在石油(you)、化工、熱電(dian)、石化等廠(chang)礦企業裏(li),采用着大(da)量的💃各種(zhong)類型蒸汽(qi)流量計。由(you)于以蒸汽(qi)作介質對(dui)蒸汽流量(liang)計實測檢(jian)定難度大(da)、精🏒度低、費(fei)用高,緻使(shi)一些使用(yong)蒸汽流量(liang)計的單🥰位(wei),不願送出(chu)去檢定;而(er)有能力開(kai)展這項檢(jian)定業務的(de)單位盡管(guan)很🈲少,就是(shi)這很少的(de)單位,也因(yin)檢定成本(ben)太高,難度(du)又大,也🍉不(bu)願開展這(zhe)項業務。造(zao)成一些企(qi)業,甚至是(shi)一些技術(shu)好的大型(xing)企業,對蒸(zheng)汽計量管(guan)理也存在(zai)很多問題(ti):對蒸汽計(ji)量儀表僅(jin)能修理不(bu)能檢定;蒸(zheng)汽計量率(lü)低;蒸汽計(ji)量🈲儀表精(jing)度低誤差(cha)大。這給企(qi)業的成本(ben)核算和節(jie)能降耗帶(dai)來很大影(ying)響。
　　爲了改(gai)變這種狀(zhuang)況,國内外(wai)一些有能(neng)力的有關(guan)院♋、所和✏️企(qi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼業,都在積(ji)極投資、組(zu)織人力研(yan)究以空氣(qi)代🤞替蒸汽(qi),對蒸汽流(liu)量🌈計進行(hang)檢定的問(wen)題,并且認(ren)定🚶這是今(jin)⛷️後的發展(zhan)方向💁。但是(shi)研🌐究進展(zhan)速度不太(tai)理想,我們(men)的蒸汽流(liu)量計檢定(ding)站從1989年建(jian)立以來至(zhi)今尚未拿(na)出滿意的(de)數據,而從(cong)聽說有研(yan)究此課題(ti)(國外)的以(yi)來,至🔞今10多(duo)年了,與外(wai)商接觸談(tan)及此問題(ti)時,他們回(hui)答💛仍是說(shuo)在研究。當(dang)然是由于(yu)保密的原(yuan)因吧,國内(nei)外的一些(xie)研究進展(zhan)較快的單(dan)位🔆,都不願(yuan)多透露半(ban)點信息。緻(zhi)使我們至(zhi)今尚未見(jian)到真正從(cong)理論上闡(chan)述利用空(kong)氣代替蒸(zheng)汽進行蒸(zheng)汽流量計(ji)檢定的任(ren)何資料,更(geng)談不上有(you)實測或修(xiu)正數據供(gong)推廣應用(yong)。這裏談點(dian)個人浮淺(qian)的看法,願(yuan)它能起到(dao)抛磚引玉(yu)和推波助(zhu)瀾的作用(yong)。
　　能不能用(yong)壓縮空氣(qi)代替蒸汽(qi)對蒸汽流(liu)量計進行(hang)檢‼️定?能🈲,有(you)什麽理論(lun)依據?又是(shi)怎樣的代(dai)替法呢?
1用(yong)壓縮空氣(qi)代替蒸汽(qi)對蒸汽流(liu)t計進行檢(jian)定的可能(neng)性
　　理論依(yi)據就是從(cong)流體力學(xue)角度出發(fa),根據相似(si)原理,兩個(ge)♈幾何上相(xiang)似的流束(shu),如果它們(men)的雷諾準(zhun)數值相等(deng),即流束在(zai)流體動🏒力(li)學上是相(xiang)似的,這時(shi)其🏃流量(出(chu))系數也是(shi)相等的。基(ji)于這個理(li)論,在對蒸(zheng)汽流量計(ji)檢定時,設(she)法使壓縮(suo)空氣在管(guan)道🥰内流動(dong)的👣雷諾數(shu)值,等♋于蒸(zheng)汽在此管(guan)道内的流(liu)動的雷諾(nuo)數📞值時,即(ji)認爲兩個(ge)流束在流(liu)體動力學(xue)上是相似(si)的,它們的(de)流量(出)系(xi)數也是相(xiang)等的,通🔅過(guo)檢測設備(bei)檢測,在檢(jian)定裝置上(shang)顯示出的(de)值也是相(xiang)同的,即達(da)到以壓縮(suo)空氣代替(ti)蒸汽⭐的目(mu)的。
2計算分(fen)析
　　如何代(dai)替呢?基于(yu)上述原理(li),爲了使空(kong)氣和蒸汽(qi)在相同管(guan)道内的雷(lei)諾數達到(dao)相同的條(tiao)件,進行計(ji)算分析如(ru)下。
根據基(ji)礎數據不(bu)同,雷諾數(shu)計算可采(cai)用的計算(suan)公式形式(shi)(系數)有所(suo)不同。這裏(li)不是求具(ju)體雷諾數(shu)值,而是利(li)用👅其公式(shi)中☁️的某項(xiang)因子分析(xi)壓縮空氣(qi)與🐪蒸汽之(zhi)間的關系(xi)。
　　據公式eRD一(yi)4qm/7r産D知,在同(tong)一個管徑(jing)D值管道中(zhong),幾何相似(si)的🏒兩🤞流束(shu)的雷諾數(shu)值相同時(shi),可對上式(shi)分子上的(de)質量流量(liang)qm值和🐆分母(mu)☂️的動力粘(zhan)度産值分(fen)析(二值爲(wei)常數),兩者(zhe)都是可變(bian)化的,但是(shi)qm值是可人(ren)爲規定的(de)數,而動力(li)粘度産值(zhi)✂️才是與兩(liang)🏃🏻‍♂️種氣體固(gu)有的性質(zhi)💃🏻有關的參(can)數,當然它(ta)是随⛷️操作(zuo)條件變化(hua)而變化的(de)🍓,但是相同(tong)條件下,不(bu)同氣體,粘(zhan)度産值不(bu)同,雷諾數(shu)計算值就(jiu)🈲不同,因此(ci)粘度💞産值(zhi)成了分析(xi)雷諾數的(de)關🍓鍵。
　　粘度(du)産值的求(qiu)取方法,有(you)查圖法和(he)計算法。查(cha)圖法💚一般(ban)✉️人爲視差(cha)較大,而計(ji)算方法人(ren)爲誤差較(jiao)小。何況布(bu)朗利和威(wei)爾克對赫(he)希菲爾德(de)方程進行(hang)修正🧡後,提(ti)出的低壓(ya)氣體粘度(du)方程式,正(zheng)适用于我(wo)們檢🎯定裝(zhuang)置,一般檢(jian)定裝置在(zai)檢定🈲過程(cheng)中,系統的(de)壓力都不(bu)高,都屬于(yu)低壓範疇(chou)的,所以對(dui)于低壓氣(qi)體—壓縮空(kong)氣和蒸汽(qi)的粘度産(chan)值可👄采用(yong)該方程式(shi)進行計算(suan),即

