[摘要]在利用(yòng)孔闆流量計 量裝(zhuāng)置進行煤氣流量(liàng)計量時，管道積水(shui)會改變孔闆流量(liàng)計量裝置的幾何(hé)特性，從而影響流(liú)量計量的準确性(xìng)。文章通過🏃🏻‍♂️分析管(guǎn)道積水對孔闆流(liú)量計流量方程中(zhong)各參數的影響，得(dé)出管道積水對流(liú)量計量産生的影(ying)響，最後以工業上(shang)某實際孔闆流量(liàng)計量裝置定🚶期放(fang)水的實驗數據作(zuo)驗證。
　　被測介質爲(wei)濕煤氣的孔闆流(liu)量計量裝置運行(hang)一段時間後，拆卸(xiè)孔闆時，會有水從(cóng)測量管道中流出(chu)來，有時孔♍闆上遊(yóu)端面還會有積水(shui)痕迹，說明孔闆上(shàng)遊測量管道中會(hui)有積水。管道積水(shuǐ)，會改變孔闆💞流量(liang)計量🐉裝置的幾🥵何(he)特性，從而影響流(liú)量計量的準确性(xing)。一般，用來測量濕(shī)煤氣的孔闆流量(liàng)計量裝置建立在(zai)地面🛀🏻之上，而城市(shì)燃氣管道敷設于(yú)㊙️地下，這樣，孔闆⚽流(liu)量計量裝置高于(yú)城市燃氣管道。裝(zhuang)置🌏中，孔闆上遊測(ce)量管道較長、煤氣(qì)壓力⭐較高，下遊測(cè)量管道較短、煤氣(qi)壓力較低;孔🐪闆上(shàng)遊測量管🏃🏻‍♂️道中，煤(méi)氣在逼近孔闆的(de).沖擊壓力的影響(xiǎng)下，易使孔闆上遊(you)測量管道産生積(ji)水。下遊測量管道(dào)不易産生積水，即(jí)使下遊産生少量(liàng)積水，也會被流動(dong)的煤氣挾帶進入(rù)地下城市燃氣管(guǎn)道中。因此🌍，研究管(guǎn)道積水對流量計(ji)量的影響是十分(fen)必要的，從工業實(shí)際出發，主要研究(jiū)孔闆上遊測量管(guǎn)道積水對流量計(jì)量的影響。
1理論基(ji)礎
　　标準孔闆流量(liang)計 是在已知流體(tǐ)狀态、标準孔闆節(jie)流件尺寸和管道(dào)幾何尺寸的條件(jiàn)下，通過測得流體(tǐ)流經孔闆時，在孔(kong)闆前、後産生的差(chà)壓求🔞得流體流量(liàng)的。該差壓與流量(liang)之間有确⛱️定的數(shù)值關系，這關系即(jí)爲孔闆流量計的(de)流量方程

