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一、引言
蒸汽是測(cè)量難度比較大的流體，其流體狀態(tài)隨溫度的變化，經(jīng)常呈汽液兩相流狀態(tài)。蒸汽這種特性使蒸汽流量計(jì)成為工業(yè)計(jì)量的一個(gè)難題。蒸汽流量計(jì)常規(guī)的檢定裝置采用水或空氣作為流量計(jì)的流體介質(zhì)對(duì)蒸汽流量計(jì)進(jìn)行檢定，水或空氣的流體狀態(tài)與蒸汽實(shí)際的工況相差太多，如果蒸汽測(cè)量?jī)x表能夠在實(shí)流狀態(tài)進(jìn)行檢定，就能夠保證蒸汽流量計(jì)的準(zhǔn)確性。因此，建立實(shí)流蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是蒸汽流量?jī)x表準(zhǔn)確檢定的基礎(chǔ)。
二、蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀
國內(nèi)蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用蒸汽實(shí)流進(jìn)行標(biāo)定的裝置比較少，實(shí)流檢定時(shí)高溫、高壓的蒸汽消耗量大，負(fù)荷不穩(wěn)定，導(dǎo)致裝置的運(yùn)行成本高，因此氣源的選擇是蒸汽實(shí)流檢定裝置首先要考慮的問題。
  據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料介紹的幾套蒸汽流量實(shí)流計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，這些裝置的基本情況如下：
（1）國家蒸汽流量計(jì)量煙臺(tái)檢定站蒸汽實(shí)流標(biāo)準(zhǔn)裝置，檢定站在發(fā)電廠主蒸汽管道附近，蒸汽氣源滿足檢定時(shí)對(duì)氣源的要求， 設(shè)計(jì)口徑為DN25~DN150，流量范圍為（0.04~10）t/h，該裝置為冷凝稱重法蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)。該檢定站還配置了一套音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。
（2）國家蒸汽流量計(jì)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（福建）在建項(xiàng)目，由國電福州發(fā)電有限公司提供高品質(zhì)的蒸汽作為汽源，蒸汽流量達(dá)到200t/h，壓力為2.1MPa，溫度為300℃。該標(biāo)準(zhǔn)裝置為冷凝稱重法和標(biāo)準(zhǔn)表法相結(jié)合的配置，項(xiàng)目預(yù)計(jì)2014年年底建成。
（3）平頂山元豐電力實(shí)業(yè)有限公司蒸汽流量檢定站標(biāo)準(zhǔn)裝置是電廠自建的蒸汽流量檢定裝置，蒸汽氣源有保證。但設(shè)計(jì)口徑偏小，管道保溫不理想，蒸汽容易相變，檢定效果不佳。
（4）天津石化的蒸汽與空氣雙介質(zhì)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，蒸汽和空氣兩種介質(zhì)可以用于不同流量計(jì)的標(biāo)定需要。裝置設(shè)計(jì)口徑為DN25~DN80，流量范圍為（0.04~4）t/h，蒸汽壓力為0.8MPa。氣源由企業(yè)自己提供，同樣存在蒸汽保溫效果不好，蒸汽容易相變的問題。
（5）錢江熱電公司蒸汽實(shí)流檢定裝置是電廠自建的檢定裝置，該裝置可進(jìn)行DN25~DN100口徑范圍內(nèi)蒸汽流量計(jì)的實(shí)流試驗(yàn)檢定。熱電廠蒸汽低壓管道提供300℃、1.0MPa左右的過熱蒸汽氣源。
三、蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的選擇
  蒸汽流量量值傳遞過程的工作條件，制約了標(biāo)準(zhǔn)裝置的準(zhǔn)確度， 因此蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置量值傳遞方式，首要考慮是如何保持動(dòng)態(tài)量值傳遞的過程。
蒸汽實(shí)流檢定裝置投資大，無論是建立原始標(biāo)準(zhǔn)或者傳遞標(biāo)準(zhǔn)， 保持動(dòng)態(tài)量值傳遞的成本都很高，國家蒸汽流量計(jì)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（福建）在建項(xiàng)目期投資約4000萬元。從前面介紹的幾套蒸汽流量實(shí)流計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置來看，質(zhì)量法是檢定準(zhǔn)確度與成本綜合考慮的一個(gè)較好選擇。容積法因蒸汽的高溫、高壓特點(diǎn)，蒸汽標(biāo)準(zhǔn)裝置顯然不適合，冷凝稱重法是多數(shù)蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的實(shí)際選擇方案。
  標(biāo)準(zhǔn)表法從標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的投資成本看比較節(jié)約，標(biāo)定過程簡(jiǎn)單快捷， 但標(biāo)準(zhǔn)裝置維持動(dòng)態(tài)量值傳遞過程，其相關(guān)附屬設(shè)施的投資費(fèi)用與質(zhì)量法差距不會(huì)太大。標(biāo)準(zhǔn)表法需要對(duì)蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)表定期量值溯源，冷凝稱重法的稱量裝置溯源相對(duì)簡(jiǎn)單。
四、企業(yè)蒸汽實(shí)流標(biāo)準(zhǔn)裝置的建立
