摘要:闡述(shu)了蒸汽計(ji)量現狀以(yi)及标準節(jie)流裝置的(de)誤差來源(yuan)，分⭐析了常(chang)用蒸汽流(liu)量計 存在(zai)的檢定或(huo)校準問題(ti)。在此基礎(chu)上提出了(le)一種鍋爐(lu)主蒸汽流(liu)量計的在(zai)線校核方(fang)法，通過對(dui)工業典型(xing)❤️燃氣鍋爐(lu)🧡系統的分(fen)析建立了(le)水汽質量(liang)平衡方程(cheng)，探讨了在(zai)🐇線校核方(fang)法的理論(lun)可行性。然(ran)後給出了(le)校核時的(de)鍋爐運行(hang)需滿足的(de)穩定工況(kuang)條件以及(ji)在線校核(he)的步驟，分(fen)析了不确(que)定度分量(liang)的來源。該(gai)方法實🔆現(xian)了以精度(du)等級的水(shui)流量爲标(biao)準參考量(liang)，在鍋♍爐運(yun)行中在線(xian)校準主蒸(zheng)汽流量計(ji)示值🈚，提高(gao)飽和蒸汽(qi)流量🥰計測(ce)量精度。與(yu)實驗室檢(jian)定或校準(zhun)相比，鍋爐(lu)主蒸汽在(zai)線校核方(fang)法具有方(fang)便快✏️捷、動(dong)态校準的(de)優點，在保(bao)證儀器性(xing)能、提高經(jing)濟效🔞益方(fang)面可以發(fa)揮重要的(de)作用。
0引言(yan)
　　蒸汽作爲(wei)一種重要(yao)的二次能(neng)源，是熱能(neng)的重要載(zai)體🔅，不僅可(ke)直接參與(yu)生産過程(cheng)的化學反(fan)應，還可以(yi)利用其熱(re)能産生能(neng)量或做功(gong)，具有清潔(jie)環保、能效(xiao)高、可傳輸(shu)等特點，被(bei)廣泛用于(yu)💚當今的工(gong)業生産當(dang)中。蒸汽計(ji)量的準确(que)可靠不僅(jin)能準确反(fan)映用戶能(neng)❤️耗、監控熱(re)能系統的(de)運行狀況(kuang)，且能爲實(shi)現熱能的(de)合理分配(pei)，熱力系統(tong)的最佳運(yun)🌈行，以及用(yong)汽設施的(de)節能降耗(hao)改造提供(gong)可靠的技(ji)術依據，而(er)且也是保(bao)🔞證蒸汽貿(mao)易結算公(gong)⛷️平公正的(de)基礎。因此(ci)，如何确保(bao)蒸汽流量(liang)的準确計(ji)量越來越(yue)受到用能(neng)單位的重(zhong)視，對蒸汽(qi)計量技🔞術(shu)提出🈲了更(geng)高的要求(qiu)⭐。流量儀表(biao)一直以來(lai)就是能源(yuan)計量的重(zhong)要基礎工(gong)具，其使用(yong)💔狀況直接(jie)影響着能(neng)源計量的(de)有效性，如(ru)何對使用(yong)中的流量(liang)❤️儀表進行(hang)計量性能(neng)評價，是當(dang)前能源計(ji)量工作中(zhong)亟待解決(jue)的重要課(ke)題［1］。近幾年(nian)，在線校核(he)😍的方法經(jing)過不斷的(de)🏃研究和推(tui)廣，已經㊙️獲(huo)得了越來(lai)越多的企(qi)業和計量(liang)機構認可(ke)［2－4］。而由于蒸(zheng)汽狀态複(fu)雜和其獨(du)特💜的物理(li)特性使得(de)蒸汽流量(liang)計現階段(duan)很難開展(zhan)在線檢定(ding)和校準的(de)工作，國内(nei)外普遍沒(mei)有可行的(de)解決辦法(fa)。因此，如⛹🏻‍♀️何(he)提高蒸汽(qi)計量的精(jing)🐅度，快速獲(huo)取準确可(ke)⭐靠的測量(liang)數據🔞，有效(xiao)加強蒸汽(qi)計量管理(li)，需🍉要計量(liang)行業給予(yu)更多的關(guan)注。
1蒸汽計(ji)量的現狀(zhuang)
