摘要:闡述了蒸(zheng)汽計量現狀以(yi)及标準節流裝(zhuāng)置的🌐誤‼️差來源(yuan)，分析了常用蒸(zheng)汽流量計 存在(zai)的檢定或校準(zhun)問題。在此基礎(chu)上提出了一種(zhong)鍋爐主蒸汽🏃🏻流(liu)量計的在線校(xiào)核方法，通過對(dui)工業典型燃氣(qi)鍋爐系統的分(fèn)析建立了水汽(qì)質量平衡方程(cheng)，探讨了在線校(xiào)核方法的理論(lùn)可行性。然後給(gei)出了校核🚶時的(de)鍋爐運行需滿(man)足的穩定工況(kuàng)條件💜以及在線(xian)校核的步驟，分(fen)🌈析了不确定👅度(dù)分量的來源。該(gāi)方法實現了以(yi)精度等級的水(shui)流量爲标準參(can)考量，在鍋爐運(yùn)行中在線校準(zhǔn)主蒸汽流量計(jì)示值，提高飽和(he)蒸汽流量🌈計測(cè)量精度。與實驗(yan)室檢定或校準(zhun)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(jīng)濟效益方面可(ke)以發揮重要的(de)作用。
0引言
　　蒸汽(qì)作爲一種重要(yao)的二次能源，是(shì)熱能的重要載(zǎi)體，不僅可直接(jie)參與生産過程(cheng)的化學反應，還(hái)可以利用✍️其熱(re)能産生能♈量或(huo)做功，具有清潔(jie)環保、能效高、可(kě)傳💚輸等特點，被(bèi)廣泛用于當今(jin)的工業生産當(dang)中。蒸汽計量的(de)準确可靠不僅(jǐn)能準确反映用(yòng)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(li)分配，熱🔴力系統(tǒng)的最佳運行，以(yǐ)及用汽設施的(de)節能降耗改造(zào)提供可靠的技(ji)術依據，而且也(ye)是保⭐證🔅蒸汽貿(mào)易結算公🥰平公(gong)正的基礎。因此(cǐ)，如何确保蒸汽(qi)流量的準确計(jì)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(gèng)高的要求。流量(liàng)儀表一直以來(lai)就是能源計量(liàng)的重要基礎工(gōng)具，其使用狀況(kuàng)直接影響着能(néng)源計⭐量的有效(xiao)性，如何對使用(yong)中的流量儀表(biao)進行計量性能(neng)評價，是當前能(neng)源計量工作中(zhong)亟待㊙️解決的重(zhòng)要課題［1］。近幾年(nian)，在線校核的方(fang)法經過不斷的(de)研究和推廣，已(yi)經獲得了越來(lái)越多的企業💰和(he)計量機構認可(kě)［2－4］。而由于蒸汽狀(zhuàng)态複雜和其獨(du)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(zuo)，國内外普遍沒(méi)有可行的解決(jue)辦法。因此，如何(hé)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(liàng)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(liu)裝置，如 孔闆流(liu)量計 或 渦街流(liú)量計 ，基本都能(neng)滿足蒸汽計量(liàng)和檢測的要求(qiu)［5－7］。雖然蒸汽計量(liàng)儀表都經過出(chū)廠檢驗合格，但(dan)安裝到管道上(shàng)使用一定❗時間(jian)後，其🐪計量💯準确(què)性往往發生偏(pian)離。主⭕要原因是(shì)蒸汽⛱️流量計🏃‍♂️測(ce)量介質與校準(zhun)介質的物理性(xing)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(mì)度補償等因素(su)影響，導緻運行(hang)工況條件下的(de)儀表系數與校(xiao)準給出的儀表(biǎo)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(cha)［8－11］。雖然對于部分(fen)測量🤞誤差能夠(gòu)進行修正或估(gū)算，但偏離狀況(kuàng)并不是容易♋掌(zhang)握的。而渦街流(liú)量計，由于其儀(yi)表系數與旋渦(wo)發生體及管道(dao)的形⭐狀尺寸有(you)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻關，設計及标定(dìng)時的管道條件(jian)與現場管道往(wǎng)往不完全吻合(he)，對儀表系數的(de)影響較大［12］。
　　目前(qián)我國已在煙台(tái)建立有國家蒸(zheng)汽流量計量站(zhàn)，主💯要🤩從🆚附近電(diàn)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(chēng)👨‍❤️‍👨重法，但是這種(zhong)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(xiao)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(gong)作壓力🌈存在差(cha)異;蒸汽流♉量計(jì)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(chǎn)，另一方面經過(guo)長途運輸🐆的颠(diān)簸後很難保證(zheng)校準後的♍儀表(biǎo)性能不發生漂(piāo)移。因此蒸❤️汽直(zhí)接校準法不具(jù)有很強的實際(ji)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(wei)一種可行的選(xuan)項，特别是使用(yòng)時間較長，或者(zhe)使用者一直對(dui)😘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(zai)👉用流量計⭕的測(cè)量值進行對比(bi)分析。介紹了超(chao)聲波流量計在(zai)線校核蒸汽流(liu)量計的方法，并(bìng)對一服裝🌐洗染(ran)公司的威爾巴(ba)蒸汽流量計進(jìn)行校核，其結果(guo)表明校核的示(shì)值誤差✔️在儀表(biǎo)标明的精☂️度(1.5%)範(fan)圍之内，不存🐆在(zài)🌈計量超差的問(wen)題。超聲波流量(liàng)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(shu)的蒸汽而言僅(jin)對過熱蒸汽較(jiao)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(tong)介質傳遞中的(de)衰減而受到嚴(yan)重影響，甚至不(bú)能有效讀取數(shù)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(shu)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(qi)流量計的方法(fa)顯得尤爲必要(yào)。
2水汽質量平衡(héng)方程
　　一種鍋爐(lú)主蒸汽流量計(jì)的在線校核方(fang)法，基本思路是(shi)采用水汽質量(liang)平衡法，提出以(yi)更高精度等級(ji)🌐的水流量爲标(biao)準參考量，在鍋(guo)爐運行中在線(xian)校準主蒸汽🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流(liu)量計示值，提高(gao)飽和蒸汽流☔量(liàng)計測量精度。
　　圖(tú)1爲工業常見的(de)燃氣鍋爐水汽(qi)系統示意圖，所(suo)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(jì)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(zheng)汽彙集後由主(zhu)蒸汽流量計計(ji)量。

