[摘要]文章基于JJG1003-2005《流量積算儀》檢定規(guī)程和JJG640-1994《差壓式流量計(jì)》檢定規(guī)程對(duì)流量積算儀的生產(chǎn)和使用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，給出幾個(gè)合理使用的建議。
根據(jù)《能源計(jì)量監(jiān)督管理辦法》（國(guó)家質(zhì)監(jiān)總局第132號(hào)令）第八條的要求，用能單位應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定使用符合要求的能量計(jì)量器具，確保在用能源計(jì)量器具的量值準(zhǔn)確可靠。現(xiàn)就城市集中供熱的流量計(jì)量為例，對(duì)作為常用能量計(jì)量的流量積算儀的生產(chǎn)、使用狀況進(jìn)行分析和研究，提出幾個(gè)合理使用的建議。
2000年上海市經(jīng)委出臺(tái)了《上海市城市集中供熱管理辦法》，對(duì)當(dāng)時(shí)的18條熱網(wǎng)加強(qiáng)了計(jì)量管理，計(jì)量器具依法實(shí)施強(qiáng)制檢定，不盡合理的計(jì)量器具（如雙波紋管差壓計(jì)等）采取*逐步淘汰的辦法。
在蒸汽流量的計(jì)量器具中大量采用了與孔板流量計(jì)或渦街流量計(jì)配合使用的流量積算儀。該辦法的實(shí)施為減少熱損、節(jié)能減排、合理結(jié)算起到了重要作用。
1 流量積算儀在流量計(jì)量中的作用和現(xiàn)狀
流量積算儀是流量二次儀表，對(duì)流量控制與監(jiān)測(cè)起到了很大的作用，也是用能單位*的重要設(shè)備。這些流量積算儀有比較強(qiáng)的功能，能與差壓式流量計(jì)（如孔板流量計(jì)）或速度式流量計(jì)（如渦街流量計(jì)）配合顯示瞬時(shí)流量和累積流量，同時(shí)還可以顯示工況的壓力、溫度和密度，有些還具有通訊功能。
流量積算儀有一個(gè)發(fā)展過程，它的前身是電動(dòng)單元組合儀表的開方積算器，輸人信號(hào)來(lái)自差壓變送器，以后又增加了密度補(bǔ)償（壓力、溫度補(bǔ)償），在輸入信號(hào)方面又增加了脈沖頻率的，是工業(yè)過程測(cè)量和控制系統(tǒng)中的流量測(cè)量和控制儀表，可以對(duì)運(yùn)行在設(shè)計(jì)工況附近的蒸汽進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，目前又被大量使用在能源的計(jì)量領(lǐng)域。
近些年來(lái)由于產(chǎn)業(yè)調(diào)整，蒸汽的用量變化較大，按常規(guī)及時(shí)更換孔板、管道，但仍不能達(dá)到準(zhǔn)確計(jì)量。這是因?yàn)椴豢赡茏龅骄庥脷?，往往高峰和低谷的用氣量相差較大，偏離設(shè)計(jì)流量的狀況越嚴(yán)重誤差就越大。經(jīng)分析，目前常用的過程測(cè)控用流量積算儀不宜用于流量經(jīng)常變化的能源計(jì)量中。因?yàn)樗c孔板流量測(cè)量的數(shù)學(xué)模型之間有差異導(dǎo)致誤差。
用于工業(yè)過程測(cè)量和控制系統(tǒng)中的流量積算儀與孔板流量計(jì)配合使用時(shí)，當(dāng)孔板前后的壓差信號(hào)用的是4—20mA輸出的差壓變送器時(shí)，測(cè)量的數(shù)學(xué)模型為：

式中：q為質(zhì)量流量；qmax為設(shè)計(jì)工況下的Z大質(zhì)量流量；k為狀態(tài)補(bǔ)償函數(shù)，與壓力、溫度、濕度、可膨脹系數(shù)和雷諾數(shù)等因素有關(guān)，要求不高時(shí)取k=1；ρ為實(shí)際工況的密度，kg／m；ρ為設(shè)計(jì)工況的密度，kg／m；I為差壓變送器的輸出電流，mA。

3600（JJG640—1994《差壓式流量計(jì)》檢定規(guī)程給出的孔板流量計(jì)的質(zhì)量流量計(jì)算公式）的工程化形式。兩者具有一定誤差，狀態(tài)補(bǔ)償函數(shù)k的合理給出將大大縮小數(shù)學(xué)模型之間的誤差。目前，在用的流量積算儀幾乎只進(jìn)行密度的補(bǔ)償，均取k=1，未對(duì)可膨脹系數(shù)和雷諾數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。這就是造成偏離設(shè)計(jì)流量越嚴(yán)重誤差就越大的主要原因。
以一某發(fā)電廠對(duì)其鄰廠提供過熱蒸汽為例分析誤差產(chǎn)生的原因和程度。用孔板節(jié)流件配差壓變送器、壓力變送器、鉑電阻和智能流量積算儀進(jìn)行流量計(jì)量。工況及孔板設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。

