摘要(yao)：某冶(ye)煉企(qi)業每(mei)年用(yong)氧氣(qi)量約(yue)4億立(li)方米(mi)，流量(liang)計量(liang)稍☎️有(you)偏差(cha)，每年(nian)可能(neng)造成(cheng)上百(bai)萬的(de)損失(shi)。故對(dui)幾種(zhong)可應(ying)用于(yu)大口(kou)徑管(guan)道氣(qi)體流(liu)量計(ji) 進行(hang)了對(dui)比分(fen)析，發(fa)現 平(ping)衡流(liu)量計(ji) 有良(liang)好的(de)正确(que)率和(he)穩定(ding)性，項(xiang)目最(zui)終采(cai)用了(le)平衡(heng)流量(liang)計作(zuo)爲貿(mao)易計(ji)量器(qi)具。
國(guo)内冶(ye)煉企(qi)業配(pei)套空(kong)分項(xiang)目大(da)多是(shi)企業(ye)内部(bu)運營(ying)🈲管理(li)。随着(zhe)制氧(yang)技術(shu)的發(fa)展和(he)人力(li)物力(li)成本(ben)的上(shang)升，冶(ye)煉企(qi)業越(yue)來越(yue)傾向(xiang)于将(jiang)制氧(yang)系統(tong)通過(guo)BOO(Building-Owning-Operation)的方(fang)式交(jiao)給專(zhuan)業團(tuan)隊來(lai)建設(she)運營(ying)，再通(tong)過購(gou)買氣(qi)體的(de)方式(shi)獲得(de)氧氣(qi)，這就(jiu)涉及(ji)到供(gong)氣方(fang)與用(yong)氣方(fang)之間(jian)的貿(mao)易計(ji)量。企(qi)業正(zheng)常生(sheng)産時(shi)對純(chun)度爲(wei)99．6%的高(gao)純氧(yang)需量(liang)爲47000Nm3/h，最(zui)大需(xu)量爲(wei)54000Nm3/h，最小(xiao)需量(liang)爲10000Nm3/h，氧(yang)氣輸(shu)送管(guan)道通(tong)徑達(da)1200mm。通過(guo)對杭(hang)氧等(deng)國内(nei)空分(fen)廠家(jia)調查(cha)發現(xian)，其計(ji)量儀(yi)表多(duo)采用(yong) 标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計 ，少(shao)量采(cai)用巴(ba)類等(deng)均速(su)管流(liu)量計(ji)。而法(fa)國液(ye)化空(kong)氣、德(de)🔴國林(lin)德等(deng)國外(wai)廠家(jia)中熱(re)式氣(qi)體質(zhi)量流(liu)量計(ji)也廣(guang)泛使(shi)用，并(bing)開始(shi)嘗試(shi)使用(yong)新型(xing)平衡(heng)流量(liang)計用(yong)于貿(mao)易結(jie)算。
　　雖(sui)然巴(ba)類流(liu)量計(ji)采用(yong)的子(zi)彈頭(tou)截面(mian)傳感(gan)器，實(shi)驗室(shi)測量(liang)精度(du)提高(gao)到0．72%，但(dan)工業(ye)現場(chang)影響(xiang)其測(ce)量精(jing)度的(de)因素(su)過多(duo)，此處(chu)隻對(dui)标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計、熱(re)式氣(qi)體🔅質(zhi)量流(liu)💚量計(ji)和平(ping)衡流(liu)量計(ji)進✏️行(hang)比較(jiao)。
1流量(liang)計的(de)特點(dian)
1．1标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計
