引出的帶(dài)有濕度的飽和(hé)蒸汽質量流㊙️量(liàng)，kg/s。
　　分析産汽過程(chéng)可知，鍋爐運行(háng)中，汽水系統流(liú)體介☀️質連續流(liu)動中，屬定壓飽(bǎo)和蒸汽過程，飽(bao)和蒸汽溫度與(yu)飽和水的溫度(du)均不變。則t時間(jian)内，控制體!内生(shēng)💁産的蒸汽汽泡(pào)體積和汽泡密(mi)度不變，即汽泡(pao)質量不變。水位(wei)🐕線不變時，控制(zhì)體下🚶‍♀️的總體積(jī)恒定，且控制體(tǐ)!内的汽☀️泡體積(ji)不變，則控制體(ti)!内液态水體積(jī)🔞不變。又因給💁水(shui)壓力、給水溫度(dù)、蒸汽壓力恒定(ding)時，控制體!内液(ye)态水的密度是(shi)不變的，則控制(zhi)體!内的液态水(shui)質量恒定。即t時(shí)間内控制體!内(nèi)的液态水質量(liang)、汽泡質量🤟均不(bu)變，即=0。則式(1)可變(biàn)換爲:
　　式(2)反應出(chu)鍋爐在某一穩(wěn)定不變的給水(shui)壓力、給水溫度(dù)下🤞，在⛹🏻‍♀️水位線位(wèi)置不變、蒸汽壓(yā)力恒定的鍋爐(lu)運行工況🆚控制(zhi)體内，給水質量(liang)流量與産生的(de)蒸汽質量流量(liang)相等。同理可推(tuī)斷，若控制體擴(kuo)展爲包括下集(ji)箱、上升管和上(shàng)㊙️集箱的控制體(tǐ)後，由式(2)可得:
V=G0－G1(3)
　　式(shì)中:G0爲給定時間(jian)t内通過給水流(liú)量計的累計質(zhì)量🐆流量，kg;G1爲通過(guo)鍋爐排污水流(liu)量計的累計質(zhì)量流量🌈，kg;V爲鍋爐(lu)主蒸汽☁️的累計(jì)質量流量，kg。
　　式(3)表(biao)示在穩定工況(kuang)控制條件下，相(xiàng)同時間裏，一個(gè)😄以🈲下集🔴箱給🈚水(shuǐ)質量流量爲進(jìn)口，以上集箱蒸(zheng)汽質量流量和(he)❄️排污水量爲出(chu)✔️口的閉式連續(xu)流動貫流式鍋(guo)爐汽水系統，系(xì)統輸送出的蒸(zhēng)汽質量流量等(deng)💛于進入該🔆系統(tong)的給水質量流(liu)量扣除流出該(gai)系統的排污水(shui)質量流量，這就(jiù)是穩定工況📧控(kòng)制條件下的鍋(guo)爐水汽🐆質量平(ping)衡方程。
3蒸汽在(zài)線校核方法
3.1在(zài)線校核可行性(xìng)
　　液态的水進入(rù)鍋爐後經過受(shòu)熱蒸發變成汽(qì)态的👉蒸汽，僅是(shì)水的兩種不同(tong)形态及不同狀(zhuang)态參數的轉變(bian)⛱️，這爲❓利用水汽(qi)質量平衡方程(cheng)測量鍋爐主蒸(zhēng)汽流量計的質(zhi)量流量提供了(le)物質條件。因此(cǐ)，探讨利用較高(gao)精度等級的給(gei)水流🧡量和排污(wū)流量在工業現(xian)場在線校準蒸(zheng)汽流量計示值(zhi)的方法，在理論(lun)上是可行的🔱。水(shui)流量測量技術(shù)成熟、操作方便(biàn)、測量精度有保(bǎo)證，可作🤩爲校核(he)蒸汽的标準參(cān)考。按照校準原(yuán)則，鍋爐給水流(liú)量計和排污流(liú)量計的精度等(děng)級需要選擇較(jiào)高等級的流量(liang)計。結合鍋爐現(xian)🌂場，推薦0.5級的 電(diàn)磁流量計 作爲(wei)在線校核标準(zhun)表使用，即可滿(mǎn)足校核的需求(qiu)。
3.2在線校核條件(jian)
　　工業現場校核(hé)時，爲了确保校(xiào)核的準确性，鍋(guo)爐運行需🧡要滿(man)足以下條件［13］:
1)确(què)保鍋爐汽水系(xi)統是獨立系統(tǒng)，停止化學取樣(yàng)水、加🐪藥水🛀等操(cāo)作。鍋爐各閥門(men)嚴密無洩漏;
2)鍋(guō)爐工況參數基(jī)本穩定，避免較(jiao)大的波動，如燃(ran)氣供應🙇‍♀️穩定，以(yǐ)減少燃燒調整(zhěng)的影響。不允許(xu)出現幹💋擾鍋爐(lu)工況的任何操(cāo)作，如安全閥啓(qi)跳、鍋爐負荷調(diao)整等操作。通過(guo)控制系統聯動(dong)，當有排污水流(liu)出變化時，相🌐應(ying)提高給水流量(liang)，确保上升管中(zhong)汽液界面維持(chí)穩定。鍋爐主要(yao)熱力參數波動(dong)值不超過表1推(tui)薦的允許🔅值。

