摘要:随(sui)着國家(jia)節能環(huan)保戰略(lue)的實施(shi)，天然氣(qì)發展迅(xùn)速，計🔞量(liàng)糾紛及(jí)輸差問(wen)題也日(ri)益突出(chū)，如何準(zhǔn)确計量(liang)确保買(mai)賣雙方(fāng)的合法(fǎ)利益成(cheng)爲關注(zhu)的重點(diǎn)，天然氣(qi)爲多組(zu)分氣體(ti)，影響計(ji)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量結果(guǒ)的因素(su)較多，文(wén)章主要(yao)🔴分析整(zheng)流闆對(dui) 超聲流(liu)量計 計(jì)量結果(guǒ)的影響(xiang)，爲天然(rán)氣流量(liàng)計 的安(an)裝、選型(xíng)、檢定提(tí)供技術(shu)支撐。
　　按(àn)照GB/T18604《用氣(qi)體超聲(sheng)流量計(ji)測量天(tiān)然氣流(liu)量》要求(qiu)早，進入(ru)超聲⭐流(liu)量計的(de)天然氣(qì)應是對(dui)稱的充(chōng)分發展(zhǎn)的紊流(liú)速度分(fen)布，但⁉️由(you)于上遊(yóu)管路的(de)管道配(pei)件、調壓(ya)閥及直(zhí)管段長(zhang)度等會(huì)影響💋進(jìn)入流量(liàng)計的氣(qì)體速度(dù)剖面，從(cóng)而影響(xiǎng)測量精(jing)度。爲了(le)減小🈲流(liu)速剖面(mian)對計量(liàng)的影響(xiang)，各流量(liàng)計廠商(shāng)均配備(bèi)🍉了整流(liú)闆安🏃🏻‍♂️裝(zhuāng)至流量(liàng)計前10D位(wèi)置，用于(yu)減少旋(xuan)渦和改(gai)善天然(rán)氣🌏速度(du)分布。
　　不(bu)同廠家(jiā)流量計(jì)的聲道(dao)布置及(ji)流量計(jì)算數學(xue)模型不(bú)同，對🏃🏻進(jìn)入流量(liàng)計的流(liu)态要求(qiú)不同，配(pei)套的整(zhěng)流闆也(ye)不同，圖(tú)🐪1是三個(ge)廠家配(pèi)套的整(zhěng)流闆，由(yóu)圖可以(yǐ)看出，每(měi)款整流(liu)闆的✨開(kāi)孔布🎯局(ju)、分布方(fāng)式均不(bú)相同。由(you)于大家(jiā)對流量(liàng)計整流(liú)闆🔞關注(zhù)的少，錯(cuò)誤的認(ren)爲隻要(yao)有整🈲流(liú)闆就能(néng)保證流(liu)量計的(de)精度，在(zài)流量計(jì)配整流(liu)闆🥰時未(wei)嚴格按(àn)照廠家(jia)要求進(jin)行配置(zhì)，同時送(sòng)檢流量(liàng)計時㊙️也(yě)未将配(pèi)套整流(liú)☁️闆同時(shí)送檢早(zǎo)，導♍緻檢(jian)定過程(chéng)用整流(liu)闆與現(xian)場應用(yòng)過程整(zheng)流闆不(bú)一-緻甲(jiǎ)。

