在石油(yóu)、化工、熱電、石化等(děng)廠礦企業裏,采用(yong)着大量的🌐各🙇🏻種♈類(lèi)型蒸汽流量計。由(yóu)于以蒸汽作介質(zhì)對蒸汽流量計實(shí)測檢定難度大、精(jīng)度低🈚、費🏃🏻用高,緻使(shǐ)一些使用蒸汽流(liú)量計的單位,不願(yuan)送出去檢定;而有(you)能力開展這項檢(jiǎn)定業務的單位🐕盡(jin)管很🐉少,就是這很(hěn)少的單位,也因檢(jian)定成本太高,難🛀🏻度(du)又大,也不願開展(zhan)這項業務。造成一(yī)些企業,甚至是一(yi)些技術好的大型(xíng)企業,對蒸汽計量(liàng)管理也存在很多(duo)問題:對蒸汽計量(liàng)儀表僅能修理不(bu)能檢定☔;蒸汽計量(liàng)率低;蒸汽計量儀(yi)表精度低誤⭕差大(da)。這給企業的成🔴本(běn)核算和節能降耗(hao)帶來很大影響。
　　爲(wèi)了改變這種狀況(kuàng),國内外一些有能(néng)力的有關院、所和(he)企業,都在積極投(tóu)資、組織人力研究(jiū)以空氣代替蒸汽(qi),對🏃🏻蒸汽流量計進(jin)行檢定的問題,并(bing)且認定♋這是今後(hòu)的發展方向。但是(shi)研究進展速度不(bú)太理想,我們的蒸(zhēng)汽流量計檢定站(zhàn)從1989年建立🥵以來至(zhi)今尚未拿出滿意(yi)的數據,而從聽說(shuō)有研🥰究此課題(國(guó)外)的以來,至今10多(duo)年了,與外商接觸(chu)談及此問題時,他(ta)們回答仍是說在(zài)研究。當然是由于(yu)保密的原因吧,國(guo)内外的一些研究(jiū)進展較快的單🈲位(wèi),都不願多透露半(bàn)點🈚信息。緻使我們(men)至今尚未見到真(zhēn)正從理論上闡述(shù)利用空氣代替🚶‍♀️蒸(zhēng)汽進行蒸汽流量(liàng)計檢定的任何資(zi)💚料,更談不上有實(shí)測或修正數據供(gòng)推廣應用。這裏談(tan)點個人浮淺的看(kan)法,願它能起到抛(pāo)磚引玉和推波助(zhù)瀾的作用。
　　能不能(néng)用壓縮空氣代替(ti)蒸汽對蒸汽流量(liàng)計進行檢定?能,有(yǒu)什麽理論依據?又(you)是怎樣的代替法(fǎ)呢?
1用壓縮空氣代(dai)替蒸汽對蒸汽流(liú)t計進行檢定的可(ke)能性
　　理論依據就(jiu)是從流體力學角(jiao)度出發,根據相似(sì)原理,兩個💚幾何上(shang)相似的流束,如果(guo)它們的雷諾準數(shù)值相等,即流束在(zài)流體動㊙️力學上是(shì)相似的,這時其流(liú)量(出)系數也是相(xiang)等的。基于這個理(li)論,在對蒸汽流量(liang)計檢定時,設法使(shi)壓縮空氣在管道(dào)内流動的雷諾數(shu)值,等于蒸汽在此(ci)管道内的流動的(de)雷諾數值時,即認(rèn)爲✨兩個流束在流(liu)體🚶‍♀️動力學上是相(xiang)似的,它們的流量(liang)(出)系數也是相等(deng)的,通🧑🏽‍🤝‍🧑🏻過檢測設備(bei)檢測⛹🏻‍♀️,在檢定裝置(zhi)上顯㊙️示出的值也(yě)是相同的,即達到(dào)以壓縮空氣代替(tì)蒸汽的目的。
2計算(suàn)分析
　　如何代替呢(ne)?基于上述原理,爲(wèi)了使空氣和蒸汽(qì)在相同管道内的(de)雷諾數達到相同(tong)的條件,進行計算(suan)分析如下。
根據基(ji)礎數據不同,雷諾(nuo)數計算可采用的(de)計算公式形式🐅(系(xi)數)有所不同。這裏(li)不是求具體雷諾(nuò)數值✊,而是利用其(qi)公式中的某👄項因(yīn)子分析壓縮空氣(qì)與蒸汽之💯間的關(guan)系。
　　據公式eRD一4qm/7r産D知(zhī),在同一個管徑D值(zhi)管道中,幾何相似(sì)的兩流束的雷諾(nuo)數值相同時,可對(dui)上式分子上的質(zhi)量流量💜qm值和分母(mǔ)⭐的動力粘度産值(zhi)分析(二值爲常數(shu)),兩者都是👌可變化(hua)的,但是qm值是可人(ren)爲規定的數,而動(dòng)力粘度産值才是(shi)與兩種氣體固有(you)的性質♍有關的參(cān)數,當然它是随🏒操(cao)作條件變化而變(biàn)化的,但是相同條(tiao)件下,不同氣體,粘(zhan)度産值不同,雷諾(nuò)數計算值就不同(tóng),因此粘度産值成(chéng)了分析雷諾數的(de)關鍵。
　　粘度産值的(de)求取方法,有查圖(tú)法和計算法。查圖(tu)法一般人爲視差(cha)較大,而計算方法(fa)人爲誤差較小。何(hé)💃況布朗利和威爾(er)克對赫希菲爾德(de)方程進行修正後(hòu),提出的低壓氣體(tǐ)粘🔴度方程式,正适(shi)用于我們檢㊙️定裝(zhuang)置,一㊙️般檢定裝置(zhi)在檢定過程中,系(xi)⁉️統的壓力都不高(gāo),都屬于低壓範疇(chou)的,所以對于低壓(ya)氣體—壓縮空氣和(he)蒸♉汽的粘度産值(zhí)可采用該方程式(shi)進行🚩計算,即

