一、概述

1項(xiàng)目的提出與國內(nèi)外現(xiàn)狀

畢托巴流量計(jì)（以下簡稱流量計(jì)）壓力損失小，節(jié)能效果顯著，在蒸氣計(jì)量中得到越來越多的應(yīng)用。由于流量計(jì)測(cè)出的是管道中心點(diǎn)的介質(zhì)流速，不能直接作為平均流速進(jìn)行流量計(jì)算，必須依據(jù)專用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修正，該數(shù)據(jù)庫來源于清華大學(xué)對(duì)管道流體狀態(tài)三十余年的研究成果，通過對(duì)不同管道狀態(tài)下的流速分布建成多種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停纬梢粋€(gè)龐大數(shù)據(jù)庫，包括不同介質(zhì)、壓力、溫度下的補(bǔ)償，以及管道直管段不足情況下的實(shí)驗(yàn)修正值，因此計(jì)量準(zhǔn)確度高。

目前國內(nèi)外市場(chǎng)測(cè)量蒸氣的流量計(jì)量儀表應(yīng)用較多的是孔板流量計(jì)，該流量計(jì)壓力損失較大，能耗高，因此就需要一種更加適合的流量計(jì)，以滿足蒸氣能源計(jì)量的要求。為了能夠科學(xué)的使用該流量計(jì)在過熱蒸氣上測(cè)量，降低能耗，特立項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)。

2實(shí)驗(yàn)所用裝置概述

蒸氣介質(zhì)實(shí)驗(yàn)采用質(zhì)量法蒸氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，該裝置的不確定度為0.2%（k=2）。最高工作壓力可以達(dá)到絕壓0.8MPa，通過自立閥可調(diào)整實(shí)驗(yàn)所需壓力值，能夠在一定程度上模擬流量計(jì)的實(shí)際使用條件。熱交換器采用螺旋板式換熱器，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、換熱效率高。

空氣介質(zhì)實(shí)驗(yàn)采用音速噴嘴法空氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，該裝置的不確定度為0.5%（k=2）。采用正壓法對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，最高工作壓力可以達(dá)到絕壓0.7MPa，通過自立閥可調(diào)整實(shí)驗(yàn)所需壓力值。

蒸氣裝置和空氣裝置的小口徑校表區(qū)（DN80以下）是通用的，在進(jìn)行空氣和蒸氣介質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，被檢流量計(jì)無需拆裝，僅通過改變流程即可實(shí)現(xiàn)空氣和蒸氣介質(zhì)的切換，避免了因?yàn)榱髁坑?jì)安裝不同對(duì)流量計(jì)計(jì)量性能的影響，徹底消除儀表的安裝誤差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以真實(shí)地體現(xiàn)出介質(zhì)變化對(duì)流量計(jì)性能的影響。

蒸氣、空氣兩套流量標(biāo)準(zhǔn)裝置都具有有效的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核證書及計(jì)量檢定（校準(zhǔn)）證書，標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度、穩(wěn)定性、重復(fù)性符合實(shí)驗(yàn)要求的技術(shù)指標(biāo)，可以證明在標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行檢定、實(shí)驗(yàn)是可信的；所用的溫度、壓力測(cè)量儀表及標(biāo)準(zhǔn)秤、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴都具有有效的計(jì)量檢定合格證書。實(shí)驗(yàn)只用其中的DN50、DN80管路。

圖1  空氣裝置證書

圖2  蒸氣裝置證書

圖3  空氣裝置

圖4  蒸氣裝置

3實(shí)驗(yàn)方案

3.1 驗(yàn)證在氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上直接校準(zhǔn)出的流量系數(shù)在蒸氣計(jì)量中是否適用

用空氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)DN50、DN80各三臺(tái)畢托巴流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，分別確定其流量系數(shù)ɑ，并換算成儀表系數(shù)ki置入到流量計(jì)所配流量積算儀，再用質(zhì)量法蒸氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，驗(yàn)證畢托巴流量計(jì)是否可直接用于蒸氣測(cè)量。 

3.2 相同直管段不同壓力下流量計(jì)計(jì)量誤差比較實(shí)驗(yàn)

使用質(zhì)量法蒸氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，在滿足直管段要求的情況下，選擇DN50、DN80口徑流量計(jì)各兩臺(tái)，分別在絕壓0.6MPa、0.7MPa和0.8MPa下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析壓力變化時(shí)對(duì)流量計(jì)計(jì)量誤差的影響。

3.3 不同直管段相同壓力下流量計(jì)計(jì)量誤差比較實(shí)驗(yàn)

使用質(zhì)量法蒸氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，試驗(yàn)壓力基本保持不變，選擇DN50流量計(jì)兩臺(tái)，分別在前直管段為2D、5D、7D條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；DN80流量計(jì)兩臺(tái)，分別在前直管段為2D、3D、5D條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析不同直管段對(duì)流量計(jì)計(jì)量誤差的影響。

3.4 直管段不滿足要求時(shí)，修正系數(shù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

廠家根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況條件，分別計(jì)算出不同前直管段相應(yīng)的修正系數(shù)，置入流量積算儀，使用質(zhì)量法蒸氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證修正系數(shù)是否準(zhǔn)確。

二、實(shí)驗(yàn)裝置不確定度分析

1 質(zhì)量法蒸氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度分析

1.1換向器的不確定度：裝置的最短測(cè)量時(shí)間為30s，測(cè)量時(shí)流量穩(wěn)定10分鐘。測(cè)量10次，換向器的正、反行程時(shí)間記為t_1i和t_2i，檢定數(shù)據(jù)如下表：

2 標(biāo)準(zhǔn)表法空氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度分析

三、實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)分析

1 驗(yàn)證流量系數(shù)的適用性

根據(jù)JJG640－1994《差壓式流量計(jì)檢定規(guī)程》國家計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定，在正壓法氣體流量裝置上，分別對(duì)DN50、DN80口徑流量計(jì)的流量系數(shù)ɑ進(jìn)行校準(zhǔn)，

1.1 校準(zhǔn)流量計(jì)流量系數(shù)ɑ

1.1.1選取三臺(tái)DN50流量計(jì)，編號(hào)分別為001、002、003，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表1、表2、表3。

表1  001號(hào)流量計(jì)流量系數(shù)