按設(shè)計(jì)慣例，首先應(yīng)根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)按JJG640-1994規(guī)程計(jì)算常用差壓與開孔直徑。程序?yàn)椋喊闯Ｓ昧髁?、Z大流量和Z大差壓計(jì)算常用差壓，再用常用差壓和常用流量確定孑L板的開孔直徑。然后用迭代方式按數(shù)學(xué)模型驗(yàn)算常用流量的符合性。在Z后認(rèn)定孔板的開孔直徑后發(fā)現(xiàn)孔板流量計(jì)在各流量點(diǎn)的理論流量值與流量積算儀工程化的計(jì)算值只有在常用流量點(diǎn)附近誤差Z小。表2為設(shè)計(jì)工況（溫度70~C、表壓力0．6MPa、密度2．85860kg/m）時(shí)兩種流量數(shù)學(xué)模型的比較結(jié)果。

從這些數(shù)據(jù)可以觀察到：差壓信號(hào)為20kPa（常用差壓附近）時(shí)兩種數(shù)學(xué)模型理論值誤差在±0．2％之內(nèi)；差壓信號(hào)小于20kPa時(shí)，流量積算儀的流量計(jì)算值偏低，越小誤差越大；差壓信號(hào)大于20kPa時(shí)，流量積算儀的流量計(jì)算值偏高。同樣，偏離越遠(yuǎn)偏差越大，考慮工況的偏離，僅數(shù)學(xué)模型的不同誤差Z大可達(dá)1．5％。
產(chǎn)生偏差的原因在于流量積算儀工程化的流量公式中g(shù)只是設(shè)計(jì)工況和常用流量的產(chǎn)物，沒有隨工況和流量的變化而變化。因此，在流量不能運(yùn)行在設(shè)計(jì)的常用流量附近時(shí)k不能為1，應(yīng)介入一個(gè)補(bǔ)償函數(shù)以減小它們的誤差。
由于流量積算儀的g。是按設(shè)計(jì)工況及常用流量的占、C和／3計(jì)算得到的。而、c和／3并不是一個(gè)定數(shù)，與差壓卸、壓力P和溫度t有關(guān)。經(jīng)分析，C和的變化較小，的變化卻不可忽視，因?yàn)樗c△p和P的關(guān)系更密切。應(yīng)設(shè)法對(duì)可膨脹性系數(shù)ε進(jìn)行補(bǔ)償，

流量積算儀在數(shù)學(xué)模型中增加補(bǔ)償函數(shù)k的功能設(shè)置后，計(jì)量性能大為改善。在設(shè)計(jì)工況附近36％～100％流量范圍內(nèi)理論流量的相對(duì)誤差不超過±0.16％。
2流量積算儀用于貿(mào)易結(jié)算時(shí)應(yīng)重視的幾個(gè)問題
（1）流量積算儀的流量信號(hào)來(lái)自孔板時(shí)，流量應(yīng)嚴(yán)格控制在常用流量附近，而且也應(yīng)該在設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行才不至于造成明顯的流量理論值誤差。
（2）鑒于目前70％的流量裝置是孔板加流量積算儀的現(xiàn)狀，為提高準(zhǔn)確性必須對(duì)流量積算儀進(jìn)行改進(jìn)。運(yùn)用可膨脹系數(shù)補(bǔ)償函數(shù)k可有效地提高測(cè)量準(zhǔn)確度。目前有提供可膨脹系數(shù)補(bǔ)償?shù)牧髁糠e算儀，希望得到實(shí)際有效的運(yùn)用。因能源計(jì)量和貿(mào)易結(jié)算迫切要求有準(zhǔn)確的計(jì)量。
（3）用于貿(mào)易結(jié)算的差壓式流量裝置，由于孔板流量計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的循環(huán)過程，其值只有經(jīng)過迭代運(yùn)算才能逐步逼近到準(zhǔn)確的流量值，每一個(gè)工況參數(shù)的變化都會(huì)引起流量計(jì)算值的變化，目前絕大部分的流量積算儀很難做到這一點(diǎn)?，F(xiàn)代技術(shù)提供的CPU有*的運(yùn)算能力，帶CPU的流量顯示儀表或流量裝置（如一體化的孔板流量計(jì)）可以按孔板流量計(jì)算公式實(shí)時(shí)計(jì)算流量，所以準(zhǔn)確度比普通的流量積算儀高出很多，特別是在離常用流量較遠(yuǎn)的流量點(diǎn)上，仍能保持很高的測(cè)量準(zhǔn)確度，為能源計(jì)量提供保障，是流量積算儀的發(fā)展方向。