3.3在(zai)線校核步驟
　　鍋(guo)爐穩定運行一(yi)段時間後，同時(shí)測量給水流量(liàng)、排污水🛀🏻流量和(hé)蒸汽流量，得到(dao)一定參數下的(de)給水流🔆量與😍排(pai)污水流量之差(cha)(G0－G1)與蒸汽流量V之(zhi)間的比例系🌍數(shu)f，以獲得蒸汽流(liu)量計的修正值(zhi)V'。如此通過較高(gāo)精度等級的給(gěi)水流量傳遞到(dào)蒸汽流量計👈示(shì)值，達到在線校(xiào)核目的，校核量(liàng)值傳遞示意圖(tu)見圖3。

鍋爐主蒸(zheng)汽流量計在線(xiàn)校核可分爲以(yi)下三個步驟完(wan)成:
1)根據主蒸汽(qi)流量計的量程(cheng)或常用計量範(fan)圍，選取多個流(liu)量校核點i。每個(ge)流量點讀取數(shu)據不少于3次，取(qu)平🤟均值得到❓每(měi)個流量👅點的(G0－G1)和(he)V;
2)計算各流量點(diǎn)i的比例系數fi:
fi=(G0i－G1i)/Vi(4)
3)修(xiū)正蒸汽流量示(shì)值。用流量比例(li)系數fi拟合修正(zheng)蒸汽流量計示(shì)值。若各流量點(diǎn)的比例系數fi接(jiē)近線性時可按(àn)權重求一個共(gong)同的流量比例(lì)系數f，修正蒸☁️汽(qi)流量計示值。
3.4不(bu)确定度來源分(fèn)析
　　考慮到工況(kuàng)參數壓力、溫度(dù)的波動引起介(jiè)質密度、流速的(de)變化帶來的不(bú)确定度分量，已(yǐ)包含在介質質(zhi)量流量的重複(fú)性條件下所得(de)測量列中，則主(zhu)要不确定度分(fen)量來源如下:
1)标(biāo)準表本身精度(du)等級帶來的不(bu)确定度分量ubzb;
2)鍋(guo)爐汽水系統不(bu)明洩漏帶來的(de)不确定度分量(liàng)uxl;
3)儀表的測量重(zhong)複性帶來的不(bú)确定度分量ucfx;
4)上(shang)升管中水位計(jì)讀數帶來的不(bu)确定度分量uswj;
5)水(shuǐ)位波動引起的(de)液态水與蒸汽(qi)之間變化的不(bu)确📱定🔴度分量uswb。
　　示(shi)值誤差的各項(xiàng)不确定分量通(tong)過查資料或計(jì)算可得，各不确(què)定度分量彼此(ci)不相關，則可得(dé)相對合成标準(zhǔn)不确定度爲:

擴(kuo)展因子k=2時的相(xiang)對擴展不确定(dìng)度:
Ur=2ur(5)
4結論
　　針對工(gōng)業燃氣鍋爐主(zhǔ)蒸汽流量計現(xiàn)場無成熟的檢(jiǎn)定或校準方法(fǎ)，而實驗室校準(zhǔn)需要停産拆卸(xie)送檢，企業普遍(biàn)對蒸汽流量計(jì)計量準确性存(cún)疑的現象，提出(chū)👣了一種針對鍋(guo)爐主蒸🏃‍♂️汽流量(liàng)計在線校核的(de)方法。此方法是(shi)基于穩定工況(kuàng)控制條🐆件下鍋(guō)爐💃水汽質量平(píng)☔衡方程，采用精(jīng)度等級較高的(de)給水流量和排(pai)污水流🈲量動态(tài)在線校準主蒸(zhēng)汽流量計示值(zhí)。鍋爐主蒸汽流(liú)量計示值的在(zài)線校核可以快(kuai)速判❗斷工業現(xian)場蒸汽計量的(de)正确率，免去了(le)拆卸送檢的麻(má)煩，在保證儀器(qì)性能、提高經濟(jì)效益方面可以(yǐ)發揮重要的作(zuò)用。

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