摘要(yao)：伴随着工業技(jì)術的不斷發展(zhǎn)，濕氣流量的測(cè)量日益增多，濕(shī)氣流量計的校(xiào)準工作日益迫(po)切，亟🔱待解決。本(běn)🌐文介紹了在濕(shī)氣流量計量領(ling)域中廣泛應用(yòng)的差壓式濕氣(qì)兩相流流量計(jì) 的原理，并自動(dong)化工程學院的(de)中壓閉環濕氣(qi)标定裝置中🌈對(dui)其進行了校準(zhun)，對該流量計的(de)氣相和液相的(de)不确定度進行(háng)😍了評🔱定，爲今後(hou)開展相關流量(liàng)計的校✉️準工作(zuò)提供了參考和(he)數據支🏃🏻‍♂️持。
0引言(yán)
　　近年來，伴随着(zhe)工業技術的不(bu)斷發展，濕氣流(liú)量的♻️測量日✊益(yì)增多地出現在(zai)許多工業領域(yù)中，如：天然氣、石(shi)油開采過程中(zhōng)産生㊙️的天然氣(qì)和水混合的濕(shī)⭐氣；沸點較低的(de)液體輸🐅送中産(chǎn)生的濕氣；核電(dian)廠、熱💘電廠中氣(qì)化單元産生的(de)濕氣等。所謂濕(shī)氣，是指在總流(liú)體混合物中，氣(qi)體體積在95%以上(shàng)的氣液兩相流(liú)。液體是存在于(yu)⭐濕氣中的一種(zhong)介質，或者是多(duō)種介質，其以遊(yóu)🚶離狀态存在。例(li)🙇‍♀️如，水以及液态(tài)的其它化合物(wu)等。它是普遍存(cún)🚶‍♀️在于工業應用(yòng)中以💋及自然界(jiè)中的流動現象(xiang)[1,2]。尤其在氣田開(kāi)采過程中，天然(ran)💃🏻氣總是伴随着(zhe)液态烴、水蒸氣(qì)等一起産出，濕(shi)氣計量的精度(du)與開采方的經(jing)濟效🚶‍♀️益和對氣(qi)井的産出能力(lì)🔅的了解程度息(xī)息相關。因此，越(yue)來越多的公司(si)和研究機構開(kai)始重視濕氣的(de)計量精度。
1差壓(ya)式濕氣兩相流(liu)流量計
　　基于差(cha)壓原理的濕氣(qi)流量測量最早(zǎo)始于20世紀中期(qī)♋，在❤️20世紀90年代初(chu)，伴随着歐洲的(de)北海區域油氣(qi)田✌️的開發，大🧑🏾‍🤝‍🧑🏼型(xíng)天然氣跨國公(gong)司資助相關國(guo)家的實💔驗室開(kāi)展針對😍油氣田(tián)中濕氣計量技(jì)術的研究[3]。其中(zhōng)，在濕氣流量的(de)計量領域取🏃‍♂️得(dé)重大突破，其研(yan)究🥰的相關設備(bèi)在濕氣流量的(de)計量過程✊中具(ju)有精度高、穩定(ding)性好等特點。從(cóng)而系統地開展(zhan)了對如噴嘴、 孔(kong)闆流量計 和錐(zhuī)形流量計爲代(dai)表的典型差壓(yā)原理流量計的(de)濕氣😘計量特性(xìng)研究，爲進一步(bù)研究濕氣中包(bao)含的氣體🥵和液(yè)體體積奠定了(le)♊基礎。
　　以差壓式(shi)的節流裝置爲(wèi)測量流量的基(ji)本單元的差🛀壓(ya)式濕氣流量計(ji)，廣泛應用于濕(shī)氣的計量，可實(shi)現氣相、液相流(liú)體的計量。氣相(xiang)部分的測量是(shi)基于差壓原💘理(li)的節流裝置🔴，以(yǐ)其簡單的結📧構(gou)、較高的可靠性(xing)、低廉的成本、便(biàn)✂️捷的維護且具(ju)有較高的精度(dù)等優勢，被廣泛(fan)應用于兩相流(liú)的工作💯環境中(zhōng)，并能滿足其他(ta)較多測量環境(jing)的需要，工作狀(zhuàng)态穩定且🌂可靠(kào)。液相部分采用(yòng)射線、微波、電容(róng)、差壓、電導等方(fāng)法，實現體積含(han)液率的測量，同(tóng)時結合液體密(mi)度和氣體組分(fèn)等參數，可以實(shí)現氣🈲相流量的(de)測量📱，以及氣液(ye)兩相流量的計(jì)量。

