毕托巴流量计在过热蒸气计量中的应用研究技术报告

一、概述1项目的提出与国内外现状毕托巴流量计（以下简称流量计）压力损失小，节能效果显著，在蒸气计量中得到越来越多的应用。由于流量计测出的是管道中心点的介质流速，不能直接作为平均流速进行流量计算，必须依据专用数据库进行修正，该数据库来源于清华大学对管道流体状态三十余年的研究成果，通过对不同管道状态下的流速分布建成多种实验模型，形成一个庞大数据库，包括不同介质、压力、温度下的补偿，以及管道直管段不足情况下的实验修正值，因此计量准确度高。目前国内外市场测量蒸气的流量计量仪表应用较多的是孔板流量计，该流量计压力损失较大，能耗高，因此就需要一种更加适合的流量计，以满足蒸气能源计量的要求。为了能够科学的使用该流量计在过热蒸气上测量，降低能耗，特立项目实验。2实验所用装置概述蒸气介质实验采用质量法蒸气流量标准装置，该装置的不确定度为0.2%（k=2）。最高工作压力可以达到绝压0.8MPa，通过自立阀可调整实验所需压力值，能够在一定程度上模拟流量计的实际使用条件。热交换器采用螺旋板式换热器，结构简单、体积小、换热效率高。空气介质实验采用音速喷嘴法空气流量标准装置，该装置的不确定度为0.5%（k=2）。采用正压法对流量计进行检测，最高工作压力可以达到绝压0.7MPa，通过自立阀可调整实验所需压力值。蒸气装置和空气装置的小口径校表区（DN80以下）是通用的，在进行空气和蒸气介质实验时，被检流量计无需拆装，仅通过改变流程即可实现空气和蒸气介质的切换，避免了因为流量计安装不同对流量计计量性能的影响，彻底消除仪表的安装误差，实验结果可以真实地体现出介质变化对流量计性能的影响。蒸气、空气两套流量标准装置都具有有效的计量标准考核证书及计量检定（校准）证书，标准装置的不确定度、稳定性、重复性符合实验要求的技术指标，可以证明在标准装置上进行检定、实验是可信的；所用的温度、压力测量仪表及标准秤、标准喷嘴都具有有效的计量检定合格证书。实验只用其中的DN50、DN80管路。图1  空气装置证书图2  蒸气装置证书图3  空气装置图4  蒸气装置3实验方案3.1 验证在气体流量标准装置上直接校准出的流量系数在蒸气计量中是否适用用空气流量标准装置对DN50、DN80各三台毕托巴流量计进行校准，分别确定其流量系数ɑ，并换算成仪表系数ki置入到流量计所配流量积算仪，再用质量法蒸气流量标准装置进行校准，验证毕托巴流量计是否可直接用于蒸气测量。 3.2 相同直管段不同压力下流量计计量误差比较实验使用质量法蒸气流量标准装置，在满足直管段要求的情况下，选择DN50、DN80口径流量计各两台，分别在绝压0.6MPa、0.7MPa和0.8MPa下进行实验，分析压力变化时对流量计计量误差的影响。3.3 不同直管段相同压力下流量计计量误差比较实验使用质量法蒸气流量标准装置，试验压力基本保持不变，选择DN50流量计两台，分别在前直管段为2D、5D、7D条件下进行实验；DN80流量计两台，分别在前直管段为2D、3D、5D条件下进行实验，分析不同直管段对流量计计量误差的影响。3.4 直管段不满足要求时，修正系数验证实验厂家根据现场工况条件，分别计算出不同前直管段相应的修正系数，置入流量积算仪，使用质量法蒸气流量标准装置进行实验，验证修正系数是否准确。二、实验装置不确定度分析1 质量法蒸气流量标准装置不确定度分析1.1换向器的不确定度：装置的最短测量时间为30s，测量时流量稳定10分钟。测量10次，换向器的正、反行程时间记为t1i和t2i，检定数据如下表：2 标准表法空气流量标准装置不确定度分析三、实验过程及数据分析1 验证流量系数的适用性根据JJG640－1994《差压式流量计检定规程》国家计量检定规程规定，在正压法气体流量装置上，分别对DN50、DN80口径流量计的流量系数ɑ进行校准，1.1 校准流量计流量系数ɑ1.1.1选取三台DN50流量计，编号分别为001、002、003，进行实验，数据见表1、表2、表3。表1  001号流量计流量系数