摘要(yao)：伴随(sui)着工(gong)業技(ji)術的(de)不斷(duan)發展(zhan)，濕氣(qi)流量(liang)的測(ce)量日(ri)益增(zeng)多🈲，濕(shi)氣流(liu)量計(ji)的校(xiao)準工(gong)作日(ri)益迫(po)切，亟(ji)⭕待解(jie)決。本(ben)文介(jie)紹了(le)在濕(shi)氣流(liu)量計(ji)量領(ling)域中(zhong)廣泛(fan)應用(yong)的差(cha)壓式(shi)濕氣(qi)兩相(xiang)流流(liu)量計(ji) 的原(yuan)理，并(bing)自動(dong)化工(gong)程學(xue)院的(de)中壓(ya)閉環(huan)濕氣(qi)标定(ding)裝置(zhi)中對(dui)其🐇進(jin)行了(le)校準(zhun)，對該(gai)流量(liang)計的(de)氣相(xiang)和液(ye)相的(de)✔️不确(que)⁉️定度(du)進行(hang)了評(ping)定，爲(wei)今後(hou)開展(zhan)相關(guan)流量(liang)計的(de)校準(zhun)工作(zuo)提供(gong)了參(can)考和(he)🚶數據(ju)支持(chi)。
0引言(yan)
　　近年(nian)來，伴(ban)随着(zhe)工業(ye)技術(shu)的不(bu)斷發(fa)展，濕(shi)氣流(liu)量的(de)💃🏻測量(liang)日♍益(yi)增多(duo)地出(chu)現在(zai)許多(duo)工業(ye)領域(yu)中，如(ru)：天然(ran)氣、石(shi)油開(kai)♈采過(guo)程中(zhong)💯産生(sheng)的天(tian)然氣(qi)和水(shui)混合(he)的濕(shi)氣；沸(fei)點較(jiao)低的(de)液體(ti)輸送(song)中産(chan)生的(de)濕氣(qi)；核電(dian)廠、熱(re)電廠(chang)中氣(qi)化單(dan)元産(chan)生的(de)濕氣(qi)等。所(suo)謂濕(shi)氣，是(shi)指在(zai)🈲總流(liu)體混(hun)合物(wu)中，氣(qi)體體(ti)積在(zai)95%以上(shang)的氣(qi)液兩(liang)相流(liu)。液體(ti)是存(cun)在👨‍❤️‍👨于(yu)濕氣(qi)中的(de)一種(zhong)介質(zhi)，或者(zhe)是多(duo)種介(jie)質，其(qi)以遊(you)離狀(zhuang)态🐆存(cun)在。例(li)如，水(shui)以及(ji)♈液态(tai)的其(qi)它化(hua)合物(wu)等。它(ta)是普(pu)遍存(cun)👣在于(yu)工業(ye)應用(yong)中以(yi)及自(zi)然界(jie)✊中的(de)流動(dong)現象(xiang)[1,2]。尤其(qi)在✌️氣(qi)田開(kai)采過(guo)程中(zhong)，天然(ran)氣總(zong)🔅是伴(ban)随着(zhe)液态(tai)烴、水(shui)蒸氣(qi)等一(yi)起産(chan)出，濕(shi)⛷️氣計(ji)量的(de)🛀精度(du)與開(kai)采♌方(fang)的經(jing)濟效(xiao)益㊙️和(he)對氣(qi)井的(de)産出(chu)能力(li)☂️的了(le)解程(cheng)度息(xi)息相(xiang)關。因(yin)此，越(yue)☎️來越(yue)多的(de)公司(si)和研(yan)究機(ji)構開(kai)💃🏻始重(zhong)視濕(shi)氣的(de)計量(liang)精度(du)。
1差壓(ya)式濕(shi)氣兩(liang)相流(liu)流量(liang)計
　　基(ji)于差(cha)壓原(yuan)理的(de)濕氣(qi)流量(liang)測量(liang)最早(zao)始于(yu)20世紀(ji)中期(qi)，在20世(shi)紀90年(nian)代初(chu)，伴随(sui)着歐(ou)洲的(de)北海(hai)區域(yu)油氣(qi)田⁉️的(de)開發(fa)，大型(xing)天然(ran)氣跨(kua)國🤩公(gong)司資(zi)助相(xiang)關國(guo)家的(de)實驗(yan)室開(kai)展針(zhen)對油(you)氣田(tian)中濕(shi)氣計(ji)量技(ji)術的(de)研究(jiu)[3]。其♋中(zhong)，在濕(shi)氣❌流(liu)量的(de)計量(liang)領域(yu)取得(de)重大(da)突破(po)，其研(yan)究的(de)相關(guan)設備(bei)在濕(shi)氣流(liu)量💔的(de)計量(liang)過程(cheng)中具(ju)有精(jing)度高(gao)、穩定(ding)性好(hao)等特(te)點。從(cong)而系(xi)統地(di)開展(zhan)了對(dui)如噴(pen)嘴、 孔(kong)闆流(liu)量計(ji) 和錐(zhui)形流(liu)量計(ji)爲代(dai)表的(de)典型(xing)差壓(ya)原理(li)流量(liang)計的(de)濕氣(qi)🔅計量(liang)特性(xing)研究(jiu)，爲進(jin)一步(bu)研究(jiu)濕氣(qi)中包(bao)含的(de)氣體(ti)和液(ye)體體(ti)積奠(dian)定了(le)基礎(chu)。
　　以差(cha)壓式(shi)的節(jie)流裝(zhuang)置爲(wei)測量(liang)流量(liang)的基(ji)本單(dan)元的(de)差♊壓(ya)式濕(shi)🈚氣流(liu)量計(ji)，廣泛(fan)應用(yong)于濕(shi)氣的(de)計量(liang)，可實(shi)現氣(qi)相、液(ye)💞相流(liu)體的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計量(liang)。氣相(xiang)部分(fen)的測(ce)量是(shi)基于(yu)差壓(ya)原🌍理(li)的節(jie)流裝(zhuang)置，以(yi)其簡(jian)♋單的(de)結構(gou)、較高(gao)的可(ke)靠性(xing)、低廉(lian)的成(cheng)本、便(bian)捷的(de)維護(hu)🐅且具(ju)有較(jiao)高的(de)精度(du)🌈等優(you)勢，被(bei)廣泛(fan)應用(yong)于兩(liang)相流(liu)的工(gong)作環(huan)境中(zhong)，并能(neng)滿足(zu)其他(ta)較多(duo)測量(liang)環境(jing)的需(xu)要，工(gong)作狀(zhuang)态穩(wen)♋定且(qie)可靠(kao)。液相(xiang)部分(fen)采用(yong)射線(xian)🐉、微波(bo)、電容(rong)、差壓(ya)、電導(dao)等方(fang)法，實(shi)現體(ti)積含(han)液率(lü)的測(ce)量，同(tong)時結(jie)合液(ye)體密(mi)度和(he)氣體(ti)組分(fen)等參(can)數，可(ke)以實(shi)現氣(qi)相流(liu)量的(de)測量(liang)，以及(ji)⭕氣液(ye)兩相(xiang)流量(liang)的計(ji)量。

