蒸汽实流检定涡街流量计的不确定度分析

　　蒸汽在工业生产中是一种重要的二次能源,它的准确计量对当前国内的节能降耗,提高企业能源管理水平起着关键的作用。蒸汽由于其复杂的物理特性是其成为流量计量中一个难于解决的问题。

　　目前用于蒸汽流量计量的仪表主要有涡街流量计、分流旋翼式流量计以及节流式流量计等,近几年来涡街流量计由于其压损小、精度高、测量范围宽等特点,被大量应用于蒸汽流量的测量。涡街流量计可以用来计量液体、气体以及蒸汽的流量,涡街流量计由传感器和转换器两部分组成。根据卡门涡街原理,漩涡发生体形成漩涡后,传感器采集频率信号,通过转换器放大、滤波处理后计算并显示瞬时流量和累计流量。

　　1　蒸汽实流检定装置的结构原理

　　蒸汽实流检定装置的计量方法是蒸汽冷凝称重法,是把蒸汽经过一系列处理后,通过被检定蒸汽流量计后冷凝成水进行称量,称量的水和通过流量计的蒸汽量的质量是相等的,同时采集通过流量计的时间,由流量公式计算得到流量,达到检定流量计的目的。该装置主要由稳压罐、电子秤、冷凝器、换向器、温度变送器、压力变送器、冷却塔等组成,其工作原理如图1所示。

　　2　涡街流量计实流标定下数学建模

　　蒸汽流量标准装置采用冷凝称重法,是对流过蒸汽流量仪表的质量流量的计量,因此,用蒸汽流量标准装置对涡街流量计进行检测,其单次测量的误差公式为：

　　Ei=(mi-ms) /ms=mi/ms-1

　　式中:Ei为涡街流量计示值误差,%;mi为涡街流量计显示值, kg;ms为标准装置的流量示值, kg。

　　3　不确定度分析

　　3·1　标准装置的不确定度ur(ms)

　　标准装置的不确定度等级为ur(ms)=0·2%,按正态分布,k=2,则

　　ur(ms)=0·2% /2=0·1%

　　灵敏系数cr(ms)= Ei/ ms=-1·02

　　3·2　被检流量计显示值的不确定度ur(mi)

　　由于所选涡街为流量积算仪加涡街流量传感器的形式,此方式也为当前大多数生产厂家所采用,这里需要将流量传感器与流量积算仪的不确定度共同作为被检流量计显示值的不确定度[1]。

　　(1)数学模型

　　(2)不确定度来源分析[2]

　　①用于流量计密度计算的绝压变送器的不确定度urp;

　　②用于流量计密度计算的温度变送器的不确定度urT;

　　③被检流量计各流量点误差重复性urEr;

　　④被检流量计的平均误差标准偏差ur-E。

　　(3)标准不确定度分量评定

　　①流量计密度计算的绝对压力变送器的不确定度ur(p)