摘 要: 针对现有蒸汽流量计检定或校准方法不能满足工业现场计量校准的需求，该文提出一种适合工业现场的蒸汽流量计在线计量校准测试技术。该在线计量校准测试技术基于蒸汽网络的质量平衡原理，借助物联网技术实现对蒸汽流量计参数的现场采集和传输，*后通过远程服务器的数据处理分析，实现蒸汽流量计测试误差的计算。该文给出在线计量校准测试技术原理及其实现方法步骤，以及在线计量校准系统的实现，*后以某啤酒厂蒸汽计量网络举例验证该技术方法的科学有效。
关键词: 蒸汽网络; 蒸汽流量计; 在线检测; 计量校准;
0 引 言
蒸汽流量计作为能源资源行业中一种重要计量仪表，其准确可靠不仅能准确反映用户能耗、监控热能系统的运行状况，且能为实现热能的合理分配，热力系统的*佳运行，耗能设备进行能耗测评和蒸汽用能的节能降耗改造提供可靠的技术依据，而且也是保证蒸汽贸易结算公平公正的基础。目前，行业中对蒸汽流量计的检定或校准主要有直接测量法和间接测量法，前者必须借助流量标准装置实现，又称为实流标定法，以实际流体流过被校验仪表，再用别的标准装置测出流体的流量与被校仪表的流量值作比较; 后者是通过测量与蒸汽流量计的测量元件、传感器等参数来计算流量值，或者采用代替介质 (水或空气) 对蒸汽流量计进行检定。对于蒸汽流量计而言目前无论是直接测量法还是间接测量法都需要拆卸送往实验室进行检测，均不是在原蒸汽工况下进行的检测，对其计量性能实际上是很难准确评价的。而且长距离的运输也将会对校准后蒸汽流量计的计量稳定性带来一定的影响。
近几年，随着物联网技术的发展和社会对计量需求的提升，越来越多的企业和技术机构对在线计量校准技术开展了大量研究，取得了不错的进展。对于蒸汽流量计的现场检测，由于流量传感器安装在蒸汽管道上，一般无法拆卸送至实验室进行检定，现场一般采用示波器接收处在工作状态下的涡街流量传感器输出的方波脉冲信号，通过对波形的分析，完成计量性能的判断。随着“中国制造 2025"的提出，社会对能源利用、开发和节能的重视程度不断提升，对工业重点用能设备的能效和节能管理也提出了更高要求。因此对蒸汽流量计的工业现场检测，亟需一种可靠、有效的在线检测方法，这也是行业企业的迫切需要。在线计量校准可有效解决蒸汽流量计目前拆卸送检带来的费时费力、成本高、周期长等问题，对开展蒸汽的节能降耗和高效应用将有着重要作用。
1 蒸汽流量计在线计量校准方法
1.1在线计量校准技术原理
针对蒸汽计量网络，假设各级流量计之间具有确定的约束管束，上级网络的计量仪表的累积读数，在不考虑耗散的情况下理论上等于下级网络各计量仪表的累积读数之和，此即为质量平衡。考虑某个蒸汽计量网络，则上级和下级间存在一个计量节点，设定进入节点的上级计量数据为正，流出节点的下级计量数据为负。
为了消除随机误差带来的影响，首先需要对异
常数据进行剔除操作，而后依据质量平衡关联式对数据进行校正得到更接近真值的校正值。以校正值代替测量数据的真值，进而可计算出各个蒸汽流量计的计量相对误差.
1.2在线计量校准评价方法
针对计量网络中蒸汽计量仪表运行状态在线评价，经研究分析提出如下的方法步骤，
1) 判断计量仪表工作状态是否正常;
2) 如果计量仪表工作状态正常，判断仪表测量数据中是否存在异常数据; 如果存在异常数据，则修正;
3) 依据计量网络上下级之间的质量平衡关系，将修正后的数据进行统计分析，得出各表计量误差间的关联式;
4) 运用*小二乘法对数据进行数据校正，计算满足约束条件的各表的计量误差;
5) 通过比较各表的精度等级与求得计量误差间的大小，给出各表计量状态的评价。
2 在线计量校准系统的实现
基于物联网技术的蒸汽流量计在线计量校准系统是以计量技术为基础，结合物联网信息技术，通过安装传感器或利用蒸汽流量计现有传感器，将蒸汽管网和蒸汽流量计的实时状态参数采集、编码、并传送至远程管理数据服务器。在对采集到的数据进行校正后，对蒸汽流量计的关键数据进行实时综合分析和有效应用，为蒸汽节能管理提供科学准确的数据支撑及诊断依据。蒸汽流量计在线计量校准系统框架主要由数据采集单元、传输网络单元和数据处理单元构成。
经过进一步分析和探讨，明确了在线计量校准系统的工作流程，如下:
1) 通过现场安装或利用蒸汽管路上的现有传
感器，实现对蒸汽管网状态参数和蒸汽流量计读数等参数的可靠采集，包括: 管网压力温度、蒸汽流量计读数、蒸汽流量计运行参数等;
2) 借助研制的物联集控仪对上述参数进行实时监测和数据收集、存储;
3) 通过网络系统( GPRS /TCP － IP /ADSL) 远传输到服务器;
4) 利用软件对数据进行处理，完成对原始数据中异常数据的剔除以及数据的校正处理;
5) 实现蒸汽流量计信息参数的实时监测、数据分析、在线校准、状态评估、报表打印、报警显示等远程功能。通过数据采集单元、传输网络单元、数据处理单元构成的在线计量校准系统可以实现对蒸汽流量计的远程监测，快速实现对其计量读数的实时校准，评估蒸汽流量计运行状态，进而减少蒸汽流量计无法拆卸送检或送检影响生产等问题，也可实现对蒸汽管网能源利用程度的有效监督。
3 应用举例
某啤酒厂生产啤酒需要大量的蒸汽，建设有场内蒸汽管网，由9台锅炉提供蒸汽，而后蒸汽被供应到酿造、包装、易拉罐、空调等用汽工艺流程，锅炉产生的蒸汽通过蒸汽流量计FQ101和FQ102后分配给5号包装等6个用汽车间使用，在*终结算过程中，因传输过程中的损耗、仪表误差和故障等因素影响，会导致蒸汽供求不平衡。
针对该啤酒厂的管网运行实际情况，本项目在现场布置了3台自研物联集控仪实现对主蒸汽流量计和各分蒸汽流量计的运行参数的在线采集，各物联集控仪之间通过有线和无线相结合的方式进行数据传输，将采集到的数据在企业本地电脑上备份后传输至远程数据服务器，进行蒸汽流量计在线计量校准的后端分析。
4 结束语
本文建立了一套基于质量平衡原理的工业蒸汽流量计在线计量校准技术方法，能够满足工业蒸汽流量计的现场测试和第三方检测机构在线校准的需求，弥补现在检测方法需要拆卸送检带来的弊端，降低不能实流校准带来的计量误差。该方法对于工业企业而言可快速实现对蒸汽流量计的在线校准，提高蒸汽计量准确性和实效性，提升工业企业的节能降耗水平; 从计量技术方面来讲，可推动对蒸汽流量计在线校准的关注和研究，对在线计量技术的发展有一定的促进作用。