　　流(liu)量計(ji)常見(jian)的兩(liang)種工(gong)作原(yuan)理示(shi)意圖(tu)如圖(tu)1和圖(tu)2所示(shi)。
　　其中(zhong)，體積(ji)含氣(qi)率和(he)體積(ji)含液(ye)率是(shi)兩個(ge)濕氣(qi)計量(liang)中的(de)兩個(ge)重要(yao)參數(shu)。體積(ji)含液(ye)率（LVF）：工(gong)況條(tiao)件下(xia)，液體(ti)體積(ji)⭐流量(liang)📞與總(zong)體積(ji)流量(liang)之比(bi)；體積(ji)含氣(qi)率（GVF）：工(gong)況條(tiao)件下(xia)，氣體(ti)體積(ji)流量(liang)與💋總(zong)體積(ji)流量(liang)之比(bi)。

2差壓(ya)式濕(shi)氣兩(liang)相流(liu)流量(liang)計的(de)校準(zhun)
2.1實驗(yan)裝置(zhi)
　　該裝(zhuang)置基(ji)于标(biao)準表(biao)法，由(you)介質(zhi)源、混(hun)合器(qi)、計量(liang)管道(dao)、水平(ping)環管(guan)🈲實♈驗(yan)管段(duan)、垂直(zhi)井筒(tong)實驗(yan)管段(duan)、分離(li)裝置(zhi)和計(ji)算機(ji)控制(zhi)系統(tong)等部(bu)分組(zu)成。差(cha)壓式(shi)濕氣(qi)兩相(xiang)流實(shi)驗🏃🏻‍♂️是(shi)在水(shui)平環(huan)管實(shi)驗管(guan)段上(shang)進行(hang)的，實(shi)驗系(xi)統如(ru)圖3所(suo)🍉示。該(gai)裝置(zhi)✂️的測(ce)量範(fan)圍爲(wei)：水，（0～16）m3/h；氣(qi),(0~1000)m3/h;測量(liang)不确(que)🛀🏻定度(du)爲:水(shui)介質(zhi)0.22%(k=2);空氣(qi)介質(zhi)0.36%(k=2)。