　　爲了确(que)認整流(liu)闆對超(chao)聲流量(liàng)計計量(liàng)的影響(xiang)本文首(shou)先🐆采用(yong)⭐三維仿(páng)真模拟(ni)，利用模(mó)拟數據(ju)進行計(jì)算，計算(suan)㊙️不同整(zhěng)流闆對(dui)同一👈流(liu)量計的(de)影響量(liang)，然後通(tōng)過在檢(jiǎn)定站進(jìn)行實流(liu)測試對(dui)模拟計(jì)算結果(guǒ)進行驗(yan)證。
1三維(wéi)仿真模(mó)拟計算(suan)
1.1建立模(mo)型
　　利用(yòng)計算流(liú)體力學(xue)軟件FLUENT對(duì)三維流(liú)場進行(háng)仿真，對(dui)流場的(de)求解建(jian)立在流(liu)體力學(xue)的基本(ben)控制方(fang)程之🌈上(shang)，即連續(xu)性方程(cheng)、動量方(fāng)🤩程和能(néng)量方程(cheng)，這些方(fāng)程遵守(shou)了質量(liang)守恒、牛(niú)頓🌂第二(er)定🤩律和(he)能量守(shou)恒三個(ge)👄物理學(xue)基本原(yuán)理。同時(shí)由于管(guan)道内流(liú)體處于(yu)湍流❓狀(zhuàng)态，還需(xu)使用湍(tuan)流方程(chéng)對流場(chang)控制求(qiu)解四。.
　　FLUENT中(zhōng)有多種(zhong)湍流模(mó)型，其中(zhong)k-ε模型是(shi)目前應(yīng)用最爲(wèi)廣泛的(de)模🚶‍♀️型，該(gāi)✌️模型又(yòu)分爲标(biao)準k-ε模型(xíng)，重組化(hua)的k-ε模型(xíng)和可實(shí)現的h-ε模(mo)型。
　　三種(zhong)湍流模(mo)型在形(xíng)式上類(lei)似，主要(yào)差别在(zai)于計算(suan)湍流🎯粘(zhān)性的方(fāng)法、控制(zhì)湍流擴(kuo)散的湍(tuān)流普朗(lang)特數、體(ti)壁面位(wèi)置上如(ru)何進行(hang)處理等(děng)存在不(bú)同。結合(hé)天然氣(qì)流量計(jì)計量的(de)工🌈況條(tiao)件和相(xiang)關文獻(xian)資料，采(cai)用重組(zu)化的h-ε模(mó)型(RNG模型(xíng))。
　　計算流(liu)體力學(xué)軟件FLUENT計(jì)算管道(dào)内湍流(liú)流場時(shi)，正是✂️基(ji)于上述(shu)三個基(jī)本控制(zhi)方程，同(tong)時結合(hé)合适的(de)湍流模(mó)型并在(zai)給定邊(bian)界條件(jiàn)下進行(háng)求解，得(de)到了流(liu)場内部(bù)各變量(liang)，模拟結(jié)果見圖(tu)2。
1.2計算分(fèn)析
　　以Daniel流(liú)量計爲(wèi)例進行(hang)分析，不(bú)同整流(liu)闆對流(liú)量計量(liàng)結果的(de)💞影響🏒。Daniel流(liu)量計爲(wèi)四聲道(dào)流量計(ji)，四個聲(sheng)道分布(bu)如圖3所(suo)示。

　　通過(guò)模拟分(fèn)析可見(jiàn)，不同整(zheng)流闆在(zai)下遊10D位(wèi)置的流(liu)📞體速度(dù)分布梯(tī)度有較(jiào)大差異(yì)，通過同(tóng)一流量(liang)計進行(hang)計🍓量後(hou)有較大(da)偏差，Daniel與(yǔ)Elster整流闆(pan)差異較(jiao)大，計量(liang)偏差也(ye)較大，可(kě)達0.59%，Daniel與Sick整(zhěng)流闆較(jiao)爲相似(sì)，整✉️流闆(pǎn)對流量(liang)✂️計的影(ying)響相對(duì)偏小🏒，約(yue)0.15%，但不同(tong)流速的(de)影響量(liang)不同。
2試(shì)驗驗證(zhèng)
2.1三維仿(pang)真結果(guǒ)驗證
　　爲(wèi)了驗證(zhèng)三維仿(pang)真分析(xī)的結果(guo)，選用了(le)一台DN200Daniel超(chāo)聲流🔴量(liang)計進行(háng)實流檢(jiǎn)定測試(shi)，測量範(fàn)圍爲:85.19~3124.64m'/h,測(cè)試流量(liang)點分别(bie)爲4000、3000、2000、560m'/h，分别(bié)在流🏃‍♂️量(liàng)計上遊(yóu)10D處安裝(zhuāng)Daniel、Elster、Sick整流闆(pan)，測試結(jié)果見表(biǎo)3和圖4。

　　通(tong)過實驗(yan)測試分(fèn)析，實驗(yan)結果與(yu)三維仿(páng)真模拟(ni)結果基(ji)本一🔴緻(zhì)，三種類(lei)型整流(liú)闆對流(liú)量計計(ji)量結果(guo)有一🔅定(ding)的影響(xiang)，Daniel與Elster影響(xiǎng)的偏差(cha)最大，Sick處(chu)于中間(jian)位置，計(ji)量結果(guǒ)的最大(da)偏差可(kě)達0.6%，同時(shi)在不同(tong)流速下(xia)，整流闆(pǎn)對計量(liang)結果的(de)♌影響不(bú)同，在40%Qm.流(liu)量點處(chu)影響相(xiang)對較小(xiao)，在往大(dà)流量或(huo)者小流(liu)量偏移(yi)時影響(xiǎng)量逐漸(jian)變大。
2.2流(liu)态剖面(mian)影響試(shi)驗驗證(zheng)
　　爲了驗(yàn)證流速(su)剖面對(duì)計量的(de)影響，選(xuan)用一台(tái)DN150Daniel流量計(jì)進行試(shi)驗網，流(liú)量範圍(wei)爲47~1846m3/h，分别(bié)對不安(an)裝整流(liú)闆、整流(liú)闆部分(fèn)整流孔(kǒng)堵塞及(ji)整流闆(pǎn)正常安(ān)裝條件(jian)下進行(hang)測試，測(cè)試結果(guo)如表4所(suo)示。

