摘要：伴随(sui)着工業技(ji)術的不斷(duàn)發展，濕氣(qì)流量的測(ce)量日益㊙️增(zeng)多，濕氣流(liu)量計的校(xiao)準工作日(ri)益迫切，亟(ji)待解決。本(ben)❤️文介紹了(le)在濕氣流(liu)量計量領(ling)域中廣泛(fàn)應用的差(chà)壓式濕氣(qì)兩相流流(liú)量計 的原(yuán)理，并自動(dong)化工程學(xue)院的中壓(ya)閉環濕氣(qì)标定🔴裝🐕置(zhì)中對其進(jin)行了校準(zhǔn)，對該流量(liàng)計的氣相(xiang)和液相的(de)不确定度(dù)進行⚽了評(píng)定，爲今後(hòu)開展相關(guan)流量計的(de)校準工作(zuo)提供了😄參(cān)考和數據(jù)支持。
0引言(yán)
　　近年來，伴(ban)随着工業(ye)技術的不(bu)斷發展，濕(shī)氣流量的(de)測量日益(yi)增❗多地出(chu)現在許多(duō)工業領域(yù)中，如：天然(ran)氣、石油開(kāi)㊙️采過程中(zhong)産生的天(tian)然氣和水(shuǐ)混合的濕(shī)氣；沸點較(jiào)低的液體(ti)輸送中産(chan)❄️生的濕氣(qì)；核電廠、熱(re)電廠中氣(qì)化單元産(chan)♉生的濕氣(qi)等。所謂濕(shī)🌈氣，是指在(zài)💋總流體混(hun)合物中，氣(qì)體體積在(zài)95%以上的氣(qi)液兩相流(liu)。液體是存(cun)在于濕氣(qì)中的一種(zhǒng)介質，或者(zhe)是多種介(jiè)質，其以遊(yóu)離狀态存(cún)在。例如，水(shui)以及🐪液态(tài)的其它化(hua)合物等。它(tā)是普遍存(cún)💰在于工業(yè)應用中以(yǐ)✉️及自然界(jiè)中的流動(dòng)現象[1,2]。尤其(qi)在氣田開(kāi)采過程中(zhōng)，天然氣總(zong)⛷️是伴随着(zhe)液态烴、水(shui)蒸氣等一(yī)起産出，濕(shī)氣計量的(de)精度與開(kai)采方的經(jīng)濟效益和(he)對氣井的(de)産出能力(li)的了解程(cheng)度息息相(xiàng)關。因此，越(yue)🌈來越多的(de)公司和研(yan)究機構開(kai)始重視濕(shi)氣的計量(liang)精度。
1差壓(yā)式濕氣兩(liang)相流流量(liang)計
　　基于差(cha)壓原理的(de)濕氣流量(liang)測量最早(zǎo)始于20世紀(jì)中期，在20世(shi)💯紀90年代初(chu)，伴随着歐(ōu)洲的北海(hǎi)區域油氣(qì)田🌈的開發(fā)，大型天然(ran)氣跨國公(gong)司資助相(xiàng)關國家的(de)實驗室開(kai)展針對油(yóu)氣田中濕(shi)氣計量技(ji)術的研究(jiu)[3]。其‼️中，在濕(shi)氣流量的(de)計🔞量領域(yù)取得重大(da)突⛷️破，其研(yán)究🏒的相關(guān)設備在濕(shi)氣流量的(de)計量過程(chéng)❓中具有精(jing)度高、穩定(ding)性好等特(te)點。從而系(xi)統地開展(zhǎn)了對如噴(pen)嘴、 孔闆流(liu)量計 和錐(zhui)形流量計(ji)爲代表的(de)典型差壓(yā)原理流量(liàng)計的濕氣(qì)計量特性(xìng)研究，爲進(jìn)一步研究(jiū)濕氣中包(bao)含的氣體(ti)和液體體(tǐ)積奠定了(le)基礎。
　　以差(cha)壓式的節(jie)流裝置爲(wei)測量流量(liang)的基本單(dan)元的⛱️差壓(yā)式濕氣流(liu)量計，廣泛(fan)應用于濕(shī)氣的計量(liang)，可實現氣(qi)♌相、液相流(liú)體的計量(liàng)。氣相部分(fen)的測量是(shi)基于差壓(yā)原理的節(jiē)流裝置，以(yi)其簡單的(de)結構、較高(gao)的可靠性(xing)、低廉🍉的成(cheng)本、便捷的(de)維護且具(jù)有較高的(de)精度等優(you)勢，被廣泛(fàn)應用于兩(liang)☁️相流的工(gong)作環境中(zhōng)，并能滿足(zu)其他較多(duō)測量環境(jìng)的需要，工(gong)作狀态穩(wěn)定且可靠(kao)。液相部分(fèn)采用射線(xian)❄️、微波、電容(rong)、差壓、電導(dao)等方法，實(shí)現體積含(hán)液率的測(cè)量，同時結(jié)合液體密(mi)度和氣體(tǐ)組分等參(can)數，可以✂️實(shí)現氣相流(liu)量的測量(liàng)🐅，以及💛氣液(ye)兩相流量(liàng)的計量。

