摘要：伴(bàn)随着工業技(jì)術的不斷發(fā)展，濕氣流量(liang)的測❓量日🧑🏾‍🤝‍🧑🏼益(yì)增多⭐，濕氣流(liu)量計的校準(zhun)工作日益迫(po)切，亟待解決(jue)。本文介紹了(le)在濕❤️氣流量(liàng)計量領域中(zhong)廣泛應用的(de)差壓式濕氣(qì)兩相流流量(liang)計 的原理，并(bing)自動化工程(chéng)學院的中壓(ya)閉環濕氣标(biao)定裝🐇置中💛對(dui)其進行了校(xiào)準，對該流量(liàng)計的氣相和(he)液相的❌不确(què)定度進行了(le)評定，爲今後(hou)開展相關流(liu)量計的校🏃準(zhǔn)工作提供了(le)參考和數據(jù)支持。
0引言
　　近(jin)年來，伴随着(zhe)工業技術的(de)不斷發展，濕(shi)氣流量的測(ce)量日益增⛹🏻‍♀️多(duo)地出現在許(xǔ)多工業領域(yù)中，如：天然🈲氣(qi)、石油開❄️采過(guo)程中産生的(de)天然氣和水(shuǐ)混合的濕氣(qì)；沸點較低的(de)🧡液體輸🤞送中(zhong)産生的濕氣(qì)；核電廠、熱💋電(diàn)廠中氣化單(dan)元産生的濕(shī)氣等。所謂濕(shi)氣，是指在🔴總(zǒng)流體混合物(wù)中，氣體體積(ji)在95%以上的氣(qì)液兩相流。液(yè)體是存在于(yu)濕氣中的一(yī)種介質，或者(zhě)是多🌈種介質(zhi)，其以遊離狀(zhuàng)态❓存在。例如(ru)，水以及液态(tai)的其它化合(hé)物等。它是普(pǔ)遍存在于工(gōng)業應用中以(yi)及自然界中(zhong)的流動現象(xiang)[1,2]。尤其在氣田(tian)開采過程中(zhōng)，天然✊氣總是(shì)伴随着液态(tai)烴⛹🏻‍♀️、水蒸氣㊙️等(děng)一起産出，濕(shi)⭕氣計量的精(jīng)度與開采方(fang)的經濟效益(yi)和對氣井的(de)産出能力的(de)了解程度息(xī)息相關。因此(cǐ)，越來🏃🏻‍♂️越多的(de)公司和研究(jiu)機構開🔞始重(zhong)視濕氣的計(jì)量精度。
1差壓(yā)式濕氣兩相(xiàng)流流量計
　　基(jī)于差壓原理(lǐ)的濕氣流量(liang)測量最早始(shi)于20世紀中期(qi)，在20世紀90年代(dai)初，伴随着歐(ōu)洲的北海區(qu)域油氣田的(de)開發，大型天(tiān)然氣跨國🔆公(gōng)司資助相關(guān)國家的實驗(yàn)室開🔞展針對(dui)油氣田中濕(shī)氣計量技術(shu)的研究[3]。其中(zhōng)，在濕氣流量(liàng)的計量領域(yu)取得重大突(tū)破，其研究的(de)相關設備在(zai)濕氣流量的(de)計量過程中(zhong)具有精度😄高(gao)、穩定性好等(děng)特點。從而系(xì)統地開展了(le)對如噴嘴、 孔(kong)闆流量計 和(hé)錐形流量計(ji)爲代表的典(dian)型差壓原理(lǐ)流量計的濕(shī)氣計⭐量特性(xing)研究，爲進一(yī)步研究濕氣(qì)中包含的☔氣(qi)體📧和液體體(tǐ)積奠定了基(jī)礎。
　　以差壓式(shi)的節流裝置(zhi)爲測量流量(liang)的基本單元(yuan)的差壓⁉️式⁉️濕(shi)氣流量計，廣(guang)泛應用于濕(shi)氣的計量，可(kě)實現氣相、液(ye)相流體的⛱️計(ji)量💔。氣相部分(fèn)的測量是基(jī)于差壓原理(li)的節流裝置(zhì)⛹🏻‍♀️，以其簡💃單的(de)結🏃🏻‍♂️構、較高的(de)可㊙️靠性、低廉(lian)的成本、便捷(jié)的維護❓且具(jù)有較高的精(jing)度等優勢，被(bèi)廣泛應用于(yu)兩相流的工(gōng)作環境中，并(bìng)能滿足其他(tā)較多測量環(huán)境的需⛹🏻‍♀️要，工(gong)作狀态穩定(ding)且可靠。液相(xiang)部分采用射(she)線、微波、電容(róng)、差壓、電導等(deng)方🌈法，實現體(ti)積含液率的(de)測量，同時結(jie)合🚩液體密度(dù)和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼氣體組分(fen)等參數，可以(yǐ)實現氣相流(liu)量的測量，以(yi)及🔅氣液兩相(xiàng)流量的💃計量(liàng)。