　　該類型燃氣(qi)鍋爐爲貫流式(shi)，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(cong)上集箱流出，其(qi)蒸發示意圖如(rú)圖2所示。

　　将水冷(lěng)壁上升管中水(shui)位線與管壁圍(wei)成的介質區域(yù)作爲控制體!，控(kong)制體的進口介(jiè)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(gong)況假設🙇‍♀️:在t時間(jian)内，鍋爐運行中(zhong)、汽水系♈統各管(guǎn)道中流體介質(zhi)連續流⚽動;鍋爐(lu)水🔴位線保持穩(wen)定不變;鍋爐上(shang)集㊙️箱内壓力恒(héng)定;下集箱的⚽給(gei)水壓力、給水溫(wen)度恒定❤️。則根據(jù)控制體汽水質(zhì)量變化可得如(ru)下關聯式:

　　式中(zhōng):Mj爲給水質量流(liú)量，kg/s;爲控制體!内(nèi)流體質量在t時(shí)間内的變化量(liàng)，kg/s;Mq爲進入到水位(wei)線上方，蒸汽出(chu)口管引出的帶(dai)有濕度的飽和(he)蒸汽質量流量(liàng)，kg/s。
　　分析産汽過程(cheng)可知，鍋爐運行(hang)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(yǔ)飽和水的溫度(dù)均不變。則t時間(jian)内，控制體!内生(sheng)産的蒸汽汽泡(pao)體積和汽泡密(mì)度不變🔴，即汽泡(pao)質量‼️不變。水位(wèi)線不變時📐，控制(zhì)體下的總體積(jī)恒定，且控制體(ti)!内的汽🧑🏾‍🤝‍🧑🏼泡體積(jī)不變🔴，則控制體(tǐ)!内液态水體積(ji)🔞不變。又因給水(shuǐ)壓力、給水溫度(dù)😍、蒸汽壓力恒定(dìng)時，控制體!内液(yè)💯态水的密度是(shi)不變的，則控制(zhi)體!内的液😘态水(shuǐ)質量恒定。即t時(shí)間内控制體!内(nèi)的液🔅态水質量(liàng)、汽泡質量均不(bú)變，即=0。則式(1)可變(biàn)換爲:
　　式(2)反應出(chū)鍋爐在某一穩(wen)定不變的給水(shui)壓力、給水溫度(du)🌂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(zhì)體内，給水♍質量(liang)流量與産生的(de)蒸汽📞質量流量(liàng)相等。同理可推(tui)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(shi)中:G0爲給定時間(jian)t内通過給水流(liú)量計的累計質(zhi)量流量🙇‍♀️，kg;G1爲通過(guo)鍋爐排污水流(liú)量計的累計質(zhì)量流量⚽，kg;V爲鍋爐(lú)主蒸汽🌈的累計(ji)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(ge)🚶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(chū)口的閉式連續(xu)流動貫流式鍋(guō)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(liú)量扣除流出該(gāi)系統的排污水(shuǐ)質量流量，這就(jiù)是穩定工況控(kong)制條件下🌍的鍋(guo)爐水汽質量平(píng)衡方程。
3蒸汽在(zài)線校核方法
3.1在(zai)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(qi)态的蒸汽，僅是(shi)水的兩種不同(tóng)形态及不同狀(zhuàng)态參數的轉變(bian)，這爲利用水汽(qi)質量平衡方程(chéng)測量鍋爐主蒸(zhēng)汽流量計的質(zhì)量流量提供了(le)物質條件。因此(ci)，探讨利用較高(gāo)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(zhēng)汽流🙇🏻量計示值(zhí)的♋方法，在理論(lun)上是可行的。水(shuǐ)流量測量技術(shù)成熟、操作方便(bian)、測量♉精度有保(bao)證，可作爲校核(hé)蒸汽的标準參(can)考。按照校準原(yuán)則，鍋爐給水流(liu)🙇🏻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(dian)磁流量計 作爲(wèi)在線校核标準(zhǔn)表使用，即可滿(man)足校核的需求(qiú)。
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(mǎn)📐足以下條件［13］:
1)确(que)保鍋爐汽水系(xi)統是獨立系統(tǒng)，停止化學取樣(yang)水、加藥♍水等操(cao)作。鍋爐各閥門(mén)嚴密無洩漏;
2)鍋(guō)爐工況參數基(ji)本穩定，避免較(jiào)大的波動，如燃(rán)氣供應穩定，以(yǐ)減少燃燒調整(zheng)的影響。不允許(xǔ)出現幹💘擾鍋爐(lu)工況的任何操(cao)作，如安全閥啓(qǐ)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(zhōng)汽液界面維持(chi)穩定。鍋爐主要(yào)熱力參數波動(dong)☁️值不超過表1推(tuī)薦的允許🤟值。