　　标(biao)準孔(kong)闆流(liu)量計(ji)是一(yi)種廣(guang)泛使(shi)用的(de)流量(liang)計，孔(kong)闆❤️的(de)特♈征(zheng)尺🐆寸(cun)和加(jia)工工(gong)藝按(an)照國(guo)家标(biao)準GB/T2624．2-2006執(zhi)行，檢(jian)定按(an)JJG640-2016執行(hang)。标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計🔅的(de)優點(dian)是制(zhi)造簡(jian)單，一(yi)般不(bu)需要(yao)實流(liu)标定(ding)就可(ke)直接(jie)投入(ru)使用(yong)。缺點(dian)較多(duo)，标準(zhun)孔闆(pan)有一(yi)個銳(rui)角，長(zhang)期使(shi)用存(cun)在“銳(rui)角磨(mo)損”問(wen)題，測(ce)量精(jing)度随(sui)👣時間(jian)推移(yi)越來(lai)越低(di)。其次(ci)計量(liang)院對(dui)标準(zhun)孔闆(pan)一般(ban)采🈲用(yong)物理(li)檢定(ding)，也就(jiu)是測(ce)量幾(ji)何尺(chi)寸和(he)銳角(jiao)偏差(cha)，有特(te)殊要(yao)求時(shi)才用(yong)水進(jin)行實(shi)流檢(jian)定，測(ce)量誤(wu)差在(zai)±(1%～5%)之間(jian)。同🏃🏻時(shi)标準(zhun)孔闆(pan)壓損(sun)🐇大，量(liang)程比(bi)小🔴(爲(wei)3∶1)，安裝(zhuang)要求(qiu)直管(guan)段滿(man)足前(qian)10D後5D［1］。

　　盡(jin)管标(biao)準孔(kong)闆有(you)如此(ci)多的(de)缺點(dian)，但其(qi)制造(zao)、檢定(ding)過程(cheng)💃🏻均😍按(an)國家(jia)🏃🏻标準(zhun)執行(hang)，故在(zai)貿易(yi)計量(liang)中仍(reng)被大(da)量使(shi)用。要(yao)求量(liang)程🥰比(bi)至少(shao)達到(dao)6∶1，标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計無(wu)法滿(man)足使(shi)用要(yao)求。
1．2熱(re)式氣(qi)體質(zhi)量流(liu)量計(ji)
　　熱式(shi)氣體(ti)質量(liang)流量(liang)計 是(shi)基于(yu)金氏(shi)定律(lü)的一(yi)種插(cha)入式(shi)流量(liang)計，适(shi)合大(da)管道(dao)流🌍體(ti)測量(liang)♋，FCI、Sierra、Kurz這3個(ge)品牌(pai)的熱(re)式氣(qi)體質(zhi)量流(liu)量計(ji)已有(you)幾十(shi)年的(de)曆❄️史(shi)。熱式(shi)氣體(ti)質量(liang)流量(liang)計理(li)論模(mo)型爲(wei):
H=ΔTCpM(1)
式中(zhong)
Cp———定壓(ya)比熱(re)容，與(yu)氣體(ti)種類(lei)有關(guan);
H———加熱(re)電功(gong)率;
M———質(zhi)量流(liu)量;
ΔT———兩(liang)個探(tan)頭的(de)溫差(cha)。
　　式(1)可(ke)以引(yin)出兩(liang)種類(lei)型的(de)産品(pin):恒溫(wen)差型(xing)和恒(heng)功率(lü)型🌈。兩(liang)類傳(chuan)感🏃🏻器(qi)都由(you)兩個(ge)并排(pai)的 熱(re)電阻(zu) 組成(cheng)，其中(zhong)一個(ge)普通(tong)熱電(dian)阻測(ce)量管(guan)道内(nei)氣體(ti)的溫(wen)度，另(ling)一個(ge)熱電(dian)阻帶(dai)加熱(re)絲由(you)電流(liu)進行(hang)加熱(re)，當氣(qi)體流(liu)經熱(re)電阻(zu)，就會(hui)有冷(leng)✂️卻效(xiao)應帶(dai)走熱(re)量。