　　流量計常(cháng)見的兩種工(gong)作原理示意(yi)圖如圖1和圖(tú)2所示。
　　其中，體(ti)積含氣率和(he)體積含液率(lü)是兩個濕氣(qì)計量中🌈的兩(liǎng)個重要參數(shù)。體積含液率(lǜ)（LVF）：工況條件下(xia)，液體體積流(liu)量與總🌍體積(jī)流量之比；體(tǐ)積含氣率（GVF）：工(gong)況條件下，氣(qi)體體積流量(liang)與總體積🌏流(liu)量之比。

2差壓(ya)式濕氣兩相(xiàng)流流量計的(de)校準
2.1實驗裝(zhuāng)置
　　該裝置基(ji)于标準表法(fǎ)，由介質源、混(hun)合器、計量管(guan)道🏃、水平環管(guan)實驗管段、垂(chuí)直井筒實驗(yan)管段、分離裝(zhuang)置和計算機(jī)控制系統等(deng)部分組成。差(cha)壓式濕氣兩(liǎng)相流實驗㊙️是(shì)在水🔴平環管(guan)實驗管段上(shang)進行的，實驗(yan)系🐉統如圖3所(suo)示。該裝置的(de)測量範圍爲(wèi)：水，（0～16）m3/h；氣,(0~1000)m3/h;測量不(bú)确🔞定度爲:水(shuǐ)介質0.22%(k=2);空氣介(jie)質🐇0.36%(k=2)。

　　實驗中所(suo)使用的兩相(xiang)介質分别爲(wèi)水和壓縮空(kōng)氣。水是由一(yi)台離心泵輸(shū)入至穩壓水(shuǐ)塔中，采用水(shui)塔的自行溢(yi)流的方式爲(wèi)實驗系統提(ti)供穩定的液(yè)相工作壓力(lì)；空氣由兩台(tai)空氣壓縮機(ji)産生，經冷幹(gàn)機脫水降溫(wen)後，輸入至兩(liǎng)個儲氣罐中(zhong)，儲氣⛱️罐的容(rong)積均爲6m3。在計(ji)量管段和儲(chu)氣罐之間配(pèi)備有穩壓閥(fá)，以保證實驗(yan)期間🐉氣流的(de)工作壓力相(xiàng)對穩定。水和(he)空氣經引射(shè)器混合後，通(tong)入實驗管段(duan)。實驗過程中(zhong)，濕氣經氣液(yè)分離罐分離(lí)，空氣經放氣(qì)閥門排放，水(shui)則繼續流入(rù)🌐儲水罐實現(xiàn)循環使用。整(zhěng)個實驗過程(cheng)中的數據采(cǎi)集和控㊙️制在(zài)工控機中完(wan)成。
2.2 校準實驗(yan)及其不确定(ding)度評定
　　 被校(xiào)準流量計選(xuǎn)用的差壓式(shi)濕氣流量計(jì)，型号爲⁉️DN80(A)-0.55，流量(liang)範☂️圍（0～200）；m3/h，其原理(li)圖如圖4所示(shi)。

　　選取0.5qmax、GVF爲97.5%流(liú)量測試點作(zuo)爲不确定度(du)評定的案例(li)進行分析，在(zai)該點下将濕(shī)氣流量計測(cè)量3次，其校準(zhun)結果見表1。