　　目前，蒸汽(qi)計量普遍(bian)使用标準(zhun)節流裝置(zhi)，如 孔闆流(liu)量計 或 渦(wo)街流量計(ji) ，基本都能(neng)滿足蒸汽(qi)計量和檢(jian)測的要求(qiu)［5－7］。雖然蒸汽(qi)計量🈲儀表(biao)都經過出(chu)廠檢驗合(he)格，但安裝(zhuang)到管道上(shang)🐇使用❗一定(ding)時間後，其(qi)計量💃🏻準确(que)性往往發(fa)生偏離。主(zhu)❤️要原因㊙️是(shi)蒸汽流量(liang)計🙇🏻測量介(jie)質與校準(zhun)介質的物(wu)理性質不(bu)♋一緻，且因(yin)部件磨損(sun)、電磁信号(hao)幹擾或安(an)🆚裝偏差、蒸(zheng)汽密度補(bu)償等因素(su)影響，導🈲緻(zhi)運行工況(kuang)👄條件下的(de)儀㊙️表👉系數(shu)與校準給(gei)出的儀表(biao)系數不匹(pi)配，使得蒸(zheng)汽流量計(ji)在現🌍場測(ce)量出現一(yi)定的誤差(cha)［8－11］。雖然對于(yu)部分測量(liang)誤差能夠(gou)進行修正(zheng)或估算，但(dan)偏離狀況(kuang)并不是容(rong)易掌握的(de)。而渦街流(liu)量計，由于(yu)✨其儀表系(xi)數與旋渦(wo)發生體及(ji)管道的形(xing)狀尺寸有(you)🙇🏻關，設計及(ji)标定時的(de)管道條件(jian)與現場管(guan)道往往不(bu)完全吻合(he)，對儀表系(xi)數的影響(xiang)✊較大［12］。
　　目前(qian)我國已在(zai)煙台建立(li)有國家蒸(zheng)汽流量計(ji)量站📧，主要(yao)🈚從附近電(dian)站引入蒸(zheng)汽對蒸汽(qi)流量計進(jin)行校準，使(shi)用的方法(fa)爲冷凝稱(cheng)重法，但是(shi)這種直接(jie)測量法也(ye)存在一定(ding)偏差。其使(shi)用的蒸汽(qi)與實際測(ce)量的蒸汽(qi)介質溫度(du)、壓力都有(you)一定的差(cha)異，譬如校(xiao)準介質壓(ya)力較低，一(yi)般僅達0.3MPa，與(yu)大多數蒸(zheng)汽流量計(ji)的實🐇際工(gong)作壓力存(cun)在差異;蒸(zheng)汽流量計(ji)需要拆卸(xie)送檢，運輸(shu)路途👣較遠(yuan)，一🈲方面影(ying)響企業的(de)正常生産(chan)，另一方面(mian)經過長途(tu)運輸👉的颠(dian)簸後很難(nan)保證校準(zhun)後的✂️儀表(biao)性能不發(fa)生漂移。因(yin)此蒸汽直(zhi)接校準法(fa)不具🤩有很(hen)強的實際(ji)可操作性(xing)。
　　基于上述(shu)現狀，對蒸(zheng)汽流量計(ji)進行在線(xian)校核成爲(wei)一種可📞行(hang)的選項，特(te)别是使用(yong)時間較長(zhang)，或者使用(yong)者一直對(dui)計量值存(cun)疑的流量(liang)計更是如(ru)此。校核的(de)目的在于(yu)用某種可(ke)行🌈的方式(shi)在線檢⭕測(ce)實際流量(liang)，提供一種(zhong)參考，從而(er)可以對在(zai)用流量計(ji)的測量值(zhi)🍉進行對比(bi)分析。介紹(shao)了超聲波(bo)流量計在(zai)線校核蒸(zheng)汽流量計(ji)的方法，并(bing)對一服裝(zhuang)洗染公司(si)的威爾巴(ba)蒸汽流量(liang)計進行♊校(xiao)核，其結果(guo)表明校核(he)的示值誤(wu)差🙇‍♀️在儀表(biao)标明的精(jing)度(1.5%)範圍之(zhi)内，不存在(zai)計量超差(cha)的問題。超(chao)📞聲波流量(liang)計在線校(xiao)核的方法(fa)多用于液(ye)🈚體流量，而(er)對于物理(li)性質特殊(shu)的蒸汽而(er)💜言僅對過(guo)❗熱蒸汽較(jiao)爲有效，對(dui)飽和蒸汽(qi)或濕度較(jiao)大蒸汽時(shi)，便會📱因聲(sheng)能在不同(tong)介質傳遞(di)中的衰減(jian)而受到嚴(yan)重影響，甚(shen)至不能有(you)效讀取數(shu)據。因此這(zhe)種方法應(ying)用範圍有(you)限，且需要(yao)滿足足夠(gou)長穩流段(duan)條件。
