摘要(yào)：伴随着工業技(ji)術的不斷發展(zhan)，濕氣流量的測(cè)量🈲日益增多，濕(shi)氣流量計的校(xiao)準工作日益迫(pò)切，亟待解決。本(běn)文介紹了在濕(shi)🔞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(dòng)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(hòu)開展相關流量(liang)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(yi)👉增多地出現在(zai)許多工業領域(yu)中，如：天然氣、石(shí)油開采過程中(zhōng)産生的天然氣(qì)和水混合的濕(shi)氣；沸點較低的(de)液體輸送中産(chan)生的濕氣；核電(dian)廠、熱電廠中氣(qi)化單元産生的(de)濕氣等。所謂濕(shi)氣，是指在總流(liu)體混合物中，氣(qi)體體積在95%以上(shang)的氣液兩相流(liu)。液體是存在于(yu)濕氣中的一種(zhong)介質，或者是多(duo)種介🈲質，其以遊(yóu)離狀态存在。例(lì)如，水以及液态(tai)的其它化合物(wu)等。它是普遍存(cun)在于工業應用(yòng)中以及自然界(jie)❌中的流動現象(xiàng)[1,2]。尤其在氣田開(kai)♌采過程中，天然(ran)氣總♋是伴随着(zhe)液态烴、水蒸氣(qi)等一起産出，濕(shi)氣計量的精度(dù)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(xi)息相關。因此，越(yuè)來越多的公司(si)和研究機構開(kāi)始重視濕氣的(de)計量精度。
1差壓(yā)式濕氣兩相流(liú)流量計
　　基于差(cha)壓原理的濕氣(qì)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(xing)天然氣跨國✨公(gong)司資助相關國(guó)家的實驗室開(kāi)展針對油氣田(tian)中濕氣計量技(ji)術的研究[3]。其中(zhong)，在濕氣🔴流量的(de)計量領域取得(dé)重大突破，其研(yán)究的相關設備(bei)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(cong)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(xing)研究，爲進一步(bù)研究濕氣中包(bao)含的💯氣體和液(ye)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(jì)，廣泛應用于濕(shi)氣的計量，可實(shí)現氣相、液🔆相流(liú)📧體的計量。氣相(xiàng)部分的測量是(shì)基于差壓原理(lǐ)的節流裝置，以(yi)其簡單的結構(gòu)、較高的可靠性(xìng)、低廉的成本、便(biàn)捷的維護且具(jù)有較㊙️高的精度(du)🔴等優勢，被廣🌈泛(fan)應用于兩相流(liu)的工作環境中(zhong)，并能滿足其他(tā)較多測量環境(jing)的需要，工作狀(zhuang)态穩❌定且可靠(kào)。液相部分采用(yong)射線、微波、電容(róng)、差壓、電導等方(fang)法，實現體積含(han)液率的測量，同(tóng)時結合液體密(mì)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(yè)兩相流量的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計(ji)量。

　　流(liu)量計常見的兩(liang)種工作原理示(shì)意圖如圖1和圖(tú)2所示。
　　其中，體積(ji)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(gōng)況條件下，液體(ti)體積流量與總(zǒng)⁉️體積㊙️流量之比(bi)；體積含氣率（GVF）：工(gong)況條💰件下，氣❤️體(ti)體積流量與總(zǒng)體積流量之比(bǐ)。

2差壓式濕氣兩(liǎng)相流流量計的(de)校準
2.1實驗裝置(zhi)
　　該裝置基于标(biao)準表法，由介質(zhi)源、混合器、計量(liang)管道、水平環管(guan)實驗管段、垂直(zhí)井筒實驗管段(duàn)、分離裝置和計(ji)算機控制系統(tǒng)等部分組成。差(chà)壓式濕氣兩相(xiàng)💘流實驗是在水(shui)💔平環管實驗管(guan)段上進⛷️行的，實(shí)驗系統如圖3所(suo)示。該裝置😘的測(ce)量範圍爲：水，（0～16）m3/h；氣(qì),(0~1000)m3/h;測量不确定度(du)爲:水介🈲質0.22%(k=2);空氣(qì)介質🔅0.36%(k=2)。