由(you)式(1)可(ke)知，對(dui)于💜恒(heng)溫差(cha)型流(liu)量計(ji)溫差(cha)ΔT恒定(ding)，當‼️質(zhi)量流(liu)量M增(zeng)加時(shi)，冷卻(que)效應(ying)就增(zeng)加，爲(wei)保持(chi)兩個(ge)熱電(dian)阻的(de)溫差(cha)恒定(ding)所需(xu)的加(jia)熱功(gong)率H增(zeng)㊙️加，而(er)加在(zai)加熱(re)電阻(zu)上的(de)功率(lü)H與質(zhi)量流(liu)量M成(cheng)正比(bi)，測量(liang)功率(lü)H的大(da)小可(ke)以計(ji)✏️算出(chu)流過(guo)管道(dao)的氣(qi)體質(zhi)量。對(dui)于恒(heng)功率(lü)型，加(jia)在加(jia)熱電(dian)阻上(shang)的功(gong)率H始(shi)終保(bao)持恒(heng)定，在(zai)介質(zhi)靜止(zhi)時溫(wen)差最(zui)大，随(sui)❌着介(jie)質流(liu)動溫(wen)差減(jian)小，溫(wen)差ΔT與(yu)質量(liang)流量(liang)M成反(fan)比，通(tong)過測(ce)量溫(wen)差的(de)變化(hua)來獲(huo)取流(liu)量的(de)變化(hua)⛷️［2］。恒溫(wen)差型(xing)響🔴應(ying)速度(du)快，在(zai)流👌速(su)低到(dao)0．1Nm/s時都(dou)能保(bao)持很(hen)🌈好的(de)💜線性(xing)，随着(zhe)速度(du)增大(da)，精度(du)降低(di)。而恒(heng)功率(lü)型适(shi)合高(gao)速介(jie)⭐質，流(liu)速高(gao)達400Nm/s以(yi)上還(hai)可測(ce)量，但(dan)兩種(zhong)類型(xing)的熱(re)式流(liu)量計(ji)對于(yu)導熱(re)性極(ji)好的(de)氫氣(qi)等介(jie)質都(dou)✏️不适(shi)用。
熱(re)式氣(qi)體質(zhi)量流(liu)量計(ji)測量(liang)的是(shi)質量(liang)流量(liang)，無需(xu)溫🔱壓(ya)😍補償(chang)，響🌈應(ying)快［3］，高(gao)性能(neng)型号(hao)實驗(yan)室測(ce)量誤(wu)差爲(wei)±0．1%ＲS±0．5%FS，在要(yao)求高(gao)精度(du)時多(duo)采💃用(yong)網格(ge)法來(lai)确認(ren)安裝(zhuang)的最(zui)佳☀️插(cha)入深(shen)度，同(tong)時可(ke)在管(guan)❗道同(tong)一✔️截(jie)面不(bu)同位(wei)置安(an)裝🌈多(duo)支傳(chuan)感器(qi)取平(ping)均值(zhi)作爲(wei)最終(zhong)流體(ti)流量(liang)，現在(zai)FCI某❗系(xi)列的(de)流量(liang)計上(shang)帶有(you)2～3對傳(chuan)感器(qi)。
1．3平衡(heng)流量(liang)計
　　A+K平(ping)衡流(liu)量計(ji)最早(zao)是NASA針(zhen)對航(hang)天飛(fei)機的(de)主發(fa)動機(ji)液🏃🏻‍♂️氧(yang)測♋量(liang)而發(fa)明的(de)一種(zhong)流量(liang)計。它(ta)相當(dang)于一(yi)個帶(dai)整流(liu)器的(de)多孔(kong)孔🌈闆(pan)，每✂️個(ge)孔㊙️的(de)尺寸(cun)和分(fen)布基(ji)于獨(du)特的(de)公式(shi)和測(ce)試數(shu)據定(ding)制，數(shu)量💜一(yi)般爲(wei)4～26個，開(kai)孔數(shu)量、分(fen)布及(ji)大小(xiao)等參(can)數都(dou)在美(mei)國計(ji)算，國(guo)内按(an)照計(ji)算🌈結(jie)果加(jia)工制(zhi)作。