　　流(liú)量計常見的兩(liang)種工作原理示(shì)意圖如圖1和圖(tu)2所示。
　　其中，體積(jī)含氣率和體積(ji)含液率是兩個(ge)濕氣計量中的(de)兩個重🥵要參數(shù)。體積含液率（LVF）：工(gong)況條件下，液體(tǐ)體積流量與總(zong)體積流量之比(bi)；體積含氣率（GVF）：工(gong)況條件下，氣體(tǐ)體積🐇流量與總(zong)體積流量之比(bǐ)。

2差壓式濕氣兩(liang)相流流量計的(de)校準
2.1實驗裝置(zhì)
　　該裝置基于标(biao)準表法，由介質(zhi)源、混合器、計量(liàng)管道、水平環管(guǎn)實驗管段、垂直(zhi)井筒實驗管段(duàn)、分離裝置和計(jì)算機控制系統(tǒng)等部分組成。差(cha)壓式濕氣兩相(xiang)流實驗是在水(shui)平環管實驗管(guǎn)🏃段上進行的，實(shí)驗系統如圖3所(suǒ)😄示。該裝置的測(cè)量範圍爲：水，（0～16）m3/h；氣(qi),(0~1000)m3/h;測量不确定度(du)爲:水介質0.22%(k=2);空氣(qi)介質0.36%(k=2)。

　　實驗中所(suǒ)使用的兩相介(jie)質分别爲水和(he)壓縮空氣🏃🏻‍♂️。水是(shì)由一台✔️離心泵(beng)輸入至穩壓水(shui)塔中，采用水塔(ta)的自行溢流的(de)方式爲實驗系(xì)統提供穩定的(de)液相✉️工作壓🆚力(li)；空氣由兩台空(kong)氣壓👣縮機産生(sheng)，經冷幹機脫水(shuǐ)降溫後，輸入至(zhi)兩個儲氣罐中(zhōng)，儲氣罐的容積(jī)❌均爲6m3。在計量管(guan)段和儲氣罐之(zhi)間配備有穩壓(yā)閥，以保證實驗(yàn)期間氣流的工(gong)作壓力相對穩(wěn)定。水和空氣經(jing)引射☀️器混合☀️後(hou)，通入實驗管段(duan)。實驗過程中，濕(shi)♊氣經氣液分離(lí)罐分🔴離，空氣經(jīng)放氣閥門排放(fang)，水則繼續流入(ru)儲水罐實現循(xún)環使用。整個實(shí)驗過程中的數(shù)據采集和控制(zhì)在工🔱控機中完(wan)成。
2.2 校準實驗及(ji)其不确定度評(píng)定
　　 被校準流量(liang)計選用的差壓(ya)式濕氣流量計(jì)，型号爲DN80(A)-0.55，流量範(fan)圍（0～200）；m3/h，其原理圖如(ru)圖4所示。

　　選取0.5qmax、GVF爲97.5%流(liu)量測試點作爲(wei)不确定度評定(ding)的案例進行分(fèn)析，在該點下将(jiang)濕氣流量計測(ce)量3次，其校準結(jié)果見表1。