　　鑒于(yu)國内暫時(shi)沒有成熟(shu)的在線檢(jian)定或校準(zhun)蒸汽流量(liang)計的👣方法(fa)，探索在線(xian)校核蒸汽(qi)流量計的(de)方法顯得(de)尤爲必要(yao)。
2水汽質量(liang)平衡方程(cheng)
　　一種鍋爐(lu)主蒸汽流(liu)量計的在(zai)線校核方(fang)法，基本思(si)🚶‍♀️路是采💁用(yong)水汽質量(liang)平衡法，提(ti)出以更高(gao)精度等級(ji)的水流量(liang)爲标準參(can)考量㊙️，在鍋(guo)爐運行中(zhong)在線校準(zhun)☎️主蒸汽流(liu)量計示值(zhi)，提高飽和(he)蒸汽流量(liang)計測量精(jing)度。
　　圖1爲工(gong)業常見的(de)燃氣鍋爐(lu)水汽系統(tong)示意圖，所(suo)有蒸汽鍋(guo)爐的給水(shui)均來自一(yi)個給水水(shui)箱，使用電(dian)磁流量🔱計(ji)計量。鍋爐(lu)排污水通(tong)過彙集後(hou)由一電磁(ci)流量計計(ji)量，鍋爐蒸(zheng)汽彙集後(hou)由主蒸汽(qi)流量計計(ji)量♈。

　　該類型(xing)燃氣鍋爐(lu)爲貫流式(shi)，無汽包，給(gei)水從下集(ji)箱進入，在(zai)上升管中(zhong)受熱蒸發(fa)後蒸汽從(cong)上集箱流(liu)出，其蒸發(fa)示意圖🚩如(ru)圖📱2所示。

　　将(jiang)水冷壁上(shang)升管中水(shui)位線與管(guan)壁圍成的(de)介質區域(yu)作爲👉控制(zhi)體!，控制體(ti)的進口介(jie)質爲上升(sheng)管給水Mj，出(chu)口介質✨爲(wei)産生的❗蒸(zheng)汽Mq。并作如(ru)下穩定工(gong)況假設:在(zai)t時間🔆内，鍋(guo)爐運行中(zhong)、汽水系統(tong)各管道中(zhong)流體介質(zhi)連續流動(dong);鍋爐水位(wei)線保持穩(wen)定不變;鍋(guo)爐上集箱(xiang)内壓力恒(heng)⛱️定;下集箱(xiang)的給水壓(ya)力、給水溫(wen)度恒定。則(ze)根據控制(zhi)體汽水質(zhi)量變化🈚可(ke)得如下關(guan)聯㊙️式:

　　式中(zhong):Mj爲給水質(zhi)量流量，kg/s;爲(wei)控制體!内(nei)流體質量(liang)在t時間内(nei)的變化量(liang)，kg/s;Mq爲進入到(dao)水🥵位線上(shang)方，蒸汽出(chu)口管引出(chu)的帶有濕(shi)度的飽🔞和(he)蒸汽質量(liang)流量，kg/s。
　　分析(xi)産汽過程(cheng)可知，鍋爐(lu)運行中，汽(qi)水系統流(liu)體介質連(lian)續流動中(zhong)，屬定壓飽(bao)和蒸汽過(guo)程，飽和蒸(zheng)汽溫度與(yu)飽和水的(de)📧溫度✨均不(bu)變。則t時間(jian)内，控制體(ti)!内生産的(de)蒸汽汽泡(pao)⭕體積和汽(qi)泡密度不(bu)變，即汽泡(pao)質量不變(bian)。水位線不(bu)變時，控制(zhi)體下的總(zong)體積恒定(ding)，且控制體(ti)!内的汽泡(pao)體積不變(bian)，則控制體(ti)!内液态水(shui)體積不變(bian)。又因給水(shui)壓力、給水(shui)溫度、蒸汽(qi)壓力恒定(ding)🤞時，控制體(ti)!内液❤️态水(shui)的密度是(shi)不變的，則(ze)控制體!内(nei)的液态水(shui)質量恒定(ding)。即t時間内(nei)控制體!内(nei)的液态水(shui)質量、汽泡(pao)質量均不(bu)變，即=0。則式(shi)(1)可變換爲(wei):
　　式(2)反應出(chu)鍋爐在某(mou)一穩定不(bu)變的給水(shui)壓力、給水(shui)溫度下，在(zai)☔水位線位(wei)置不變、蒸(zheng)汽壓力恒(heng)定的鍋爐(lu)運行工況(kuang)控制體内(nei)，給水質量(liang)流量與産(chan)生的蒸汽(qi)㊙️質量流量(liang)相等。同理(li)可推斷，若(ruo)控制體擴(kuo)展爲包括(kuo)下集箱、上(shang)升管和上(shang)集箱的控(kong)制體後，由(you)式(2)可得:
V=G0－G1(3)
　　式(shi)中:G0爲給定(ding)時間t内通(tong)過給水流(liu)量計的累(lei)計質量♈流(liu)量🔅，kg;G1爲通過(guo)♊鍋爐排污(wu)水流量計(ji)的累計質(zhi)量流量，kg;V爲(wei)鍋爐主蒸(zheng)汽的累計(ji)質🚩量流量(liang)，kg。
　　式(3)表示在(zai)穩定工況(kuang)控制條件(jian)下，相同時(shi)間裏，一個(ge)以下㊙️集箱(xiang)給水質量(liang)流量爲進(jin)口，以上集(ji)箱蒸汽質(zhi)量流量和(he)排污水量(liang)📱爲出口的(de)閉式連續(xu)流動貫流(liu)式鍋爐汽(qi)水系統，系(xi)統輸送出(chu)的蒸汽質(zhi)量流量等(deng)于進入該(gai)系統的給(gei)♈水質量流(liu)💞量扣除流(liu)🍉出該系統(tong)♊的排污水(shui)質量流量(liang)，這就🌏是穩(wen)定工況🌈控(kong)制條件下(xia)的鍋爐水(shui)汽質量平(ping)衡方程。
3蒸(zheng)汽在線校(xiao)核方法
3.1在(zai)線校核可(ke)行性
　　液态(tai)的水進入(ru)鍋爐後經(jing)過受熱蒸(zheng)發變成汽(qi)态的蒸汽(qi)，僅是水的(de)兩種不同(tong)形态及不(bu)同狀态參(can)數的轉變(bian)，這爲利用(yong)水汽質量(liang)♋平衡方程(cheng)測量鍋爐(lu)主蒸汽流(liu)量計的質(zhi)📞量流量🍓提(ti)供了物質(zhi)條件。因此(ci)，探讨🈚利用(yong)較高精度(du)等級的給(gei)水流量和(he)排污流量(liang)在工業現(xian)場在線校(xiao)準蒸汽流(liu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量計示值(zhi)的方法，在(zai)理論上是(shi)可行的。水(shui)流量測量(liang)技術成熟(shu)、操作方便(bian)、測量精度(du)有保證，可(ke)作爲校核(he)蒸汽的标(biao)準參考。按(an)照校準原(yuan)則，鍋爐給(gei)水流量計(ji)和排污流(liu)量計的精(jing)度等級需(xu)要選擇較(jiao)高等級的(de)流量計。結(jie)合鍋爐現(xian)🌂場，推薦0.5級(ji)的 電磁流(liu)量計 作爲(wei)在線校核(he)标準表使(shi)用，即可滿(man)足校核的(de)需求。
3.2在線(xian)校核條件(jian)
　　工業現場(chang)校核時，爲(wei)了确保校(xiao)核的準确(que)性，鍋爐運(yun)行需要滿(man)足以下條(tiao)件［13］:
1)确保鍋(guo)爐汽水系(xi)統是獨立(li)系統，停止(zhi)化學取樣(yang)水、加📧藥水(shui)🔴等操作。鍋(guo)爐各閥門(men)嚴密無洩(xie)漏;
2)鍋爐工(gong)況參數基(ji)本穩定，避(bi)免較大的(de)波動，如燃(ran)氣供應⛱️穩(wen)💃🏻定，以減少(shao)燃燒調整(zheng)的影響。不(bu)允許出現(xian)幹🚩擾鍋🙇‍♀️爐(lu)工況的🈲任(ren)何操作，如(ru)安全閥啓(qi)跳、鍋爐負(fu)荷調整等(deng)操作。通過(guo)控制系統(tong)聯動，當有(you)排污水流(liu)出變化時(shi)，相👅應提高(gao)給水流量(liang)，确保上升(sheng)管中汽液(ye)界✍️面維持(chi)穩定。鍋爐(lu)主要熱力(li)參數波動(dong)🔴值不超過(guo)表1推薦的(de)允許值🔴。

3.3在(zai)線校核步(bu)驟
