摘要(yào)：伴随着(zhe)工業技(jì)術的不(bu)斷發展(zhǎn)，濕氣流(liu)量的測(cè)量日益(yi)增多，濕(shī)氣流量(liang)計的校(xiao)準工作(zuo)日益迫(po)切，亟待(dài)解決。本(ben)文介紹(shao)了在濕(shī)💜氣流量(liàng)計量領(lǐng)域中廣(guang)泛👨‍❤️‍👨應用(yòng)的差壓(yā)式濕氣(qi)兩相流(liu)流量計(ji) 的原理(li)，并自動(dong)化工程(chéng)學院的(de)中壓閉(bi)環濕氣(qì)标定裝(zhuang)置中對(duì)其進行(hang)了校準(zhǔn)，對該流(liú)量計的(de)氣相和(he)液相的(de)📱不确定(ding)度進行(hang)了評定(dìng)，爲今後(hou)開展相(xiàng)關流量(liàng)🔆計的校(xiao)準工作(zuo)提供了(le)參考和(hé)數據支(zhi)持。
0引言(yán)
　　近年來(lai)，伴随着(zhe)工業技(ji)術的不(bú)斷發展(zhan)，濕氣流(liu)量的測(ce)量日💔益(yi)增多地(di)出現在(zài)許多工(gōng)業領域(yù)中，如：天(tiān)然👅氣、石(shí)油開采(cai)過程中(zhong)㊙️産生的(de)天然氣(qì)和水混(hùn)合的濕(shī)氣；沸點(diǎn)較低的(de)液體輸(shu)👅送中産(chǎn)生的濕(shi)氣；核電(diàn)廠、熱電(dian)廠中氣(qi)⚽化單元(yuan)産㊙️生的(de)濕氣等(deng)。所謂濕(shi)🔱氣，是指(zhǐ)在⭐總流(liu)體混合(he)物中，氣(qì)體體積(ji)在95%以上(shàng)的👌氣液(yè)兩相流(liú)💁。液體是(shì)存在❤️于(yu)濕氣中(zhōng)的一種(zhong)介質，或(huò)者是多(duō)種介質(zhì)，其以遊(you)離狀态(tài)存在。例(lì)如，水以(yǐ)及液态(tài)的其它(tā)化合物(wù)等。它是(shì)普遍存(cún)💜在于工(gōng)業應用(yong)中以及(jí)自然界(jiè)中的流(liú)動現象(xiàng)[1,2]。尤其在(zài)氣田開(kāi)㊙️采過程(cheng)中，天然(rán)氣總是(shi)伴随着(zhe)液态烴(ting)、水蒸氣(qi)等一起(qǐ)産出，濕(shī)㊙️氣計量(liàng)的精度(du)與開采(cai)方的經(jing)濟效益(yi)和對氣(qi)井的産(chan)出能力(lì)的了解(jie)程度息(xi)息相關(guān)。因此，越(yue)來越多(duo)的公司(si)和研究(jiū)機構開(kāi)始重視(shi)濕氣的(de)計量精(jing)度。
1差壓(yā)式濕氣(qi)兩相流(liu)流量計(ji)
　　基于差(chà)壓原理(li)的濕氣(qì)流量測(cè)量最早(zao)始于20世(shi)紀中期(qī)，在20世紀(jì)90年代初(chū)，伴随着(zhe)歐洲的(de)北海區(qū)域油氣(qì)田的開(kai)💃發，大型(xíng)天㊙️然氣(qi)跨國公(gong)司資助(zhù)相關國(guo)家的實(shí)♻️驗室開(kai)展針對(duì)♌油氣田(tián)中濕氣(qi)計量技(ji)術的研(yán)究[3]。其中(zhong)，在濕氣(qì)流量的(de)計量領(lǐng)域取㊙️得(de)重大突(tū)破，其研(yan)究的相(xiang)關設備(bei)在濕氣(qi)流量的(de)計量過(guo)程中具(ju)有精度(dù)高、穩定(ding)性好等(deng)特點。從(cóng)而系統(tong)地開展(zhan)了對如(rú)噴嘴、 孔(kǒng)闆流量(liang)計 和錐(zhui)形流量(liàng)計爲代(dài)表的典(dian)型差壓(ya)原理流(liú)量計的(de)濕氣計(jì)量💘特性(xìng)研究，爲(wei)進一步(bù)研究濕(shī)氣中包(bāo)含的氣(qì)體和液(yè)體體積(jī)奠定了(le)🔴基礎。
　　以(yi)差壓式(shì)的節流(liú)裝置爲(wei)測量流(liu)量的基(ji)本單元(yuán)的🌈差🍉壓(yā)☂️式濕氣(qì)流量計(jì)，廣泛應(yīng)用于濕(shī)氣的計(ji)量，可實(shí)現氣📧相(xiang)、液相流(liú)體的計(jì)量。氣相(xiàng)部分的(de)測量是(shì)基于差(cha)壓原理(lǐ)的節流(liú)裝置，以(yi)其簡單(dan)的結🔴構(gou)、較高的(de)可靠性(xìng)、低廉的(de)成本、便(biàn)捷的維(wéi)護且具(jù)有較高(gāo)的精度(du)等優勢(shi)，被廣泛(fan)應用于(yú)兩🈲相流(liú)的工作(zuo)🐕環境中(zhong)，并能滿(mǎn)足其他(ta)較多💃測(ce)量環境(jing)的需☀️要(yào)，工作狀(zhuàng)态穩定(ding)且可靠(kao)。液相部(bu)分采用(yong)射線、微(wei)波、電容(rong)、差壓、電(dian)導等方(fāng)法，實現(xian)體積含(han)液率✂️的(de)測量，同(tong)時結合(he)液體密(mì)度和氣(qì)體組分(fen)等參數(shu)，可以實(shí)現氣相(xiàng)流量的(de)測量，以(yi)及氣液(yè)兩相流(liu)量的計(jì)量。