2.2.1氣相不(bu)确定度評定
　　濕(shī)氣流量計的氣(qì)相瞬時流量相(xiàng)對誤差可由下(xia)式計算🐉：

相對不(bu)确定度公式如(ru)下：

1）由重複多次(ci)測量引入的A類(lei)不确定度分量(liang)由重複多次測(cè)量引入的不确(que)定度爲：

2）由标準(zhun)表處壓力測量(liang)Ps所引入的B類不(bú)确定度分量
　　标(biāo)準表處壓力由(you)絕壓變送器測(cè)量，該絕壓變送(song)器🔱測量範㊙️圍爲(wèi)(0~2)MPa，對應的輸出電(dian)流範圍是(4~20)mA。該流(liu)量點的壓力📐爲(wei)1.3MPa，對應輸出電流(liu)值爲14.4mA。絕壓變送(song)器的校準證書(shū)中，其擴展不确(què)定度爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則


3）由标(biao)準裝置引入的(de)B類不确定度分(fen)量
　　标準裝置的(de)氣相流量測量(liàng)相對擴展不确(què)定度爲💁Urel(qs)=0.36%(k=2)，則

4）壓縮(suō)因子Z的不确定(ding)度
　　壓縮因子的(de)允許誤差是0.01%，按(an)矩形分布計算(suàn)，則标準表處🏒空(kong)氣壓縮因子和(he)标準狀态下空(kōng)氣壓縮因子的(de)不♈确定度爲：

5）标(biao)準表處溫度測(ce)量所引入的B類(lei)不确定度分量(liàng)
　　标準表處溫度(du)由 一體化溫度(dù)變送器 測量。由(you)該一體化溫度(dù)變送器的校準(zhǔn)證書可得，其擴(kuo)展不确定度爲(wèi)：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則

　　綜上所述，在(zài)GVF爲97.5%、0.5qmax的流量點下(xià)，該濕氣流量計(ji)的氣相誤差爲(wèi)-2.93%，測量結果擴展(zhǎn)不确定度爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液(ye)相流量的測量(liàng)不确定度評定(dìng)
　　濕氣流量計的(de)液相瞬時流量(liang)測量，其相對誤(wu)差由下式計算(suàn)：

相對不确定度(dù)公式爲：

1）重複多(duō)次測量所引入(ru)的A類不确定度(dù)分量由重複多(duo)次測量引入的(de)不确定度爲：

2）标(biāo)準裝置所引入(ru)的B類不确定度(du)分量
　　查濕氣兩(liǎng)相流量标準裝(zhuang)置的校準證書(shū)可知，液相測❗量(liàng)相對擴展不确(que)定度爲Urel(qs)=0.22%（k=2），則

　　因此(ci)，在GVF爲97.5%，0.5qmax流量點下(xià)，該濕氣流量計(jì)液相誤差爲1.47%，液(yè)相測量結果擴(kuò)展不确定度爲(wèi)Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結
　　本文介紹(shao)了廣泛應用于(yu)濕氣流量計量(liàng)領域的差壓式(shi)♉濕氣兩♈相流流(liú)量計的原理，并(bìng)在電氣與自動(dòng)😘化工♌程學💁院的(de)中壓閉環濕氣(qì)标定裝置中對(duì)其校💘準，對該流(liú)量計的氣相🏃🏻和(he)液相的不确定(dìng)度進行了評定(ding)。伴随着工業技(jì)術的不斷發展(zhǎn)及其對能源日(rì)益增加的需求(qiú)，濕氣流量的測(ce)量将會越來越(yue)多地出現在諸(zhū)多的工業領域(yu)中。濕氣流量的(de)計量踐行了國(guo)家質檢總局“計(jì)量支🤞撐産業發(fā)展”的理念，爲今(jin)後開展相關差(cha)壓式濕氣流量(liang)計的校準🌂工作(zuò)提供💛了參考和(he)數據支持，并爲(wèi)支撐❄️國家以及(ji)區域經濟發展(zhan)轉型貢獻一🚩份(fen)力量。

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