　　式中:qy爲(wèi)流經孔闆流量計(jì)的流體流量，m3/s;d爲孔(kong)徑，m;C爲流🛀🏻出系數，無(wú)量綱;ε爲可膨脹系(xì)數，無量綱;β爲直徑(jing)比，孔徑d與管道内(nèi)徑D之比，即β=d/D，無🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量綱(gang);Ap爲孔闆前、後取壓(yā)孔處被測流體的(de)差壓，Pa;ρ爲流體密度(du)，kg/m3.
　　孔闆流量計量裝(zhuang)置的測量特性決(jue)定于裝置的幾何(he)特性和流體的流(liú)動特性日。在流量(liang)測量範圍内🔱，一定(ding)幾何特性的孔闆(pan)流量計量裝置，流(liu)量與差壓之間具(jù)有.确定的流量關(guan)系式。幾何特性改(gai)變，流量關系随之(zhī)改變。
　　孔闆流量計(ji)量裝置在測量濕(shi)煤氣流量的實際(jì)應用中🏒，測量管道(dao)積水，使管道内氣(qi)體實際流通截面(mian)積減小，裝🔴置的幾(jǐ)何特性發生了改(gǎi)變，流量關系改變(bian)。按照安裝時🌏的流(liú)量關系式✏️得到的(de)計量流量即流量(liang)示值)與實際流量(liàng)發生了偏離。這種(zhǒng)偏離，正是所要問(wèn)題。
2分析研究
2.1管道(dào)積水對流量方程(chéng)中各參數的影響(xiang)
　　由流量方程可見(jiàn)，流量q爲d、C、ε、β、△p和ρ等6個參(can)數的函數，其中孔(kong)✂️徑👨‍❤️‍👨d爲已⭕知量，受工(gōng)作.溫度和材料熱(re)膨脹系數的㊙️影響(xiǎng);差壓Δp是孔闆流量(liàng)計量裝置實測量(liàng);密度ρ取決于煤氣(qi)組分、工作溫度📐和(he)工作壓力。可見，d、Δp和(hé)ρ值不受管道積水(shuǐ)的影響，不予分析(xi)。以下主要分析測(ce)量管♊道積水對直(zhí)徑比β、可膨脹系數(shù)ε和流出系數C的影(ying)響。
　　通過具體計算(suàn)，測量管道積水對(duì)流量方程中用于(yú)👣流量計⛱️算的🌈各參(cān)數産生的影響。已(yi)知某孔闆流量計(jì)量裝置測量管道(dao)的直徑D爲699.31mm，孔徑d爲(wei)335.382mm。取壓方式爲徑距(ju)取壓。結算🌈狀态爲(wei):15.5℃，101.671kPa。該計量裝置在溫(wēn)度t爲35℃、相對濕度φ爲(wèi)100%、壓🌈力p爲60kPa、差壓Δp爲9kPa時(shí)，直徑比β爲0.479629，可膨脹(zhang)系數ε爲☀️0.984971，流出系數(shu)C爲0.602500，計量流量qv爲38743m3/h。分(fen)析中，以實💋際積水(shuǐ)高度h與堰高H之比(bi):h/H，表示管道積水高(gao)度，其中堰高H=（D-d)/2=181.981mm。
(1)管道(dào)積水對直徑比的(de)影響
　　孔闆流量計(jì)量裝置測量管道(dào)中的積水是柔性(xìng)的😄，在煤氣壓⛱️力的(de)作用下，管道内積(jī)水面會發生一定(ding)的彎曲。由❗于管☁️道(dào)内煤氣壓力較低(dī)，可忽略因氣體壓(yā)力而引起的積水(shuǐ)面♊的微小弧度，認(rèn)爲積水面爲平面(mian)。隻要積水高度一(yī)定即圖❌1中陰影部(bu)分面積一定)，就能(neng)确定氣體流通截(jié)🐪面積。因此，選用與(yǔ)氣體流通截面積(jī)相同面積的圓的(de)直🍓徑作爲等效直(zhí)徑，以積水高度💃🏻表(biao)示管道積水後氣(qì)體流通截面積。如(rú)圖🧡1爲管道截面示(shì)意圖，陰影部分爲(wèi)積水。經‼️計算得到(dào)管道積水後，等效(xiào)直徑比β爲:

式中:β′爲管道(dào)積水後，等效直徑(jing)比，無量綱;d爲孔徑(jìng)，m;D爲測量♌管道直徑(jìng)，m;h爲積水高度，m。
公式(shì)2)是在測量管道積(jī)水時，等效直徑比(bi)的計算公式。積水(shui)高度與等效直徑(jing)比的變化關系如(ru)圖2。
　　圖2可見:當積水(shui)高度爲堰高的10%時(shí)，等效直徑比增大(dà)0.3553%;積水🎯高度爲堰高(gāo)的20%時，等效直徑比(bǐ)增大1.007%;積水高度爲(wèi)堰高的50%時，等效直(zhí)徑比增大4.058%。因此，管(guǎn)道積水後，等效直(zhi)徑比增大;積水高(gao)度越高，等效直🌏徑(jing)比增大越顯著。

式中(zhong):p1、p2爲孔闆前、後取壓(ya)孔處被測流體的(de)壓力，Pa。

管道積水高(gāo)度與可膨脹系數(shu)的變化關系見圖(tú)3。可🐪知:管道積水使(shǐ)可膨脹系數減小(xiao)，并且影響很小。
（3)管(guǎn)道積水對流出系(xì)數的影響
　　國内外(wai)有關資料對于孔(kǒng)闆在實際應用中(zhong)産生的🆚偏離标🤟準(zhun)的程度，皆用流出(chū)系數的偏差來衡(héng)量甲。孔闆🔅前管道(dào)積水會改變流出(chū)系數目，下面看一(yī)下管道積水對流(liu)出系數的影響。
IS05167-2006推(tui)薦流出系數的計(ji)算公式采用裏德(dé)-哈利斯/加拉赫公(gōng)式:4

　　Re,爲管道雷諾數(shù)，無量綱;L爲孔闆上(shang)遊端面到上遊取(qu)壓口的距離除以(yǐ)管道直徑得出的(de)商，無量綱;認爲🐅孔(kǒng)闆下遊⛹🏻‍♀️端面到下(xia)遊取壓口的距離(lí)除以管道直徑得(de)出的商，無量綱。
　　計(jì)算管道積水後的(de)實際流出系數和(hé)實際流量時，應❗以(yi)等效直徑比β′代替(ti)直徑比β、以實際可(ke)膨脹系數ε′代替可(kě)膨脹系數ε′，可求出(chu)🌈管道積水後相應(ying)的C′和q′V值。如圖4爲積(jī)水高度對流✍️出系(xì)數的影響。