　　實驗中所(suo)使用的兩相介(jie)質分别爲水和(he)壓縮空氣。水是(shi)由一台❓離心泵(bèng)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(kōng)氣壓縮機産生(shēng)，經冷幹機脫水(shui)降溫💋後，輸入至(zhi)💃🏻兩個儲氣罐中(zhong)，儲氣罐的容積(jī)均爲6m3。在計量管(guǎn)段和儲氣罐之(zhi)間配備有穩壓(ya)閥，以♋保證實驗(yàn)期間💁氣流的工(gong)作壓🤞力相對穩(wen)定。水和空氣經(jīng)引射器混合後(hòu)，通入實驗管段(duan)。實驗過程中，濕(shi)氣經氣液分離(li)罐分離，空氣經(jīng)放氣閥門🍓排放(fàng)，水則繼續流入(ru)儲水罐實現循(xun)環使用。整個實(shí)驗過程中的數(shu)據采集和控🧡制(zhi)在工控機中完(wan)成。
2.2 校準實驗及(jí)其不确定度評(píng)定
　　 被校準流量(liàng)計選用的差壓(ya)式濕氣流量計(jì)，型号爲DN80(A)-0.55，流量範(fàn)圍（0～200）；m3/h，其原理圖如(rú)圖4所示。

　　選取0.5qmax、GVF爲97.5%流(liu)量測試點作爲(wèi)不确定度評定(dìng)的案例進行🌍分(fen)析，在該點下将(jiāng)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(bú)确定度評定
　　濕(shi)氣流量計的氣(qi)相瞬時流量相(xiang)對誤差可由下(xia)式計算：

相對不(bú)确定度公式如(rú)下：

1）由重複多次(cì)測量引入的A類(lèi)不确定度分量(liang)由重複多次測(ce)👨‍❤️‍👨量引入的不确(que)定度爲：

2）由标準(zhǔn)表處壓力測量(liang)Ps所引入的B類不(bu)确定度分量🆚
　　标(biao)準表處壓力由(yóu)絕壓變送器測(cè)量，該絕壓變送(sòng)器測量範圍爲(wei)(0~2)MPa，對應的輸出電(dian)流範圍是(4~20)mA。該流(liú)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(shu)中，其擴展不确(què)定度爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則


3）由标(biāo)準裝置引入的(de)B類不确定度分(fèn)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(suo)因子Z的不确定(dìng)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(kōng)📱氣壓縮因子和(hé)标準狀态下空(kong)氣壓縮因子📐的(de)不确定🌈度爲：

5）标(biao)準表處溫度測(cè)量所引入的B類(lei)不确定度分量(liàng)
　　标準表處溫度(dù)由 一體化溫度(dù)變送器 測量。由(yóu)該一體化溫度(du)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(xia)，該濕氣流量計(jì)的氣相誤差♌爲(wei)-2.93%，測量結果擴展(zhǎn)不确定度爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液(yè)相流量的測量(liang)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(du)公式爲：

1）重複多(duō)次測量所引入(rù)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(dù)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(ji)液相誤差爲1.47%，液(yè)相測量結果擴(kuò)展不确定度爲(wei)Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結
　　本文介紹(shào)了廣泛應用于(yu)濕氣流量計量(liàng)領域的差壓式(shì)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(liu)量計的氣相和(he)液相的不确定(ding)度進行了評定(dìng)。伴随着工業技(ji)術的不斷發展(zhǎn)及其對能源日(ri)益增加的需求(qiú)，濕氣流量的測(cè)量将會越來越(yue)多地💃🏻出現在諸(zhu)多的工業領域(yù)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(jīn)後開展相關差(chà)壓式濕氣流量(liang)計的校準💜工作(zuo)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(fèn)力量。

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