摘 要: 針對現有蒸汽流量計檢定或校準方法不能滿足工業現場計量校準的需求，該文提出一種適合工業現場的蒸汽流量計在線計量校準測試技術。該在線計量校準測試技術基于蒸汽網絡的質量平衡原理，借助物聯網技術實現對蒸汽流量計參數的現場采集和傳輸，*后通過遠程服務器的數據處理分析，實現蒸汽流量計測試誤差的計算。該文給出在線計量校準測試技術原理及其實現方法步驟，以及在線計量校準系統的實現，*后以某啤酒廠蒸汽計量網絡舉例驗證該技術方法的科學有效。
關鍵詞: 蒸汽網絡; 蒸汽流量計; 在線檢測; 計量校準;
0 引 言
蒸汽流量計作為能源資源行業中一種重要計量儀表，其準確可靠不僅能準確反映用戶能耗、監控熱能系統的運行狀況，且能為實現熱能的合理分配，熱力系統的*佳運行，耗能設備進行能耗測評和蒸汽用能的節能降耗改造提供可靠的技術依據，而且也是保證蒸汽貿易結算公平公正的基礎。目前，行業中對蒸汽流量計的檢定或校準主要有直接測量法和間接測量法，前者必須借助流量標準裝置實現，又稱為實流標定法，以實際流體流過被校驗儀表，再用別的標準裝置測出流體的流量與被校儀表的流量值作比較; 后者是通過測量與蒸汽流量計的測量元件、傳感器等參數來計算流量值，或者采用代替介質 (水或空氣) 對蒸汽流量計進行檢定。對于蒸汽流量計而言目前無論是直接測量法還是間接測量法都需要拆卸送往實驗室進行檢測，均不是在原蒸汽工況下進行的檢測，對其計量性能實際上是很難準確評價的。而且長距離的運輸也將會對校準后蒸汽流量計的計量穩定性帶來一定的影響。
近幾年，隨著物聯網技術的發展和社會對計量需求的提升，越來越多的企業和技術機構對在線計量校準技術開展了大量研究，取得了不錯的進展。對于蒸汽流量計的現場檢測，由于流量傳感器安裝在蒸汽管道上，一般無法拆卸送至實驗室進行檢定，現場一般采用示波器接收處在工作狀態下的渦街流量傳感器輸出的方波脈沖信號，通過對波形的分析，完成計量性能的判斷。隨著“中國制造 2025"的提出，社會對能源利用、開發和節能的重視程度不斷提升，對工業重點用能設備的能效和節能管理也提出了更高要求。因此對蒸汽流量計的工業現場檢測，亟需一種可靠、有效的在線檢測方法，這也是行業企業的迫切需要。在線計量校準可有效解決蒸汽流量計目前拆卸送檢帶來的費時費力、成本高、周期長等問題，對開展蒸汽的節能降耗和高效應用將有著重要作用。
1 蒸汽流量計在線計量校準方法
1.1在線計量校準技術原理
針對蒸汽計量網絡，假設各級流量計之間具有確定的約束管束，上級網絡的計量儀表的累積讀數，在不考慮耗散的情況下理論上等于下級網絡各計量儀表的累積讀數之和，此即為質量平衡。考慮某個蒸汽計量網絡，則上級和下級間存在一個計量節點，設定進入節點的上級計量數據為正，流出節點的下級計量數據為負。
為了消除隨機誤差帶來的影響，首先需要對異
常數據進行剔除操作，而后依據質量平衡關聯式對數據進行校正得到更接近真值的校正值。以校正值代替測量數據的真值，進而可計算出各個蒸汽流量計的計量相對誤差.
1.2在線計量校準評價方法
針對計量網絡中蒸汽計量儀表運行狀態在線評價，經研究分析提出如下的方法步驟，
1) 判斷計量儀表工作狀態是否正常;
2) 如果計量儀表工作狀態正常，判斷儀表測量數據中是否存在異常數據; 如果存在異常數據，則修正;
3) 依據計量網絡上下級之間的質量平衡關系，將修正后的數據進行統計分析，得出各表計量誤差間的關聯式;
4) 運用*小二乘法對數據進行數據校正，計算滿足約束條件的各表的計量誤差;
5) 通過比較各表的精度等級與求得計量誤差間的大小，給出各表計量狀態的評價。
2 在線計量校準系統的實現
基于物聯網技術的蒸汽流量計在線計量校準系統是以計量技術為基礎，結合物聯網信息技術，通過安裝傳感器或利用蒸汽流量計現有傳感器，將蒸汽管網和蒸汽流量計的實時狀態參數采集、編碼、并傳送至遠程管理數據服務器。在對采集到的數據進行校正后，對蒸汽流量計的關鍵數據進行實時綜合分析和有效應用，為蒸汽節能管理提供科學準確的數據支撐及診斷依據。蒸汽流量計在線計量校準系統框架主要由數據采集單元、傳輸網絡單元和數據處理單元構成。
經過進一步分析和探討，明確了在線計量校準系統的工作流程，如下:
1) 通過現場安裝或利用蒸汽管路上的現有傳
感器，實現對蒸汽管網狀態參數和蒸汽流量計讀數等參數的可靠采集，包括: 管網壓力溫度、蒸汽流量計讀數、蒸汽流量計運行參數等;
2) 借助研制的物聯集控儀對上述參數進行實時監測和數據收集、存儲;
3) 通過網絡系統( GPRS /TCP － IP /ADSL) 遠傳輸到服務器;
4) 利用軟件對數據進行處理，完成對原始數據中異常數據的剔除以及數據的校正處理;
5) 實現蒸汽流量計信息參數的實時監測、數據分析、在線校準、狀態評估、報表打印、報警顯示等遠程功能。通過數據采集單元、傳輸網絡單元、數據處理單元構成的在線計量校準系統可以實現對蒸汽流量計的遠程監測，快速實現對其計量讀數的實時校準，評估蒸汽流量計運行狀態，進而減少蒸汽流量計無法拆卸送檢或送檢影響生產等問題，也可實現對蒸汽管網能源利用程度的有效監督。
3 應用舉例
某啤酒廠生產啤酒需要大量的蒸汽，建設有場內蒸汽管網，由9臺鍋爐提供蒸汽，而后蒸汽被供應到釀造、包裝、易拉罐、空調等用汽工藝流程，鍋爐產生的蒸汽通過蒸汽流量計FQ101和FQ102后分配給5號包裝等6個用汽車間使用，在*終結算過程中，因傳輸過程中的損耗、儀表誤差和故障等因素影響，會導致蒸汽供求不平衡。
針對該啤酒廠的管網運行實際情況，本項目在現場布置了3臺自研物聯集控儀實現對主蒸汽流量計和各分蒸汽流量計的運行參數的在線采集，各物聯集控儀之間通過有線和無線相結合的方式進行數據傳輸，將采集到的數據在企業本地電腦上備份后傳輸至遠程數據服務器，進行蒸汽流量計在線計量校準的后端分析。
4 結束語
本文建立了一套基于質量平衡原理的工業蒸汽流量計在線計量校準技術方法，能夠滿足工業蒸汽流量計的現場測試和第三方檢測機構在線校準的需求，彌補現在檢測方法需要拆卸送檢帶來的弊端，降低不能實流校準帶來的計量誤差。該方法對于工業企業而言可快速實現對蒸汽流量計的在線校準，提高蒸汽計量準確性和實效性，提升工業企業的節能降耗水平; 從計量技術方面來講，可推動對蒸汽流量計在線校準的關注和研究，對在線計量技術的發展有一定的促進作用。