當(dang)流體(ti)從多(duo)個孔(kong)中流(liu)♈過時(shi)，渦流(liu)明顯(xian)減少(shao)，形成(cheng)的是(shi)平衡(heng)穩定(ding)的流(liu)場，通(tong)過取(qu)壓裝(zhuang)置可(ke)獲得(de)穩定(ding)的壓(ya)差信(xin)号，根(gen)據伯(bo)努利(li)方程(cheng)計算(suan)出體(ti)積流(liu)量，溫(wen)壓補(bu)償後(hou)得到(dao)最終(zhong)流量(liang)。常規(gui)量程(cheng)比爲(wei)10∶1～7∶1，最大(da)可以(yi)做到(dao)30∶1，無銳(rui)角，可(ke)雙向(xiang)測量(liang)，永久(jiu)壓力(li)損👣失(shi)爲标(biao)準孔(kong)闆的(de)1/3～1/2，由于(yu)降低(di)了渦(wo)流、振(zhen)動和(he)信号(hao)噪聲(sheng)，流場(chang)穩定(ding)🈲，測量(liang)精度(du)比🍉标(biao)👄準孔(kong)闆流(liu)量計(ji)高5～10倍(bei)，穩🐆定(ding)性更(geng)好［4］。缺(que)點是(shi)爲非(fei)标産(chan)品。爲(wei)保證(zheng)現場(chang)測量(liang)精度(du)和便(bian)于計(ji)量院(yuan)檢定(ding)，一般(ban)采用(yong)管道(dao)式平(ping)衡流(liu)量計(ji)，質量(liang)大，安(an)裝運(yun)輸不(bu)方便(bian)。
2流量(liang)計檢(jian)定
2．1标(biao)準孔(kong)闆流(liu)量計(ji)
　　标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計的(de)檢定(ding)在第(di)1．1節已(yi)提及(ji)，此處(chu)不再(zai)贅述(shu)。
2．2熱式(shi)氣體(ti)質量(liang)流量(liang)計
　　熱(re)式氣(qi)體質(zhi)量流(liu)量計(ji)出廠(chang)時要(yao)進行(hang)實溫(wen)實壓(ya)實流(liu)标定(ding)，可溯(su)🔞源到(dao)NIST。目前(qian)隻有(you)美國(guo)本土(tu)有實(shi)流标(biao)定實(shi)驗室(shi)。在🏃🏻‍♂️國(guo)内省(sheng)級計(ji)量院(yuan)一般(ban)進行(hang)N2、O2、CO及NO等(deng)接近(jin)理㊙️想(xiang)氣體(ti)雙原(yuan)子氣(qi)體檢(jian)定時(shi)，不進(jin)行實(shi)流檢(jian)定，而(er)是直(zhi)接用(yong)空氣(qi)作爲(wei)介質(zhi)，根據(ju)下式(shi)進行(hang)計算(suan):
H=ΔTCpM=ΔTCpρVt(2)
式中(zhong)
t———時間(jian);
V———流速(su);
ρ———密度(du)。
　　根據(ju)式(2)可(ke)知測(ce)量出(chu)某一(yi)時間(jian)段t内(nei)管道(dao)的空(kong)氣平(ping)均流(liu)速V，得(de)🥰到空(kong)氣的(de)質量(liang)流量(liang)，再通(tong)過空(kong)氣和(he)氧氣(qi)定壓(ya)比熱(re)☎️容關(guan)系換(huan)算爲(wei)氧氣(qi)的質(zhi)量流(liu)量。轉(zhuan)換過(guo)程中(zhong)一般(ban)有±1%ＲS±1%FS的(de)誤差(cha)。
2．3平衡(heng)流量(liang)計