3.3在(zai)線校核步驟
　　鍋(guō)爐穩定運行一(yī)段時間後，同時(shí)測量給水流量(liang)、排污水流量和(he)蒸汽流量，得到(dào)一定參數下的(de)給水流量與排(pái)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(liú)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(dao)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(tú)見圖3。

鍋爐主蒸(zheng)汽流量計在線(xian)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(fàn)圍，選取多💃🏻個流(liú)🐆量校核點i。每個(ge)流量點讀取數(shù)據不少于3次，取(qǔ)平均值得到🚩每(mei)個流量點的(G0－G1)和(hé)V;
2)計算各流量點(diǎn)i的比例系數fi:
fi=(G0i－G1i)/Vi(4)
3)修(xiu)正蒸汽流量示(shì)值。用流量比例(lì)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(jie)近線性時可🤟按(an)權重求一個共(gòng)同的流量比例(lì)系數f，修正蒸👣汽(qì)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(jie)質密度❄️、流速的(de)變✉️化帶來的不(bu)确定度分量，已(yi)包含在介質質(zhì)量流量的重複(fu)性條件🏃‍♂️下所得(de)測量列中，則主(zhǔ)要❌不确定🏒度分(fèn)量來源如下:
1)标(biao)準表本身精度(dù)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(liang)uxl;
3)儀表的測量重(zhòng)複性帶來的不(bu)确定度分量ucfx;
4)上(shang)升管中水位計(jì)讀數帶來的不(bú)确定度分量uswj;
5)水(shui)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(shì)值誤差的各項(xiang)不确定分量通(tōng)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(zhun)不确定度爲:

擴(kuo)展因子k=2時的相(xiàng)對擴展不确定(ding)度:
Ur=2ur(5)
4結論
　　針對工(gong)業燃氣鍋爐主(zhu)蒸汽流量計現(xian)場無成熟的檢(jiǎn)定或🏒校準🐅方法(fa)，而實驗室校準(zhun)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(cun)疑的現象，提出(chū)了一種🈲針對鍋(guo)爐主蒸汽流量(liang)🏃‍♂️計在線校核🔴的(de)方法。此方法是(shì)基于穩定工況(kuàng)控制條件下鍋(guo)爐水汽質量平(píng)衡方程，采用🌈精(jing)度等級較高的(de)給水流🏒量和排(pái)污水流量動态(tài)在線校準主蒸(zhēng)汽流量計示⛱️值(zhi)。鍋爐主蒸汽流(liu)量計示值的在(zài)線🌏校核可以快(kuài)速🧑🏽‍🤝‍🧑🏻判斷工業現(xiàn)場蒸汽計量的(de)正确率，免去了(le)拆卸送檢的麻(ma)煩，在保證儀器(qi)性能、提高經濟(jì)效益方面可以(yǐ)發揮重要的作(zuo)用。

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