　　流(liu)量計常(cháng)見的兩(liang)種工作(zuò)原理示(shi)意圖如(rú)圖1和圖(tu)2所📞示。
　　其(qi)中，體積(jī)含氣率(lǜ)和體積(jī)含液率(lǜ)是兩個(gè)濕氣計(jì)量🌈中的(de)兩個重(zhong)要參數(shù)。體積含(hán)液率（LVF）：工(gong)況條件(jiàn)下，液體(tǐ)體積流(liú)量與總(zǒng)體積流(liu)量之比(bi)；體積含(hán)氣率（GVF）：工(gong)況條件(jian)下，氣體(tǐ)體積流(liú)量與總(zǒng)體積🙇🏻流(liu)量之比(bi)。

2差壓式(shì)濕氣兩(liang)相流流(liu)量計的(de)校準
2.1實(shi)驗裝置(zhi)
　　該裝置(zhì)基于标(biao)準表法(fa)，由介質(zhì)源、混合(hé)器、計量(liàng)管道、水(shui)🌐平💚環管(guǎn)實驗管(guan)段、垂直(zhí)井筒實(shí)驗管段(duan)、分離裝(zhuāng)置和計(ji)算機💯控(kòng)制系統(tong)等部分(fen)組成。差(chà)壓式濕(shī)氣兩相(xiang)流實驗(yàn)是在水(shui)平環管(guǎn)實驗管(guǎn)段上進(jìn)行的，實(shí)驗系統(tǒng)如圖3所(suo)示。該裝(zhuāng)置的測(cè)量範圍(wei)爲：水，（0～16）m3/h；氣(qì),(0~1000)m3/h;測量不(bú)确定度(du)爲:水介(jie)質0.22%(k=2);空氣(qì)介質0.36%(k=2)。

　　實(shí)驗中所(suǒ)使用的(de)兩相介(jie)質分别(bié)爲水和(hé)壓縮空(kong)氣✔️。水是(shi)由一㊙️台(tai)離心泵(beng)輸入至(zhì)穩壓水(shuǐ)塔中，采(cǎi)用水塔(tǎ)的自行(hang)溢流的(de)㊙️方式爲(wei)實驗系(xì)統提供(gòng)穩定的(de)液相工(gong)作壓力(li)；空氣由(yóu)兩台‼️空(kong)氣壓縮(suō)機産生(sheng)，經冷幹(gàn)機🧡脫水(shui)降溫後(hou)，輸入至(zhì)兩個儲(chu)氣罐中(zhōng)，儲氣🔞罐(guàn)的容積(ji)均爲6m3。在(zai)計量管(guan)段和儲(chu)氣罐之(zhi)間配備(bèi)有穩壓(yā)閥，以保(bao)證實驗(yan)期間🈲氣(qi)流的工(gōng)作壓力(li)相對穩(wěn)定。水和(he)空氣經(jing)引射器(qi)混合後(hou)，通入實(shí)驗管段(duan)。實驗過(guo)程中，濕(shī)🏃‍♂️氣經氣(qì)液分離(lí)罐分🌂離(li)，空氣經(jīng)放氣閥(fa)✊門排放(fàng)，水則繼(ji)續流入(rù)儲水罐(guan)實現循(xun)環使用(yòng)。整個實(shi)驗過程(cheng)中的數(shu)據采集(ji)和控✔️制(zhì)在工控(kong)機中完(wán)成。
2.2 校準(zhun)實驗及(ji)其不确(que)定度評(ping)定
　　 被校(xiao)準流量(liàng)計選用(yong)的差壓(ya)式濕氣(qì)流量計(jì)，型号爲(wèi)DN80(A)-0.55，流量👨‍❤️‍👨範(fàn)圍☀️（0～200）；m3/h，其原(yuán)理圖如(ru)圖4所示(shi)。

　　選(xuǎn)取0.5qmax、GVF爲97.5%流(liu)量測試(shi)點作爲(wèi)不确定(dìng)度評定(ding)的案例(lì)進行分(fèn)析，在該(gai)點下将(jiang)濕氣流(liu)量計測(ce)量3次，其(qí)校準結(jie)果見表(biǎo)1。

2.2.1氣相不(bú)确定度(dù)評定
　　濕(shi)氣流量(liang)計的氣(qi)相瞬時(shi)流量相(xiàng)對誤差(cha)可由下(xia)式計算(suan)：