　　由上(shàng)述可知,應先确定(ding)檢定裝置所采用(yong)的壓縮空氣⭐和過(guò)熱蒸汽的操作溫(wēn)度條件,才可計算(suàn)。
　　根據石化流量計(jì)量檢定站的情況(kuàng),确定壓縮空氣的(de)💃操作溫度爲20℃,即爪(zhǎo)=20+273·15=293.15(K)。而蒸汽采用微過(guò)熱蒸汽,具體操作(zuò)🔞條件是:操作壓力(li)爲絕壓P絕=gkgfc/m名(注:可(ke)查的标準和工具(jù)書的表😄格中所涉(shè)及到的壓力、粘度(du)、密度等都是舊單(dān)位制,雖然均可以(yǐ)換算爲新單位制(zhi),考慮此文隻是論(lun)證以壓縮空氣代(dài)替蒸汽進行蒸汽(qì)流量計檢定的道(dào)理,若轉換爲法定(ding)計量單位時,篇幅(fu)要加長,不🌂利于說(shuō)明間題。何況實際(ji)應用時,在此結果(guǒ)的基礎上轉換即(ji)可,結果是一樣的(de)。因此,此文中均未(wèi)采用法定計量單(dan)位),過熱溫度爲190℃(飽(bao)和溫度爲174.5℃),即

　　通過(guò)粘度計算結果表(biǎo)明,空氣和蒸汽在(zai)限定的操作溫㊙️度(dù)條件下,空氣的粘(zhan)度比蒸汽的粘度(dù)大。

　　這裏先按保持(chi)體積量相同分析(xī)—可稱等體積法。已(yǐ)知蒸汽的操作條(tiao)件,即P絕=gkgf/cm2(Ikgf/ cm2=0.1MPa,下同),Tf=190℃，它的(de)密度由查表得知(zhī)ρ汽=4.3687kg/m3，所以空氣的密(mì)度爲

　　即當檢定蒸(zheng)汽流量計時,本想(xiang)在操作絕壓爲P絕(jue)=9(kgf/ cm2),操作溫度爲190℃的過(guò)熱蒸汽條件下檢(jiǎn)定,若改用壓縮空(kōng)氣代替,按等體積(jī)法計算出,當空氣(qi)操作溫度爲20℃時,其(qi)操作壓力P絕=4.3647(kgf/ cm2)。
　　(或将(jiang)空氣視爲理想氣(qì)體,由理想氣體方(fang)程式pv=RT得知壓力與(yu)密🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度、溫度等的關(guan)系式爲

　　兩種計算(suàn)結果約有萬分之(zhi)五的誤差,這是正(zheng)常的,可以☎️認爲是(shì)空氣及蒸汽數據(ju)表本身的精度及(jí)計算公式本身的(de)精度等原🌈因所造(zào)成的。)
　　若保持密度(du)ρ值相同—可稱等密(mi)度法。爲達到qm氣=ρ汽(qì),在ρ汽=ρ汽=4.3687(kg/m3)的條件下(xia),V氣/V汽=1.16546,即此時空氣(qi)的體積流量應比(bi)蒸汽✉️流量增大爲(wei)1.14566倍。此時的空氣操(cao)作壓力可從空🙇🏻氣(qi)密度表_匕用内插(cha)法計算求出,也可(ke)用氣體方程式求(qiu)出。根據理想氣體(tǐ)的壓力與密度、溫(wen)度等的關系計算(suan),此時的空氣操作(zuò)壓力爲

　　若已知蒸(zhēng)汽流量計的現場(chang)運行條件,直接用(yong)現場蒸汽實際運(yùn)😘行條件,如其操作(zuò)壓力P絕=4(kgf/cm2),操作溫度(dù)爲150℃(此壓🚶力下的飽(bao)✌️和溫度爲143℃)時,可用(yòng)上述方法求出操(cāo)作溫度爲20℃時壓縮(suō)空氣☂️的操作壓力(lì),計算如下。
首先按(an)上述方法計算出(chu)此操作條件下的(de)蒸汽粘度。