　　實驗(yan)中所(suo)使用(yong)的兩(liang)相介(jie)質分(fen)别爲(wei)水和(he)壓縮(suo)空氣(qi)💋。水是(shi)由一(yi)台離(li)心泵(beng)輸入(ru)至穩(wen)壓水(shui)塔中(zhong)，采用(yong)水塔(ta)的自(zi)😍行溢(yi)流的(de)方式(shi)爲實(shi)驗系(xi)統提(ti)供穩(wen)定的(de)液相(xiang)👨‍❤️‍👨工作(zuo)壓力(li)；空氣(qi)☂️由兩(liang)台空(kong)氣壓(ya)縮機(ji)産生(sheng)，經冷(leng)幹機(ji)脫水(shui)降溫(wen)後，輸(shu)入至(zhi)兩個(ge)儲氣(qi)罐中(zhong)，儲氣(qi)罐的(de)容積(ji)🧡均爲(wei)6m3。在計(ji)量管(guan)段和(he)儲氣(qi)罐之(zhi)間配(pei)備有(you)穩壓(ya)閥，以(yi)保證(zheng)實驗(yan)期間(jian)氣流(liu)的工(gong)作壓(ya)力相(xiang)對穩(wen)定。水(shui)和空(kong)氣經(jing)引射(she)器混(hun)合☁️後(hou)，通入(ru)實驗(yan)管段(duan)。實驗(yan)過程(cheng)中，濕(shi)氣經(jing)氣液(ye)分離(li)罐分(fen)離，空(kong)氣經(jing)放氣(qi)閥門(men)排放(fang)，水則(ze)繼續(xu)流入(ru)儲水(shui)罐實(shi)現循(xun)環使(shi)用。整(zheng)個實(shi)驗過(guo)💋程中(zhong)的數(shu)據采(cai)集和(he)控制(zhi)在工(gong)控機(ji)中完(wan)成。
2.2 校(xiao)準實(shi)驗及(ji)其不(bu)确定(ding)度評(ping)定
　　 被(bei)校準(zhun)流量(liang)計選(xuan)用的(de)差壓(ya)式濕(shi)氣流(liu)量計(ji)，型号(hao)爲DN80(A)-0.55，流(liu)量範(fan)圍⚽（0～200）；m3/h，其(qi)原理(li)圖如(ru)圖4所(suo)示。

　　選取(qu)0.5qmax、GVF爲97.5%流(liu)量測(ce)試點(dian)作爲(wei)不确(que)定度(du)評定(ding)的案(an)例進(jin)行分(fen)析，在(zai)該點(dian)下将(jiang)濕氣(qi)流量(liang)計測(ce)量3次(ci)，其校(xiao)準結(jie)果見(jian)表1。

2.2.1氣(qi)相不(bu)确定(ding)度評(ping)定
　　濕(shi)氣流(liu)量計(ji)的氣(qi)相瞬(shun)時流(liu)量相(xiang)對誤(wu)差可(ke)由下(xia)式計(ji)算🥵：

相(xiang)對不(bu)确定(ding)度公(gong)式如(ru)下：

1）由(you)重複(fu)多次(ci)測量(liang)引入(ru)的A類(lei)不确(que)定度(du)分量(liang)由重(zhong)複多(duo)次測(ce)量引(yin)🥵入的(de)不确(que)定度(du)爲：

2）由(you)标準(zhun)表處(chu)壓力(li)測量(liang)Ps所引(yin)入的(de)B類不(bu)确定(ding)度分(fen)量
　　标(biao)準表(biao)處壓(ya)力由(you)絕壓(ya)變送(song)器測(ce)量，該(gai)絕壓(ya)變送(song)器測(ce)量範(fan)圍爲(wei)(0~2)MPa，對應(ying)的輸(shu)出電(dian)流範(fan)圍是(shi)(4~20)mA。該流(liu)量點(dian)的壓(ya)力爲(wei)1.3MPa，對應(ying)輸出(chu)電流(liu)值☎️爲(wei)14.4mA。絕壓(ya)變送(song)器的(de)校準(zhun)證書(shu)中，其(qi)😘擴展(zhan)不确(que)定度(du)爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則(ze)


3）由标(biao)準裝(zhuang)置引(yin)入的(de)B類不(bu)确定(ding)度分(fen)量
　　标(biao)準裝(zhuang)置的(de)氣相(xiang)流量(liang)測量(liang)相對(dui)擴展(zhan)不确(que)定度(du)爲Urel(qs)=0.36%(k=2)，則(ze)