相對不(bú)确定度(dù)公式如(rú)下：

1）由重(zhong)複多次(ci)測量引(yǐn)入的A類(lei)不确定(dìng)度分量(liang)由重複(fu)多次測(ce)量引入(ru)的不确(que)定度爲(wèi)：

2）由标準(zhun)表處壓(yā)力測量(liang)Ps所引入(rù)的B類不(bu)确定度(du)分量
　　标(biao)準表處(chù)壓力由(yóu)絕壓變(bian)送器測(cè)量，該絕(jué)壓變送(song)器測☂️量(liang)範圍🚶爲(wèi)(0~2)MPa，對應的(de)輸出電(dian)流範圍(wéi)是(4~20)mA。該流(liu)量點的(de)壓力爲(wèi)1.3MPa，對應輸(shu)出電流(liú)值爲14.4mA。絕(jue)壓變送(sòng)器的校(xiao)準證書(shu)中，其擴(kuo)展不确(que)定度爲(wei)U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則


3）由标(biāo)準裝置(zhì)引入的(de)B類不确(què)定度分(fen)量
　　标準(zhun)裝置的(de)氣相流(liú)量測量(liang)相對擴(kuò)展不确(que)定度爲(wèi)✨Urel(qs)=0.36%(k=2)，則

4）壓縮(suo)因子Z的(de)不确定(dìng)度
　　壓縮(suō)因子的(de)允許誤(wu)差是0.01%，按(an)矩形分(fen)布計算(suan)，則标準(zhǔn)表處空(kōng)氣壓縮(suō)因子和(he)标準狀(zhuang)态下空(kōng)氣壓縮(suo)因子的(de)不确定(dìng)度爲：

5）标(biao)準表處(chù)溫度測(ce)量所引(yin)入的B類(lei)不确定(ding)度分量(liàng)
　　标準表(biao)處溫度(dù)由 一體(ti)化溫度(dù)變送器(qì) 測量。由(yóu)該一體(ti)化溫度(dù)變送器(qi)的校準(zhun)證書可(kě)得，其擴(kuo)展不🌈确(que)定度爲(wei)：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則

　　綜上(shang)所述，在(zài)GVF爲97.5%、0.5qmax的流(liu)量點下(xia)，該濕氣(qì)流量計(jì)的氣相(xiàng)誤差爲(wei)-2.93%，測量結(jié)果擴展(zhan)不确定(ding)度爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液(ye)相流量(liàng)的測量(liang)不确定(ding)度評定(dìng)
　　濕氣流(liu)量計的(de)液相瞬(shùn)時流量(liang)測量，其(qi)相對誤(wù)差由下(xià)🔴式計算(suàn)：

相對不(bu)确定度(dù)公式爲(wèi)：

1）重複多(duo)次測量(liàng)所引入(rù)的A類不(bu)确定度(du)分量由(you)重複多(duō)次🤞測🌈量(liàng)引入的(de)不确定(ding)度爲：

2）标(biāo)準裝置(zhi)所引入(ru)的B類不(bú)确定度(du)分量
　　查(chá)濕氣兩(liǎng)相流量(liàng)标準裝(zhuāng)置的校(xiao)準證書(shū)可知，液(ye)相測量(liang)🈲相對擴(kuo)展不确(que)定度爲(wèi)Urel(qs)=0.22%（k=2），則

　　因此(cǐ)，在GVF爲97.5%，0.5qmax流(liu)量點下(xià)，該濕氣(qì)流量計(ji)液相誤(wù)差爲1.47%，液(ye)💞相測量(liàng)結果擴(kuo)展不确(que)定度爲(wei)Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結
　　本(běn)文介紹(shao)了廣泛(fan)應用于(yu)濕氣流(liu)量計量(liang)領域的(de)差壓式(shì)💃濕氣兩(liang)相流流(liú)量計的(de)原理，并(bìng)在電氣(qi)與自動(dòng)化工程(chéng)學院的(de)中壓💯閉(bi)環濕氣(qì)标定裝(zhuāng)置中對(duì)其校⭐準(zhun)，對該流(liu)量計的(de)氣相和(hé)液相🈲的(de)不确定(ding)度進行(háng)了評定(ding)。伴随着(zhe)工業技(ji)術的不(bú)斷發展(zhan)及其對(dui)能源日(rì)益增加(jia)的需求(qiú)，濕氣流(liú)量的測(cè)量将會(hui)越來越(yue)多地出(chu)現在諸(zhu)多的工(gong)業領域(yu)中。濕👄氣(qì)流量的(de)計量踐(jian)行了國(guó)家質檢(jian)總局“計(ji)量支撐(chēng)産業發(fa)展”的理(li)念，爲今(jīn)👣後開展(zhan)相關差(cha)壓式🌂濕(shi)氣流量(liang)計的校(xiao)準✉️工作(zuo)提供了(le)參考和(he)數據支(zhī)持，并爲(wèi)支撐國(guó)家以及(jí)區域經(jīng)濟發展(zhǎn)轉型貢(gong)獻一份(fèn)力量。

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