　　流(liú)量計常見(jian)的兩種工(gōng)作原理示(shi)意圖如圖(tú)1和圖2所示(shi)‼️。
　　其中，體積(jī)含氣率和(he)體積含液(yè)率是兩個(gè)濕氣計量(liang)中的兩個(ge)重💛要參數(shu)。體積含液(yè)率（LVF）：工況條(tiao)件下，液體(ti)❌體積🛀🏻流量(liang)與總體積(ji)🌍流量之比(bǐ)；體積含氣(qi)率（GVF）：工況條(tiáo)件下，氣體(ti)體積🌈流量(liang)與⭐總體積(jī)流量之🤞比(bi)。

2差壓式濕(shi)氣兩相流(liu)流量計的(de)校準
2.1實驗(yan)裝置
　　該裝(zhuang)置基于标(biao)準表法，由(you)介質源、混(hùn)合器、計量(liàng)管道、水平(ping)環管實驗(yan)管段、垂直(zhí)井筒實驗(yàn)管段、分離(lí)裝置和計(ji)算機控制(zhi)系統🤟等部(bù)分組成。差(cha)壓式濕氣(qì)兩相流實(shi)驗⁉️是在水(shuǐ)平環管👄實(shi)驗管段上(shang)進行的，實(shí)驗系統如(rú)圖3所示。該(gāi)裝置的測(ce)量範圍爲(wei)：水，（0～16）m3/h；氣☎️,(0~1000)m3/h;測量(liang)不确定度(du)爲:水介質(zhi)0.22%(k=2);空氣介質(zhi)0.36%(k=2)。

　　實驗中所(suo)使用的兩(liǎng)相介質分(fèn)别爲水和(hé)壓縮空氣(qi)🏃🏻。水是由一(yī)台離心泵(beng)輸入至穩(wen)壓水塔中(zhong)，采用水塔(tǎ)的自行溢(yì)🏃🏻‍♂️流的方式(shì)爲實驗系(xi)統提供穩(wen)定的液相(xiang)工作壓力(lì)；空氣由兩(liang)台空氣壓(ya)縮機産生(shēng)，經冷幹機(jī)脫水降溫(wen)後，輸入至(zhì)兩個儲氣(qi)罐中，儲氣(qì)罐的容積(jī)均爲6m3。在計(jì)量管段和(hé)儲氣罐之(zhi)間配備有(yǒu)穩壓閥，以(yǐ)📞保證實驗(yan)期間氣流(liu)的工作壓(yā)力相對穩(wen)定。水和空(kōng)氣經引射(she)器混合後(hou)，通入實驗(yàn)管段💔。實驗(yàn)過程中，濕(shi)氣經氣液(yè)分離罐分(fèn)離，空氣經(jīng)放氣閥門(men)排放，水則(ze)繼續流入(ru)儲水罐實(shi)現循環使(shi)用。整個實(shí)驗過程中(zhōng)的數據采(cai)集和控制(zhì)在工控機(jī)中完成。
2.2 校(xiào)準實驗及(ji)其不确定(ding)度評定
　　 被(bei)校準流量(liàng)計選用的(de)差壓式濕(shi)氣流量計(jì)，型号爲DN80(A)-0.55，流(liú)量範圍（0～200）；m3/h，其(qi)原理圖如(rú)圖4所示。

　　選取(qǔ)0.5qmax、GVF爲97.5%流量測(cè)試點作爲(wèi)不确定度(dù)評定的案(an)例進🤟行💋分(fèn)析，在該🆚點(dian)下将濕氣(qi)流量計測(ce)量3次，其校(xiao)準結果見(jian)表1。