　　平(ping)衡流(liu)量計(ji)不是(shi)标準(zhun)件，使(shi)用前(qian)需要(yao)送至(zhi)計量(liang)院🔅對(dui)測💁量(liang)精度(du)和重(zhong)複性(xing)進行(hang)檢定(ding)，流通(tong)介質(zhi)爲水(shui)，送檢(jian)前設(she)備📱廠(chang)家👨‍❤️‍👨會(hui)以☎️氧(yang)氣和(he)水的(de)雷諾(nuo)數爲(wei)橋梁(liang)出一(yi)份介(jie)質爲(wei)水🌈的(de)計算(suan)書，給(gei)計量(liang)院作(zuo)爲參(can)考。爲(wei)避免(mian)安裝(zhuang)過💛程(cheng)對測(ce)量精(jing)度造(zao)成過(guo)大幹(gan)擾⚽，選(xuan)用管(guan)道式(shi)平衡(heng)流量(liang)計，通(tong)徑1200mm，在(zai)東南(nan)地區(qu)能實(shi)流檢(jian)定1000mm以(yi)上孔(kong)闆的(de)計量(liang)院僅(jin)有開(kai)封市(shi)的國(guo)家水(shui)大流(liu)量💯計(ji)量站(zhan)和常(chang)州市(shi)計量(liang)測試(shi)技📐術(shu)研究(jiu)所，而(er)且檢(jian)定周(zhou)期長(zhang)㊙️。
　　檢定(ding)過程(cheng)遵照(zhao)JJG640-2016［5］采用(yong)标定(ding)流出(chu)系數(shu)的方(fang)法，流(liu)出系(xi)🍓數公(gong)式爲(wei)🛀:

式中(zhong)
Cij———第i檢(jian)定點(dian)第j次(ci)檢測(ce)的流(liu)出系(xi)數值(zhi);
D———管道(dao)内徑(jing)，mm;m———節流(liu)面積(ji)比;
(qs)ij———第(di)i檢定(ding)點第(di)j次檢(jian)測标(biao)準流(liu)量值(zhi)，m3/h;
Δpij———第i檢(jian)定點(dian)第j次(ci)檢測(ce)标準(zhun)壓差(cha)值，kPa;
ρ1———水(shui)的密(mi)度，kg/m3。
　　根(gen)據式(shi)(3)可知(zhi)，隻要(yao)測出(chu)第i檢(jian)定點(dian)第j次(ci)标準(zhun)流量(liang)值和(he)第i檢(jian)⭕定點(dian)第j次(ci)壓差(cha)值就(jiu)可得(de)到流(liu)出系(xi)數，标(biao)準流(liu)量值(zhi)可通(tong)過标(biao)準🔴電(dian)磁🍓流(liu)量計(ji)讀出(chu)，壓差(cha)值可(ke)通⁉️過(guo)平衡(heng)流量(liang)計上(shang)安裝(zhuang)💋的标(biao)準✨差(cha)壓變(bian)送器(qi)讀出(chu)。檢定(ding)過程(cheng)中選(xuan)取Qmax、3/4Qmax、1/2Qmax、1/4Qmax、Qmin共(gong)計5個(ge)點，每(mei)個點(dian)測量(liang)4次。标(biao)準流(liu)量值(zhi)和壓(ya)差值(zhi)由計(ji)算機(ji)系統(tong)自動(dong)采集(ji)，得到(dao)平衡(heng)流量(liang)計的(de)Cij。
各檢(jian)測點(dian)流出(chu)系數(shu)Ci爲:

3對(dui)比結(jie)論
　　從(cong)功能(neng)特點(dian)對比(bi)3種類(lei)型的(de)流量(liang)計可(ke)以發(fa)現，标(biao)準孔(kong)闆流(liu)量♉計(ji)爲标(biao)準件(jian)，精度(du)不高(gao)、重複(fu)性差(cha)、價格(ge)低，量(liang)程比(bi)3∶1，不🐆能(neng)滿足(zu)目🏒的(de)要求(qiu)。熱式(shi)氣體(ti)質量(liang)流量(liang)計量(liang)程比(bi)可達(da)100∶1，直接(jie)測量(liang)氣體(ti)質量(liang)流量(liang)🌐，無需(xu)溫壓(ya)補償(chang)，但是(shi)對測(ce)量氣(qi)體組(zu)分要(yao)求較(jiao)高，氣(qi)體内(nei)不能(neng)含🚶水(shui)，且組(zu)分不(bu)🥵能有(you)變化(hua)，否則(ze)會嚴(yan)重影(ying)響測(ce)量精(jing)度。