畢托巴流量計在過熱蒸氣計量中的應用研究技術報告
一、概述1項目的提出與國內外現狀畢托巴流量計（以下簡稱流量計）壓力損失小，節能效果顯著，在蒸氣計量中得到越來越多的應用。由于流量計測出的是管道中心點的介質流速，不能直接作為平均流速進行流量計算，必須依據專用數據庫進行修正，該數據庫來源于清華大學對管道流體狀態三十余年的研究成果，通過對不同管道狀態下的流速分布建成多種實驗模型，形成一個龐大數據庫，包括不同介質、壓力、溫度下的補償，以及管道直管段不足情況下的實驗修正值，因此計量準確度高。目前國內外市場測量蒸氣的流量計量儀表應用較多的是孔板流量計，該流量計壓力損失較大，能耗高，因此就需要一種更加適合的流量計，以滿足蒸氣能源計量的要求。為了能夠科學的使用該流量計在過熱蒸氣上測量，降低能耗，特立項目實驗。2實驗所用裝置概述蒸氣介質實驗采用質量法蒸氣流量標準裝置，該裝置的不確定度為0.2%（k=2）。最高工作壓力可以達到絕壓0.8MPa，通過自立閥可調整實驗所需壓力值，能夠在一定程度上模擬流量計的實際使用條件。熱交換器采用螺旋板式換熱器，結構簡單、體積小、換熱效率高。空氣介質實驗采用音速噴嘴法空氣流量標準裝置，該裝置的不確定度為0.5%（k=2）。采用正壓法對流量計進行檢測，最高工作壓力可以達到絕壓0.7MPa，通過自立閥可調整實驗所需壓力值。蒸氣裝置和空氣裝置的小口徑校表區（DN80以下）是通用的，在進行空氣和蒸氣介質實驗時，被檢流量計無需拆裝，僅通過改變流程即可實現空氣和蒸氣介質的切換，避免了因為流量計安裝不同對流量計計量性能的影響，徹底消除儀表的安裝誤差，實驗結果可以真實地體現出介質變化對流量計性能的影響。蒸氣、空氣兩套流量標準裝置都具有有效的計量標準考核證書及計量檢定（校準）證書，標準裝置的不確定度、穩定性、重復性符合實驗要求的技術指標，可以證明在標準裝置上進行檢定、實驗是可信的；所用的溫度、壓力測量儀表及標準秤、標準噴嘴都具有有效的計量檢定合格證書。實驗只用其中的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實驗方案3.1 驗證在氣體流量標準裝置上直接校準出的流量系數在蒸氣計量中是否適用用空氣流量標準裝置對DN50、DN80各三臺畢托巴流量計進行校準，分別確定其流量系數ɑ，并換算成儀表系數ki置入到流量計所配流量積算儀，再用質量法蒸氣流量標準裝置進行校準，驗證畢托巴流量計是否可直接用于蒸氣測量。 3.2 相同直管段不同壓力下流量計計量誤差比較實驗使用質量法蒸氣流量標準裝置，在滿足直管段要求的情況下，選擇DN50、DN80口徑流量計各兩臺，分別在絕壓0.6MPa、0.7MPa和0.8MPa下進行實驗，分析壓力變化時對流量計計量誤差的影響。3.3 不同直管段相同壓力下流量計計量誤差比較實驗使用質量法蒸氣流量標準裝置，試驗壓力基本保持不變，選擇DN50流量計兩臺，分別在前直管段為2D、5D、7D條件下進行實驗；DN80流量計兩臺，分別在前直管段為2D、3D、5D條件下進行實驗，分析不同直管段對流量計計量誤差的影響。3.4 直管段不滿足要求時，修正系數驗證實驗廠家根據現場工況條件，分別計算出不同前直管段相應的修正系數，置入流量積算儀，使用質量法蒸氣流量標準裝置進行實驗，驗證修正系數是否準確。二、實驗裝置不確定度分析1 質量法蒸氣流量標準裝置不確定度分析1.1換向器的不確定度：裝置的最短測量時間為30s，測量時流量穩定10分鐘。測量10次，換向器的正、反行程時間記為t1i和t2i，檢定數據如下表：2 標準表法空氣流量標準裝置不確定度分析三、實驗過程及數據分析1 驗證流量系數的適用性根據JJG640－1994《差壓式流量計檢定規程》國家計量檢定規程規定，在正壓法氣體流量裝置上，分別對DN50、DN80口徑流量計的流量系數ɑ進行校準，1.1 校準流量計流量系數ɑ1.1.1選取三臺DN50流量計，編號分別為001、002、003，進行實驗，數據見表1、表2、表3。表1 001號流量計流量系數