　　鍋爐穩(wen)定運行一(yi)段時間後(hou)，同時測量(liang)給水流量(liang)、排⭐污水流(liu)量😘和✂️蒸汽(qi)流量，得到(dao)一定參數(shu)下的給水(shui)流📧量與排(pai)污水流量(liang)之差(G0－G1)與蒸(zheng)汽流量V之(zhi)間的比例(li)系數f，以獲(huo)得蒸汽流(liu)量計🤞的修(xiu)正值V'。如此(ci)通過較高(gao)精度等級(ji)的給水流(liu)量傳遞到(dao)蒸汽流量(liang)計示值，達(da)到在線校(xiao)核目🌈的，校(xiao)核量值🏃傳(chuan)遞示意圖(tu)見圖3。

鍋爐(lu)主蒸汽流(liu)量計在線(xian)校核可分(fen)爲以下三(san)個步驟完(wan)成:
1)根據主(zhu)蒸汽流量(liang)計的量程(cheng)或常用計(ji)量範圍，選(xuan)取多個流(liu)量👉校核點(dian)i。每個流量(liang)點讀取數(shu)據不少于(yu)3次，取平均(jun)值得到每(mei)個流量🏃🏻‍♂️點(dian)的(G0－G1)和V;
2)計算(suan)各流量點(dian)i的比例系(xi)數fi:
fi=(G0i－G1i)/Vi(4)
3)修正蒸(zheng)汽流量示(shi)值。用流量(liang)比例系數(shu)fi拟合修正(zheng)蒸汽流🔞量(liang)計示值。若(ruo)各流量點(dian)的比例系(xi)數fi接近線(xian)性時可按(an)權重求一(yi)個共同的(de)流量比例(li)系數f，修正(zheng)蒸汽流量(liang)計示值。
3.4不(bu)确定度來(lai)源分析
　　考(kao)慮到工況(kuang)參數壓力(li)、溫度的波(bo)動引起介(jie)質密度、流(liu)速⭐的🏒變化(hua)帶來的不(bu)确定度分(fen)量，已包含(han)在介質質(zhi)量🤟流量的(de)重複性條(tiao)件下所得(de)測量列中(zhong)，則主要🐅不(bu)确定度分(fen)量來源如(ru)下:
1)标準表(biao)本身精度(du)等級帶來(lai)的不确定(ding)度分量ubzb;
2)鍋(guo)爐汽水系(xi)統不明洩(xie)漏帶來的(de)不确定度(du)分量uxl;
3)儀表(biao)的測量重(zhong)複性帶來(lai)的不确定(ding)度分量ucfx;
4)上(shang)升管中水(shui)位計讀數(shu)帶來的不(bu)确定度分(fen)量uswj;
5)水位波(bo)動引起的(de)液态水與(yu)蒸汽之間(jian)變化的不(bu)确定度分(fen)量uswb。
　　示值誤(wu)差的各項(xiang)不确定分(fen)量通過查(cha)資料或計(ji)算可得，各(ge)不确定度(du)分量彼此(ci)不相關，則(ze)可得相對(dui)合成标準(zhun)不确定度(du)爲♈:

擴展因(yin)子k=2時的相(xiang)對擴展不(bu)确定度:
Ur=2ur(5)
4結(jie)論
　　針對工(gong)業燃氣鍋(guo)爐主蒸汽(qi)流量計現(xian)場無成熟(shu)的檢定或(huo)🏃‍♂️校準方法(fa)，而實驗室(shi)校準需要(yao)停産拆卸(xie)送檢，企業(ye)普遍對蒸(zheng)汽流量計(ji)計量準确(que)性存疑的(de)現🚶象，提出(chu)了一種針(zhen)對鍋爐主(zhu)蒸🧑🏾‍🤝‍🧑🏼汽流量(liang)計在線校(xiao)核的方法(fa)。此方法是(shi)基于穩定(ding)工況控制(zhi)條件下鍋(guo)爐✍️水汽質(zhi)量平衡方(fang)程，采用⭕精(jing)度等級較(jiao)㊙️高的給水(shui)流👣量和排(pai)污水流量(liang)動态在線(xian)校準主蒸(zheng)汽流量計(ji)示值。鍋爐(lu)主蒸汽流(liu)🏃🏻量計示值(zhi)的在線🌏校(xiao)核可以快(kuai)速判斷工(gong)業現場蒸(zheng)汽計量的(de)正确率，免(mian)去了拆卸(xie)送檢的麻(ma)煩，在保證(zheng)儀器性能(neng)、提高經濟(ji)效益方面(mian)可❤️以發揮(hui)重要的作(zuo)用。

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