[摘要]渦街流量計(jì)被大量、廣泛地應(yīng)用于蒸汽流量的計(jì)量,對(duì)渦街流量計(jì)的檢定目前主要采用以空氣代替蒸汽作為檢定介，質(zhì)進(jìn)行檢定，不可避免地對(duì)檢定結(jié)果有一定的影響。文章基于冷凝稱重法蒸汽流量檢定裝置對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行檢定，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，給出了在蒸汽實(shí)流標(biāo)定下的不確定度評(píng)定方法及結(jié)果。
蒸汽在工業(yè)生產(chǎn)中是一種重要的二次能源，它的正確計(jì)量對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)的節(jié)能降耗，提高企業(yè)能源管理水平起著關(guān)鍵的作用。蒸汽由于其復(fù)雜的物理特性是其成為流量計(jì)量中一個(gè)難于解決的問題。目前用于蒸汽流量計(jì)量的儀表主要有渦街流量計(jì)、分流旋翼式流量計(jì)以及節(jié)流式流量計(jì)等，近幾年來渦街流量計(jì)由于其壓損小、精度高、測(cè)量范圍寬等特點(diǎn)，被大量應(yīng)用于蒸汽流量的測(cè)量。渦街流量計(jì)可以用來計(jì)量液體、氣體以及蒸汽的流量，渦街流量計(jì)由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。根據(jù)卡門渦街原理，漩渦發(fā)生體形成漩渦后，傳感器采集頻率信號(hào)，通過轉(zhuǎn)換器放大、濾波處理后計(jì)算并顯示瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。
1蒸汽實(shí)流檢定裝置的結(jié)構(gòu)原理
蒸汽實(shí)流檢定裝置的計(jì)量方法是蒸汽冷凝稱重法，是把蒸汽經(jīng)過一系列處理后，通過被檢定蒸汽流量計(jì)后冷凝成水進(jìn)行稱量,稱量的水和通過流量計(jì)的蒸汽量的質(zhì)量是相等的，同時(shí)采集通過流量計(jì)的時(shí)間，由流量公式計(jì)算得到流量，達(dá)到檢定流量計(jì)的目的。該裝置主要由穩(wěn)壓罐、電子秤、冷凝器、換向器、溫度變送器、壓力變送器、冷卻塔等組成，其工作原理如圖1所示。
2渦街流量計(jì)實(shí)流標(biāo)定下數(shù)學(xué)建模
蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用冷凝稱重法，是對(duì)流過蒸汽流量?jī)x表的質(zhì)量流量的計(jì)量，因此，用蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，其單次測(cè)量的誤差公式為:
式中:E1為渦街流量計(jì)示值誤差,%;mt為渦街流量計(jì)顯示值,，kg;.ms為標(biāo)準(zhǔn)裝置的流量示值，kg。
3不確定度分析
3.1標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度u,(m,)
標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度等級(jí)為ur(ms)=0.2%，按正態(tài)分布，k=2,則
ur(ms)=0.2%/2=0.1%
靈敏系數(shù)cr(ms)=მE1/მns=-1.02
3.2被檢流量計(jì)顯示值的不確定度u,(m)
由于所選渦街為流量積算儀加渦街流量傳感器的形式，此方式也為當(dāng)前大多數(shù)生產(chǎn)廠家所采用，這里需要將流量傳感器與流量積算儀的不確定度共同作為
被檢流量計(jì)顯示值的不確定度“[1]。
(1)數(shù)學(xué)模型
式中:b為阻流件的寬度，m;`u為流經(jīng)流量計(jì)的流體平均流速，m/sf為旋渦的頻率，Hz,Sr為斯特羅哈爾數(shù);Qt為檢定期間流過流量計(jì)的累積量，m³;s為流量計(jì)的流通面積，m²;t為檢定時(shí)間，so
式中:ϱi;為檢定期間流經(jīng)流量計(jì)的蒸汽密度，kg/m³;`P,為檢定期間流經(jīng)流量計(jì)的蒸汽平均壓力，MPa;`Tt為檢定期間流經(jīng)流量計(jì)的蒸汽平均溫度,K。
式中:mt為檢定期間流經(jīng)流量計(jì)的蒸汽累積質(zhì)量，kg;n為檢定期間流經(jīng)流量計(jì)輸出脈沖數(shù)。
所以取0.9MPa,250℃蒸汽條件下，靈敏系數(shù)cr(`pt)=1.03;cr(`Tt)=-0.5523;cr(n)=1。
(2)不確定度來源分析[2]
①用于流量計(jì)密度計(jì)算的絕壓變送器的不確定度ur,p;
②用于流量計(jì)密度計(jì)算的溫度變送器的不確定度ur,T;
③被檢流量計(jì)各流量點(diǎn)誤差重復(fù)性u(píng)r,E,;
④被檢流量計(jì)的平均誤差標(biāo)準(zhǔn)偏差ur,E。
(3)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定
①流量計(jì)密度計(jì)算的絕對(duì)壓力變送器的不確定度ur,(p)
選擇壓力變送器允許誤差0.1%，壓力變送器在滿量程的2/3處使用，按矩形分布考慮。
④被檢流量計(jì)的平均誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差u,`E
在用蒸汽量為100kg的條件下，對(duì)流量?jī)x表各個(gè)流量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見表1。
4結(jié)論
采用蒸汽冷凝法蒸汽流量計(jì)量檢定裝置對(duì)渦街流量計(jì)進(jìn)行檢定，其不確定度的分析與在空氣裝置中采用標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行檢定相比較，由于存在以下幾點(diǎn)區(qū)別,使分析方法和結(jié)論上存在差異。
(1)冷凝法蒸汽檢定裝置中是對(duì)渦街流量計(jì)質(zhì)量流量的計(jì)量，空氣檢定裝置中是對(duì)渦街流量計(jì)體積流量的計(jì)量。
(2)冷凝法蒸汽檢定裝置中溫變、壓變是對(duì)蒸汽密度的計(jì)算，空氣檢定裝置中是將體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)表?xiàng)l件下的體積流量。
(3)數(shù)學(xué)建模方式存在本質(zhì)性的差異。
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