　　(kgf/cm2)。在此操(cao)作狀态下,由于qm=Vρ, ρ值(zhi)不變,欲想達到ReD氣(qi)=ReD汽,且qm氣/qm汽=1.2716條件,v值(zhi)❤️體積量應增大爲(wei)原來量的1.2716倍。
　　通過(guo)上述計算可知,蒸(zheng)汽的壓力、溫度不(bú)同,所對應的壓縮(suo)空氣的操作壓力(lì),在操作溫度一定(ding)的前題下(室溫)是(shi)不同🈲的。也可說,現(xiàn)場蒸汽運行條件(jian)盡管千差萬别,隻(zhi)要知道被⛹🏻‍♀️檢定的(de)蒸汽流🈲量計現場(chang)運🔅行的操作壓力(lì)、溫度等條件,如果(guǒ)以壓縮⭐空氣作介(jiè)質檢定蒸汽🐉流量(liàng)計時,都😍可以求出(chū)其對應的操作⚽壓(yā)力和溫度條件。
　　無(wú)論是用蒸汽流量(liàng)計現場運行條件(jian),求出壓縮空☀️氣的(de)操作條件,進行蒸(zheng)汽流量計的檢定(dìng),還是用蒸汽流量(liàng)計檢定裝置設計(ji)的蒸汽運行條件(jiàn),求出的壓縮空氣(qì)操作條件,進行蒸(zheng)汽流量計檢定(從(cóng)檢定誤差等方🧑🏾‍🤝‍🧑🏼面(mian)分析,兩種方法各(ge)有利弊),都🥵存在一(yi)個在實驗室條件(jiàn)下檢定後,如何轉(zhuǎn)換到💜現場操作條(tiao)件下運行的儀表(biao)誤差問題。
3誤差的(de)消除
　　爲了适應上(shang)述轉換,檢定記錄(lù)表時,應增加如下(xià)内☂️容🌐,如下🔴表所示(shi)。
從表中可以看出(chu),我們前面論證的(de)計算實質是将b值(zhi)轉🔴換爲。值🌈,檢定後(hou)得到。1一。值後還需(xū)再進一步轉換。
　　第(di)一步是将C值轉換(huàn)爲修正後的蒸汽(qi)流量d值。這個轉換(huàn)過程,實🔴際是将常(cháng)溫20℃下的量轉換爲(wei)對應蒸汽條件(溫(wen)度)下的量,因爲這(zhe)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼兩種狀态溫度相(xiàng)差較大,會給不同(tóng)類型、不同材質的(de)蒸汽流量計,造成(cheng)不同的影響,即産(chan)生的誤差不同。對(duì)于孔闆差壓式流(liu)量計,孔闆的孔徑(jing)受熱膨脹,孔徑變(bian)爲D=D20·〔1+λD(t-20)〕;而⛱️對夾裝式渦(wō)街蒸汽流量計,可(ke)采用K修=K〔1一λD(t一20)〕式。故(gù)依據此原理來進(jìn)行計算修正這部(bu)分誤差。而分流㊙️旋(xuán)翼式等蒸汽流量(liang)計,應通過大量的(de)實踐數據,找出🈲正(zheng)确的修正系數或(huo)修正公式。這項工(gōng)作可以邊實踐邊(biān)積累,先找出粗的(de)(誤差較大)系數應(ying)用,以後再進一步(bu)作細♊緻工作,最後(hòu)找出正确的修正(zheng)因子,使理論上對(duì)應🈲的c值,很容易地(di)轉換爲真實條件(jiàn)下的蒸汽量d值。

　　第(di)二步是将修正後(hòu)的蒸汽量d值轉換(huan)爲現場運行條件(jian)下的蒸汽流量qm值(zhi)。
　　如果檢定蒸汽流(liú)量計的壓縮空氣(qi)的運行條件,是在(zài)現🌂場實際操作條(tiao)件下推算出來的(de),流量計檢定後轉(zhuǎn)💚換到📞第一🛀🏻步d值即(jí)可,d值也即是現場(chang)運行條件蒸汽量(liàng)🌍qm值。如果壓縮空氣(qi)運行條件是由蒸(zheng)汽流量計檢定裝(zhuang)📧置、的固定的蒸汽(qì)條件推算出✏️來的(de),還需要這第二步(bù)轉換。這個轉換可(ke)采用密度校正系(xì)數法進行修正。
4結(jié)論
　　采用壓縮空氣(qi)代替蒸汽檢定蒸(zheng)汽流量計,其意義(yì)😘重💁大,難度亦大。其(qi)檢定誤差分析也(ye)是難題之一,因它(tā)涉及的因素、環節(jiē)多,需📱作專題探讨(tǎo)。

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