2.2.1氣(qi)相不确定度(du)評定
　　濕氣流(liú)量計的氣相(xiàng)瞬時流量相(xiang)對誤差可由(you)下式計算🐉：

相(xiàng)對不确定度(dù)公式如下：

1）由(yóu)重複多次測(cè)量引入的A類(lei)不确定度分(fèn)量由重複多(duō)次測量😄引🌍入(ru)的不确定度(du)爲：

2）由标準表(biǎo)處壓力測量(liàng)Ps所引入的B類(lèi)不确定度分(fen)量
　　标準表處(chù)壓力由絕壓(yā)變送器測量(liàng)，該絕壓變送(song)器測量範圍(wei)♈爲(0~2)MPa，對應的輸(shū)出電流範圍(wei)是(4~20)mA。該流量點(diǎn)的壓力爲1.3MPa，對(duì)應輸㊙️出電流(liu)值爲14.4mA。絕壓變(biàn)送器的校準(zhun)證🌏書中，其擴(kuo)展不确定度(dù)🏃‍♀️爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則


3）由标準(zhun)裝置引入的(de)B類不确定度(du)分量
　　标準裝(zhuāng)置的氣相流(liú)量測量相對(duì)擴展不确定(ding)度爲Urel(qs)=0.36%(k=2)，則

4）壓縮(suō)因子Z的不确(que)定度
　　壓縮因(yīn)子的允許誤(wù)差是0.01%，按矩形(xing)分布計算，則(ze)标準表處空(kong)氣壓‼️縮因子(zǐ)和标準狀态(tài)下空氣壓縮(suō)因子的不确(què)定🈲度爲：

5）标準(zhun)表處溫度測(cè)量所引入的(de)B類不确定度(dù)分量
　　标準表(biǎo)處溫度由 一(yi)體化溫度變(biàn)送器 測量。由(yóu)該一體化溫(wen)度變送器的(de)校準證書可(kě)得，其擴展不(bú)✨确定度爲：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則(ze)

　　綜上所述，在(zài)GVF爲97.5%、0.5qmax的流量點(dian)下，該濕氣流(liú)量計的氣相(xiang)誤差爲🌈-2.93%，測量(liàng)結果擴展不(bu)确定度爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液(ye)相流量的測(ce)量不确定度(du)評定
　　濕氣流(liú)量計的液相(xiang)瞬時流量測(ce)量，其相對誤(wu)差由🙇🏻下式計(jì)算：

相對不确(que)定度公式爲(wei)：

1）重複多次測(ce)量所引入的(de)A類不确定度(du)分量由重複(fu)多☔次👨‍❤️‍👨測量引(yǐn)入的不确定(dìng)度爲：

2）标準裝(zhuang)置所引入的(de)B類不确定度(du)分量
　　查濕氣(qi)兩相流量标(biao)準裝置的校(xiào)準證書可知(zhi)，液相測量❌相(xiang)對擴💁展不确(que)定度爲Urel(qs)=0.22%（k=2），則

　　因(yīn)此，在GVF爲97.5%，0.5qmax流量(liang)點下，該濕氣(qì)流量計液相(xiang)誤差爲1.47%，液相(xiàng)測量結果🏃擴(kuo)展不确定度(du)爲Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結
　　本文(wén)介紹了廣泛(fan)應用于濕氣(qì)流量計量領(lǐng)域的差壓式(shì)濕氣🏃‍♀️兩✏️相流(liu)流量計的原(yuán)理，并在電氣(qi)與自動化工(gōng)程學院的🐉中(zhōng)壓閉環濕氣(qì)标定裝置中(zhōng)對其校準，對(dui)該流量計的(de)氣相和液相(xiang)的不确定度(du)進行了評定(ding)。伴随着工業(yè)技術的不斷(duan)🐪發展及其對(duì)能源日益增(zeng)加的需求，濕(shī)氣流量的測(ce)量将會越來(lái)越多地出現(xiàn)在諸多的工(gong)業領域中。濕(shi)氣流量的計(jì)量踐行了國(guo)家質檢總局(ju)“計量支撐産(chǎn)業發展”的理(lǐ)念，爲今後開(kai)展相關差壓(yā)式✉️濕氣流量(liàng)計的校準工(gōng)作提供⛱️了參(cān)考和😍數據支(zhi)持，并爲支撐(cheng)國家以及區(qu)域經濟發展(zhan)轉型貢獻一(yi)份力量。

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