　　由上述(shu)可知,應先(xian)确定檢定(ding)裝置所采(cai)用的壓縮(suo)空氣和🤩過(guo)熱蒸🆚汽的(de)操作溫度(du)條件,才可(ke)計算。
　　根據(ju)石化流量(liang)計量檢定(ding)站的情況(kuang),确定壓縮(suo)空氣的操(cao)作溫🔞度爲(wei)20℃,即爪=20+273·15=293.15(K)。而蒸(zheng)汽采用微(wei)過熱蒸汽(qi),具體操作(zuo)條件是:操(cao)🈲作壓力爲(wei)絕壓P絕=gkgfc/m名(ming)(注:可查的(de)标準和工(gong)具書的表(biao)格中所涉(she)及到的壓(ya)力、粘度、密(mi)度等👨‍❤️‍👨都是(shi)舊單位制(zhi),雖然均可(ke)以換算爲(wei)新單位制(zhi),考慮此文(wen)隻是論證(zheng)以壓縮空(kong)氣代替蒸(zheng)汽進行蒸(zheng)汽流量計(ji)檢定的道(dao)理,若轉換(huan)爲法定計(ji)量單位時(shi),篇幅要加(jia)長,不❓利于(yu)說明間題(ti)。何況實際(ji)應用時,在(zai)此結果的(de)基礎上轉(zhuan)換即✏️可,結(jie)果是一樣(yang)的。因此,此(ci)文中📐均未(wei)采用法定(ding)計量單🌏位(wei)),過熱溫度(du)爲190℃(飽和溫(wen)度爲174.5℃),即