同(tong)時直(zhi)管段(duan)⛱️要求(qiu)較高(gao)，一般(ban)爲前(qian)20D後5D，對(dui)于前(qian)方👨‍❤️‍👨有(you)兩個(ge)不同(tong)向的(de)彎頭(tou)時，要(yao)求前(qian)50D後5D。A+K平(ping)衡流(liu)量計(ji)基于(yu)壓差(cha)測量(liang)流量(liang)原理(li)，可靠(kao)性高(gao)，量程(cheng)比在(zai)10∶1左右(you)，重複(fu)性和(he)長期(qi)穩定(ding)性好(hao)，所需(xu)前後(hou)直管(guan)段短(duan)(前2D後(hou)2D)，永☂️久(jiu)壓損(sun)較低(di)，節約(yue)能源(yuan)。但需(xu)要♉溫(wen)壓補(bu)償，計(ji)量精(jing)度爲(wei)整個(ge)系統(tong)的精(jing)度，價(jia)格也(ye)随管(guan)徑的(de)增大(da)而增(zeng)大，大(da)管📧徑(jing)流量(liang)計價(jia)格更(geng)是成(cheng)倍🐇增(zeng)加。
　　從(cong)檢定(ding)角度(du)對比(bi)，标準(zhun)孔闆(pan)流量(liang)計一(yi)般進(jin)行幾(ji)何檢(jian)定😍，可(ke)信☔度(du)低。熱(re)式氣(qi)體質(zhi)量流(liu)量計(ji)省級(ji)計量(liang)院可(ke)用标(biao)流❌速(su)的方(fang)法進(jin)行檢(jian)定，拆(chai)下檢(jian)修或(huo)标定(ding)期間(jian)可不(bu)✍️停氣(qi)，不影(ying)響生(sheng)🚩産，但(dan)是計(ji)量院(yuan)檢定(ding)誤差(cha)較🌂大(da)。A+K平衡(heng)流量(liang)計需(xu)通👌水(shui)進行(hang)檢👌定(ding)，檢定(ding)結論(lun)可信(xin)度🈚高(gao)，但大(da)管徑(jing)流量(liang)計檢(jian)定⚽比(bi)較困(kun)難，東(dong)南地(di)區僅(jin)兩家(jia)計量(liang)院可(ke)檢定(ding)。綜上(shang)所述(shu)，除⛹🏻‍♀️檢(jian)定困(kun)難以(yi)外，A+K平(ping)衡🈲流(liu)量計(ji)更能(neng)滿足(zu)企業(ye)對🏃‍♀️計(ji)量準(zhun)确性(xing)和長(zhang)期穩(wen)定❤️性(xing)的需(xu)求，加(jia)上檢(jian)定周(zhou)期爲(wei)兩年(nian)甚至(zhi)更㊙️長(zhang)，不需(xu)要頻(pin)繁檢(jian)定。
4結(jie)束語(yu)
　　兩套(tao)同批(pi)次同(tong)類型(xing)的平(ping)衡流(liu)量計(ji)分别(bie)安裝(zhuang)在供(gong)氣方(fang)和⁉️用(yong)氣方(fang)廠區(qu)交界(jie)處，計(ji)量院(yuan)檢定(ding)結果(guo)顯示(shi)，其中(zhong)一套(tao)平衡(heng)流量(liang)計精(jing)确度(du)爲±0．6031%，另(ling)一套(tao)精度(du)爲±0．5538%，重(zhong)複性(xing)均優(you)于0．01%。實(shi)際運(yun)行過(guo)程中(zhong)，兩套(tao)流⛷️量(liang)計最(zui)大示(shi)值偏(pian)差遠(yuan)低于(yu)1%，優于(yu)合同(tong)中商(shang)定的(de)允許(xu)💔最大(da)3%的偏(pian)差。

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