　　圖4可見(jiàn):積水高度爲堰高(gao)的10%時，實際流出系(xi)數增加0.0102%;積水高♋度(du)🔴爲堰高的20%時，實際(jì)流出系數增加0.0289%;積(ji)水高度爲堰高的(de)50%時，實際❗流出系數(shù)增加0.1182%。因此，孔闆上(shang)遊測量管道積水(shui)後，實際流出系數(shù)增大。積水高度越(yuè)高，實際流出系數(shù)增大越顯著，呈現(xian)近似正向二次函(hán)數的關系。
2.2管道積(ji)水對流量計量的(de)影響
　　在分析了管(guǎn)道積水對直徑比(bi)、可膨脹系數和流(liu)出系數🌈等參數的(de)影響之後，來看一(yī)看測量管道積水(shuǐ)對流量計量的🍉影(ying)響。将管道積水後(hòu)的各參數實際值(zhi)分别🔞代入流量方(fang)程，求出管道積水(shuǐ)♉後的實際流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量，并(bìng)将其與計量流💋量(liang)流量示值)作比較(jiào)。
　　圖5爲管道積水後(hou)，對于不同的積水(shuǐ)高度，實際流量與(yǔ)📧計量流量(流量示(shì)值)的關系。圖中δq=(q′-q)/q×100%，其(qí)中:q′爲管道積水時(shí)的實際流☀️量，q爲流(liú)量示值。

由(yóu)圖5可見:
(1)測量管道(dao)積水後，實際流量(liang)大于計量流量流(liú)量示☀️值)。也就是☁️說(shuo)，與實際流量相比(bǐ)計量流量偏小。
(2)在(zài)計量流量流量示(shì)值)不變的情況下(xia)，實際流量随管🌈道(dào)積水高度的升高(gao)而增大。積水高度(dù)越高，實際🏃🏻‍♂️流量增(zēng)大越顯㊙️著，亦呈現(xiàn)💁近似正向二次函(han)數的關系。當積☁️水(shuǐ)高度爲堰高的10%時(shí)，實際流量🈲增大0.0492%;積(ji)水高度爲堰高的(de)20%時，實際流量增大(dà)0.1395%;積水高度爲堰高(gāo)的㊙️50%時，實際流量增(zeng)大0.5912%。.
　　當計量流量爲(wei)38743m'/h，管道積水高度爲(wei)堰高的50%時，實際流(liú)量與計量✌️流量的(de)偏差爲0.5912%，一年以365天(tian)計，實際流量增大(dà)了200m3因此⭕，在貿易結(jie)算中，管道積水對(duì)流量的影響是不(bu)容忽視的。
3實際數(shù)據
　　爲驗證理論計(ji)算結果，對某實際(ji)運行中的人工 煤(méi)氣孔闆流量計 量(liang)裝置定期放水，将(jiang)放水前、後的計量(liàng)流量作對比。先将(jiang)由🔅于用氣或供氣(qì)量發生變化，造成(chéng)有明顯變化或波(bō)動的流💃量數據予(yǔ)以剔除，對穩定運(yùn)行工況下，放水前(qian)、後計量流量的變(biàn)化進行分析。表1中(zhong)所取數據爲:穩🏃🏻‍♂️定(dìng)的運行工沉下，放(fang)水前、後各10min的平均(jun1)時流量。
　　由表1可見(jian):在穩定的運行工(gōng)況下，放水後計量(liang)流量🌐大于放水🍉前(qián)的計量流量。這表(biǎo)明:測量管道積水(shui)使流量示值小于(yu)實際流量。由于這(zhè)些數據是孔闆流(liú)量計量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼裝置實際(jì)運行時采集的流(liu)量數據，該數據或(huo)多或少會受到環(huan)境或用戶的影響(xiǎng)，但🐅至少可以說明(ming):測量管道積水使(shǐ)計⁉️量流量即流量(liàng)示值)小于實際流(liú)量。

4結論
　　綜上可知(zhī)，測量管道積水會(huì)導緻計量流量流(liu)量示值)減小，随積(ji)水高度的升高，計(ji)量流量與實際流(liu)量之間偏離程度(dù)增大。貿易結算中(zhong)，管道積水對流量(liang)計量的☎️影響是不(bú)容忽視的。實🧑🏾‍🤝‍🧑🏼際應(ying)用中，應特别注意(yi)定期排水。由于管(guan)道積水對流量計(ji)量的影響是同一(yi)方向的🌈，因此可考(kao)慮對管道積水引(yǐn)入的流量誤差予(yu)以修正，假定測量(liàng)管道以相同速率(lǜ)積水，根據排水周(zhōu)期及積水量，對未(wèi)來的流量影響值(zhi)進行預測或補償(chang)。另外，孔闆流量計(jì)量裝置适用于單(dān)相❗穩定流，基于單(dān)相穩定流的前提(tí)下給出了管道積(jī)🌈水對流量計量影(ying)☂️響的結論。有時，管(guǎn)道的積水會導緻(zhi)氣體流動過程中(zhōng)形成脈動流，脈動(dong)流對流量計量的(de)影響不在範圍之(zhi)内。

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