　　通(tong)過粘度計(ji)算結果表(biao)明,空氣和(he)蒸汽在限(xian)定的操作(zuo)⛱️溫度條件(jian)下,空氣的(de)粘度比蒸(zheng)汽的粘度(du)大。

　　這裏先(xian)按保持體(ti)積量相同(tong)分析—可稱(cheng)等體積法(fa)。已知蒸汽(qi)的操作條(tiao)件,即P絕=gkgf/cm2(Ikgf/ cm2=0.1MPa,下(xia)同),Tf=190℃，它的密(mi)度由查表(biao)得知ρ汽=4.3687kg/m3，所(suo)以空氣🈚的(de)密度爲

　　即(ji)當檢定蒸(zheng)汽流量計(ji)時,本想在(zai)操作絕壓(ya)爲P絕=9(kgf/ cm2),操作(zuo)溫度爲190℃的(de)⭐過熱蒸汽(qi)條件下檢(jian)定,若改用(yong)壓縮空氣(qi)代㊙️替,按等(deng)體積法計(ji)算出,當空(kong)氣操作溫(wen)度爲20℃時,其(qi)操作壓力(li)P絕=4.3647(kgf/ cm2)。
　　(或将空(kong)氣視爲理(li)想氣體,由(you)理想氣體(ti)方程式pv=RT得(de)知壓力與(yu)♊密度、溫度(du)等的關系(xi)式爲

　　兩種(zhong)計算結果(guo)約有萬分(fen)之五的誤(wu)差,這是正(zheng)常的🙇🏻,可以(yi)認🚶爲是空(kong)氣及蒸汽(qi)數據表本(ben)身的精度(du)及計算公(gong)式本身的(de)精度㊙️等原(yuan)因所造成(cheng)的。)
　　若保持(chi)密度ρ值相(xiang)同—可稱等(deng)密度法。爲(wei)達到qm氣=ρ汽(qi),在ρ汽=ρ汽=4.3687(kg/m3)的(de)條件下,V氣(qi)/V汽=1.16546,即此時(shi)空氣的體(ti)積流量應(ying)比蒸汽流(liu)量增大🛀🏻爲(wei)1.14566倍。此時的(de)空氣操作(zuo)壓力可從(cong)空氣密度(du)表_匕用内(nei)插法計算(suan)求出,也可(ke)👨‍❤️‍👨用氣體方(fang)程🈚式求出(chu)。根據理想(xiang)氣體的壓(ya)力與密度(du)、溫度等的(de)關系計算(suan),此時的空(kong)氣操作壓(ya)力爲

　　若已(yi)知蒸汽流(liu)量計的現(xian)場運行條(tiao)件,直接用(yong)現場蒸汽(qi)實際運行(hang)條件,如其(qi)操作壓力(li)P絕=4(kgf/cm2),操作溫(wen)度爲150℃(此壓(ya)力下的飽(bao)和溫度爲(wei)143℃)時,可用上(shang)述方法求(qiu)出操作溫(wen)度爲20℃時壓(ya)縮空氣的(de)操作壓力(li),計算如下(xia)。
首先按上(shang)述方法計(ji)算出此操(cao)作條件下(xia)的蒸汽粘(zhan)度。