4）壓縮(suo)因子(zi)Z的不(bu)确定(ding)度
　　壓(ya)縮因(yin)子的(de)允許(xu)誤差(cha)是0.01%，按(an)矩形(xing)分布(bu)計算(suan)，則标(biao)準表(biao)處空(kong)🏒氣🚶‍♀️壓(ya)縮因(yin)子和(he)标準(zhun)狀态(tai)下空(kong)氣壓(ya)縮因(yin)子的(de)不☀️确(que)定度(du)爲：

5）标(biao)準表(biao)處溫(wen)度測(ce)量所(suo)引入(ru)的B類(lei)不确(que)定度(du)分量(liang)
　　标準(zhun)表處(chu)溫度(du)由 一(yi)體化(hua)溫度(du)變送(song)器 測(ce)量。由(you)該一(yi)體化(hua)溫度(du)變送(song)器的(de)校準(zhun)證書(shu)可得(de)，其擴(kuo)展不(bu)确定(ding)㊙️度爲(wei)：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則

　　綜(zong)上所(suo)述，在(zai)GVF爲97.5%、0.5qmax的(de)流量(liang)點下(xia)，該濕(shi)氣流(liu)量計(ji)的氣(qi)相誤(wu)差爲(wei)-2.93%，測量(liang)結果(guo)擴展(zhan)不确(que)定度(du)爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液(ye)相流(liu)量的(de)測量(liang)不确(que)定度(du)評定(ding)
　　濕氣(qi)流量(liang)計的(de)液相(xiang)瞬時(shi)流量(liang)測量(liang)，其相(xiang)對誤(wu)差由(you)下式(shi)計算(suan)：

相對(dui)不确(que)定度(du)公式(shi)爲：

1）重(zhong)複多(duo)次測(ce)量所(suo)引入(ru)的A類(lei)不确(que)定度(du)分量(liang)由重(zhong)複多(duo)次測(ce)量引(yin)入的(de)不确(que)定度(du)爲：

2）标(biao)準裝(zhuang)置所(suo)引入(ru)的B類(lei)不确(que)定度(du)分量(liang)
　　查濕(shi)氣兩(liang)相流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置的(de)校準(zhun)證書(shu)可知(zhi)，液相(xiang)🛀🏻測量(liang)相對(dui)擴🚶展(zhan)不确(que)定度(du)爲Urel(qs)=0.22%（k=2），則(ze)

　　因此(ci)，在GVF爲(wei)97.5%，0.5qmax流量(liang)點下(xia)，該濕(shi)氣流(liu)量計(ji)液相(xiang)誤差(cha)爲1.47%，液(ye)相測(ce)量結(jie)果擴(kuo)展不(bu)确定(ding)度爲(wei)Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結(jie)
　　本文(wen)介紹(shao)了廣(guang)泛應(ying)用于(yu)濕氣(qi)流量(liang)計量(liang)領域(yu)的差(cha)🍉壓⭐式(shi)✌️濕氣(qi)兩相(xiang)流流(liu)量計(ji)的原(yuan)理，并(bing)在電(dian)氣與(yu)自動(dong)化工(gong)程學(xue)院的(de)中壓(ya)閉環(huan)濕氣(qi)标定(ding)裝置(zhi)中對(dui)其校(xiao)準，對(dui)該流(liu)量計(ji)的氣(qi)相和(he)液相(xiang)的不(bu)确定(ding)度進(jin)行了(le)評定(ding)。伴随(sui)着工(gong)業技(ji)術的(de)不斷(duan)發展(zhan)及其(qi)對能(neng)源日(ri)🐆益增(zeng)加的(de)需求(qiu)，濕氣(qi)流量(liang)的測(ce)量将(jiang)會越(yue)來越(yue)多地(di)💚出現(xian)在諸(zhu)多的(de)工業(ye)領域(yu)中。濕(shi)氣流(liu)量的(de)計量(liang)🔞踐行(hang)了國(guo)家質(zhi)檢總(zong)局“計(ji)量支(zhi)撐産(chan)業發(fa)展”的(de)理念(nian)，爲今(jin)後開(kai)展相(xiang)關差(cha)壓式(shi)濕氣(qi)流量(liang)計的(de)校準(zhun)工作(zuo)提供(gong)了參(can)考和(he)數據(ju)支持(chi)，并爲(wei)支撐(cheng)國家(jia)以及(ji)區域(yu)經濟(ji)💔發展(zhan)轉型(xing)貢獻(xian)一份(fen)力量(liang)。

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