　　三種(zhǒng)安裝條(tiao)件下測(cè)試結果(guǒ)偏差較(jiào)大，說明(ming)流速剖(pōu)面♊對計(jì)量結果(guo)影響較(jiào)大，在上(shang)遊10D處安(ān)裝整流(liú)闆可🛀有(yǒu)效較小(xiao)流态的(de)畸變，測(ce)試結果(guǒ)相對可(kě)靠，其他(ta)安裝條(tiáo)件與之(zhī)對比可(ke)分♌析出(chu)安裝對(dui)計量的(de)影響。在(zai)不安裝(zhuang)整流闆(pǎn)時計量(liang)結果相(xiàng)對偏大(dà)0.3%左右，整(zhěng)流闆部(bù)分堵塞(sai)時，計量(liang)結果相(xiang)對偏大(dà)0.6%左右。對(dui)于不同(tong)類🌈型的(de)流量計(jì)安裝條(tiao)件對計(ji)量結果(guo)的影響(xiǎng)不盡相(xiang)同，該測(cè)試結果(guo)僅對被(bei)測流量(liàng)計适👄用(yòng)，測試結(jié)果表明(míng)安裝條(tiao)件的不(bu)同👈會導(dao)緻經過(guo)流量計(jì)🏃的流體(ti)流态不(bú)同，對計(jì)量有較(jiào)大影響(xiǎng)，至于影(yǐng)響趨勢(shì)及影響(xiang)量需經(jing)過大量(liàng)理論及(jí)試驗數(shù)據進行(hang)分析回(huí)。
3.案例分(fèn)析
　　在某(mǒu)長輸管(guǎn)道計量(liàng)站内計(jì)量用流(liú)量計爲(wèi)DN400Elster超聲流(liu)量🔞計，在(zài)應用過(guò)程中與(yu)下遊計(ji)量監督(du)站出現(xian)較大的(de)計量交(jiāo)接差，通(tōng)過💁對計(jì)㊙️量系統(tǒng)的排查(cha)，發現檢(jiǎn)定時選(xuǎn)用的是(shi)相同口(kǒu)徑的Daniel整(zhěng)流闆，未(wèi)選用Elster配(pèi)套整流(liu)闆，爲了(le)确認是(shì)否是整(zhěng)流闆的(de)✔️影響，利(lì)用移動(dòng)标準裝(zhuāng)置到現(xiàn)場進行(háng)了在線(xiàn)實流測(ce)試，測試(shi)結果與(yǔ)前🛀檢定(ding)結果有(yǒu)較大偏(piān)差，最大(dà)偏差爲(wei)0.7%，具體結(jié)果見表(biǎo)5。

4結論及(ji)建議
(1)整(zhěng)流闆對(dui)天然氣(qì)流體具(jù)有整流(liú)效果，可(kě)有效提(ti)高流量(liàng)計計量(liang)的精度(dù)，不同型(xing)号整流(liu)闆适用(yòng)不同類(lèi)型的♌流(liú)量🈲計，不(bú)能混用(yong)，混用後(hòu)會引入(ru)較大的(de)偏差，偏(pian)差最大(dà)可達0.7%。
(2)通(tong)過三維(wéi)模拟仿(pang)真及流(liu)量計計(ji)量的數(shu)學模型(xing)可分析(xi)不同整(zhěng)☁️流闆對(dui)流量計(jì)的影響(xiǎng)量，通過(guo)模拟和(he)💰大量的(de)試驗數(shu)據可🌐建(jiàn)立一套(tào)整流闆(pǎn)對流量(liàng)計計量(liàng)的修正(zheng)模型💯，在(zai)檢定與(yǔ)使用過(guò)程中選(xuǎn)用整流(liu)闆不同(tong)時可通(tōng)過模型(xing)進行修(xiu)正🌈補償(cháng)，同時可(kě)在.計量(liàng)⚽系統評(ping)定時☂️通(tong)過該方(fāng)法定量(liàng)分析計(ji)量結果(guo)的偏差(cha)。
(3)建議流(liu)量計使(shǐ)用及檢(jiǎn)定時采(cǎi)用相同(tóng)的整流(liú)闆，有條(tiao)件的場(chang)站可将(jiang)在用整(zhěng)流闆與(yǔ)流量計(jì)整體送(sòng)檢，避免(mian)因整流(liu)闆選型(xing)造成🈲計(ji)量偏差(chà)。

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