1.蒸汽實(shí)流標(biāo)準(zhǔn)裝置建立的基本思路從國家蒸汽流量計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心和錢江熱電公司蒸汽實(shí)流檢定裝置的建設(shè)情況， 綜合考慮蒸汽實(shí)流標(biāo)準(zhǔn)裝置的可行性和合理性， 采用冷凝稱重法和標(biāo)準(zhǔn)表法相結(jié)合的技術(shù)方案是準(zhǔn)確度高、成本較低、檢校可以根據(jù)不同準(zhǔn)確度要求靈活選擇的可行方案。
 在檢定準(zhǔn)確度要求較高的情況下采用稱重法，在檢定準(zhǔn)確度滿足要求的情況下采用標(biāo)準(zhǔn)表法，同時(shí)亦可采用稱重法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行自檢，既提高了檢定準(zhǔn)確度，又提高了檢定效率。
企業(yè)建立流量標(biāo)準(zhǔn)裝置可參考的主要技術(shù)指標(biāo)：
①標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量流量范圍：（2.5~30000）kg/h；
②檢定介質(zhì)：過熱蒸汽（2.1MPa、300℃）；
③檢定管線：DN25、DN40、DN50、DN80、DN100、
及DN100以上管線；
④標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度：0.2%（k=2）；
⑤標(biāo)準(zhǔn)裝置穩(wěn)定度：0.5%~1.0%；
⑥壓力范圍：（0.1~1.6）MPa；
⑦流量穩(wěn)定性：0.2%。
2.冷凝稱重法蒸汽標(biāo)準(zhǔn)裝置的基本構(gòu)成
該標(biāo)準(zhǔn)裝置由電子秤、冷凝水箱、換向器、換熱器、調(diào)節(jié)閥、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)、溫度變送器、壓力變送器、穩(wěn)壓器、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)等組成。
過熱蒸汽經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓調(diào)節(jié)后， 流經(jīng)被檢流量表、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)進(jìn)入換熱器，蒸汽經(jīng)換熱器后得到的冷凝水進(jìn)入冷凝水箱稱重，經(jīng)計(jì)算得出流經(jīng)流量表的體積流量。
  冷凝稱重法蒸汽標(biāo)準(zhǔn)裝置從結(jié)構(gòu)組成上可以分為蒸汽過熱系統(tǒng)、調(diào)壓穩(wěn)壓系統(tǒng)、干度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、檢定管路系統(tǒng)、管線拌熱保溫系統(tǒng)、相變監(jiān)視系統(tǒng)、蒸汽標(biāo)準(zhǔn)表、冷凝系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)等部分。
3.冷凝稱重法實(shí)流標(biāo)準(zhǔn)裝置的特點(diǎn)
（1）蒸汽氣源的穩(wěn)定性要求高。氣源溫度、壓力、流量的穩(wěn)定是標(biāo)準(zhǔn)裝置正常工作的基礎(chǔ)條件。標(biāo)準(zhǔn)裝置必須有克服企業(yè)蒸汽管網(wǎng)上的負(fù)荷變化對(duì)氣源的穩(wěn)定供應(yīng)擾動(dòng)的能力。蒸汽過熱系統(tǒng)、調(diào)壓穩(wěn)壓系統(tǒng)、干度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、相變監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)起到控制氣源穩(wěn)定的作用。
（2）蒸汽管路及相關(guān)設(shè)備保溫措施要得當(dāng)。蒸汽管路及相關(guān)設(shè)備保溫措施要盡量達(dá)到*效果，減少蒸汽氣源流體特性變化對(duì)檢定準(zhǔn)確性的影響。檢定管路系統(tǒng)、管線拌熱保溫系統(tǒng)要滿足設(shè)計(jì)條件的要求。
（3）蒸汽氣源介質(zhì)的狀態(tài)可以調(diào)控。標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠?qū)φ羝麣庠唇橘|(zhì)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制， 滿足蒸汽流量計(jì)標(biāo)定過程，對(duì)蒸汽溫度、壓力、流量及相應(yīng)的蒸汽實(shí)流狀態(tài)（包括蒸汽干度）變化的需求。蒸汽過熱系統(tǒng)、調(diào)壓穩(wěn)壓系統(tǒng)、干度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、相變監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)起到控制流體狀態(tài)的作用。
（4）冷凝稱量系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確度要求高。
4.流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的控制系統(tǒng)
  標(biāo)準(zhǔn)裝置的控制系統(tǒng)由PLC及上位機(jī)組成，PLC的主要功能是完成檢定流程的控制，溫度、壓力、流量的調(diào)節(jié)，閥門、換向器的控制等。上位機(jī)主要完成數(shù)據(jù)的采集、過程的監(jiān)控、檢定數(shù)據(jù)的處理等。

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