　　(kgf/cm2)。在此操(cao)作狀态下(xia),由于qm=Vρ, ρ值不(bu)變,欲想達(da)到ReD氣=ReD汽,且(qie)qm氣🔞/qm汽=1.2716條件(jian),v值㊙️體積量(liang)應增大爲(wei)原來量的(de)1.2716倍。
　　通過上(shang)述計算可(ke)知,蒸汽的(de)壓力、溫度(du)不同,所對(dui)應的壓縮(suo)空氣的操(cao)作壓力,在(zai)操作溫度(du)一定的前(qian)題♈下(室溫(wen))是不同的(de)。也可說🌏,現(xian)場蒸汽運(yun)行條件盡(jin)管千差萬(wan)别,隻要知(zhi)道被檢定(ding)的蒸汽流(liu)量計現場(chang)運行的操(cao)作壓力、溫(wen)度等條件(jian),如果以壓(ya)縮💞空氣作(zuo)介質檢定(ding)蒸汽流量(liang)計時,都可(ke)以求出其(qi)對應的操(cao)作壓力和(he)溫度條件(jian)。
　　無論是用(yong)蒸汽流量(liang)計現場運(yun)行條件,求(qiu)出壓縮空(kong)氣的操作(zuo)條件,進行(hang)蒸汽流量(liang)計的檢定(ding),還是用蒸(zheng)🥵汽流✉️量計(ji)檢定✍️裝置(zhi)設計🔴的蒸(zheng)汽運行條(tiao)件,求出的(de)壓縮空氣(qi)操作條件(jian),進行蒸汽(qi)流量計💜檢(jian)定(從檢定(ding)誤差等方(fang)面分析,兩(liang)種方法各(ge)👄有利弊),都(dou)存在一個(ge)🔴在實驗室(shi)條件下檢(jian)定後✍️,如何(he)轉換到🏃‍♂️現(xian)場操作條(tiao)件下運行(hang)的儀表誤(wu)差問題。
3誤(wu)差的消除(chu)
　　爲了适應(ying)上述轉換(huan),檢定記錄(lu)表時,應增(zeng)加如下内(nei)容,如下表(biao)所示。
從表(biao)中可以看(kan)出,我們前(qian)面論證的(de)計算實質(zhi)是将b值轉(zhuan)換爲。值,檢(jian)定後得到(dao)。1一。值後還(hai)需再進一(yi)步轉🈲換。
　　第(di)一步是将(jiang)C值轉換爲(wei)修正後的(de)蒸汽流量(liang)d值。這個轉(zhuan)換過程♊,實(shi)際是将常(chang)溫20℃下的量(liang)轉換爲對(dui)應蒸汽條(tiao)件(溫度)下(xia)的量,因爲(wei)這⚽兩種狀(zhuang)态溫度相(xiang)差較大⁉️,會(hui)給不同類(lei)型🔴、不同材(cai)質的蒸汽(qi)流量計,造(zao)成不同的(de)影響,即産(chan)生的誤💔差(cha)不同。對于(yu)孔闆差壓(ya)式流量💋計(ji),孔闆的孔(kong)徑受熱膨(peng)脹,孔徑變(bian)爲D=D20·〔1+λD(t-20)〕;而對夾(jia)裝式渦🤩街(jie)蒸汽流量(liang)計,可采用(yong)K修=K〔1一λD(t一20)〕式(shi)。故依據此(ci)原理來進(jin)行計算修(xiu)正這🚶‍♀️部分(fen)誤差。而分(fen)流旋翼式(shi)等蒸汽流(liu)量計,應通(tong)過大量💋的(de)實踐數據(ju),找出正确(que)的修正系(xi)數或修正(zheng)公式。這項(xiang)工作可以(yi)邊實踐邊(bian)積♉累,先找(zhao)出粗的(誤(wu)差較大)系(xi)數應用,以(yi)後再進一(yi)步作細❓緻(zhi)工作,最後(hou)找出正确(que)的修正因(yin)子,使理論(lun)上對應的(de)c值😍,很容易(yi)地轉換爲(wei)真實條件(jian)下的蒸汽(qi)量d值。

　　第二(er)步是将修(xiu)正後的蒸(zheng)汽量d值轉(zhuan)換爲現場(chang)運行條件(jian)🛀🏻下的蒸汽(qi)流量qm值。
　　如(ru)果檢定蒸(zheng)汽流量計(ji)的壓縮空(kong)氣的運行(hang)條件,是👅在(zai)現👉場實際(ji)操作條件(jian)下推算出(chu)來的,流量(liang)計檢定後(hou)轉換到第(di)一步d值即(ji)可,d值也即(ji)是現場運(yun)行條件蒸(zheng)汽量qm值。如(ru)果壓縮空(kong)氣運行條(tiao)件是由蒸(zheng)汽流量計(ji)檢定裝👉置(zhi)、的固定的(de)蒸汽條件(jian)推算出來(lai)的,還需要(yao)這第二步(bu)📐轉換。這個(ge)轉換可采(cai)用密度校(xiao)正系數法(fa)進行修正(zheng)。
4結論
　　采用(yong)壓縮空氣(qi)代替蒸汽(qi)檢定蒸汽(qi)流量計,其(qi)意義🤟重大(da)😍,難度亦大(da)。其檢定誤(wu)差分析也(ye)是難題之(zhi)一,因它涉(she)及的因素(su)、環節多,需(xu)作專題探(tan)讨。

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