2.2.1氣相不(bu)确定度評(píng)定
　　濕氣流(liu)量計的氣(qi)相瞬時流(liú)量相對誤(wu)差可由下(xià)式計算：

相(xiàng)對不确定(dìng)度公式如(rú)下：

1）由重複(fú)多次測量(liàng)引入的A類(lei)不确定度(du)分量由重(zhong)複多次測(ce)量🏃‍♂️引⭐入的(de)不确定度(dù)爲：

2）由标準(zhun)表處壓力(li)測量Ps所引(yǐn)入的B類不(bu)确定度分(fen)量
　　标準表(biǎo)處壓力由(yóu)絕壓變送(sòng)器測量，該(gāi)絕壓變送(song)器測量👄範(fan)圍爲(0~2)MPa，對應(yīng)的輸出電(dian)流範圍是(shi)(4~20)mA。該流量點(diǎn)的壓力爲(wei)1.3MPa，對☀️應輸出(chū)電流值爲(wèi)14.4mA。絕壓變送(sòng)器的校準(zhun)證💘書中，其(qí)擴展不确(què)定度爲U(Ps)=0.004(mA)（k=2），則(ze)


3）由标準裝(zhuāng)置引入的(de)B類不确定(dìng)度分量
　　标(biao)準裝置的(de)氣相流量(liang)測量相對(duì)擴展不确(que)定度爲Urel(qs)=0.36%(k=2)，則(zé)

4）壓縮因子(zǐ)Z的不确定(dìng)度
　　壓縮因(yīn)子的允許(xǔ)誤差是0.01%，按(àn)矩形分布(bu)計算，則标(biāo)準表處🥰空(kōng)氣💘壓縮因(yin)子和标準(zhun)狀态下空(kōng)氣壓縮因(yīn)子的不确(que)定度爲：

5）标(biao)準表處溫(wen)度測量所(suǒ)引入的B類(lèi)不确定度(dù)分量
　　标準(zhun)表處溫度(dù)由 一體化(hua)溫度變送(song)器 測量。由(you)該一體化(hua)溫度變送(song)器的校準(zhun)證書可得(dé)，其擴展不(bú)确定🐉度爲(wei)：U(Ts)=0.1(℃)(k=2)，則

　　綜上所(suo)述，在GVF爲97.5%、0.5qmax的(de)流量點下(xià)，該濕氣流(liu)量計的氣(qì)相誤差爲(wèi)-2.93%，測量結果(guo)擴展不确(que)定度爲：Up(g)=0.38%（k=2）。
2.2.2液(yè)相流量的(de)測量不确(que)定度評定(ding)
　　濕氣流量(liang)計的液相(xiang)瞬時流量(liàng)測量，其相(xiàng)對誤差由(you)下式計算(suàn)：

相對不确(què)定度公式(shi)爲：

1）重複多(duo)次測量所(suǒ)引入的A類(lei)不确定度(du)分量由重(zhòng)複多次測(cè)量引入的(de)不确定度(du)爲：

2）标準裝(zhuāng)置所引入(rù)的B類不确(què)定度分量(liang)
　　查濕氣兩(liang)相流量标(biao)準裝置的(de)校準證書(shu)可知，液相(xiang)測量相對(duì)☁️擴展不确(que)定度爲Urel(qs)=0.22%（k=2），則(zé)

　　因此，在GVF爲(wei)97.5%，0.5qmax流量點下(xia)，該濕氣流(liu)量計液相(xiàng)誤差爲1.47%，液(ye)相測量結(jié)🈲果擴展不(bú)确定度爲(wei)Up(l)=0.454%（k=2）。


3總結
　　本文(wen)介紹了廣(guang)泛應用于(yu)濕氣流量(liàng)計量領域(yu)的差壓式(shì)濕氣兩相(xiàng)流流量計(jì)的原理，并(bing)在電氣與(yu)自動化工(gōng)程學院的(de)中壓閉環(huán)濕氣标定(dìng)裝置中對(dui)其校準，對(duì)該流量計(jì)的氣相㊙️和(hé)液相🏃‍♀️的不(bu)确定度進(jìn)行了評定(dìng)。伴随着工(gong)業技術的(de)不斷👨‍❤️‍👨發展(zhǎn)及其對能(neng)源日益增(zēng)加的需求(qiú)，濕氣流量(liang)🔴的測量将(jiāng)會⛱️越來越(yue)多地♍出現(xiàn)在諸多的(de)工業領域(yù)中。濕氣流(liú)量的計量(liang)踐行了國(guo)家質檢總(zǒng)局“計量支(zhi)撐産業發(fā)展”的理念(nian)，爲今後⛱️開(kāi)展相關差(cha)壓式濕氣(qì)流量計的(de)校⚽準工作(zuò)提供了參(cān)考和數據(jù)支持，并爲(wèi)支撐國家(jia)以及區域(yu)經濟發展(zhan)轉型貢獻(xian)一份力量(liàng)。

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