摘要:随(sui)着國家(jia)節能環(huan)保戰略(lue)的實施(shi)，天然氣(qi)發展迅(xun)速，計☀️量(liang)糾紛及(ji)輸差問(wen)題也日(ri)益突出(chu)，如何準(zhun)确📐計量(liang)确保買(mai)賣雙方(fang)的合💚法(fa)利益成(cheng)爲關注(zhu)的重點(dian)，天然氣(qi)爲多組(zu)分氣體(ti)，影響計(ji)量結果(guo)👈的因素(su)較多，文(wen)章主要(yao)✉️分析整(zheng)流🐆闆對(dui) 超聲流(liu)量計 計(ji)量結果(guo)的影響(xiang)，爲天然(ran)氣流量(liang)計 的安(an)裝、選型(xing)、檢定提(ti)供技術(shu)支撐。
　　按(an)照GB/T18604《用氣(qi)體超聲(sheng)流量計(ji)測量天(tian)然氣流(liu)量》要求(qiu)早，進入(ru)超聲流(liu)量計的(de)天然氣(qi)應是對(dui)稱的充(chong)分發展(zhan)的紊🐕流(liu)速度分(fen)布，但由(you)于上遊(you)管路的(de)管道配(pei)件、調壓(ya)閥及直(zhi)管段長(zhang)度等會(hui)影響進(jin)入流量(liang)計的氣(qi)體速度(du)剖面🈲，從(cong)而影響(xiang)測量精(jing)度。爲了(le)減小流(liu)速剖面(mian)對計量(liang)的影響(xiang)，各流量(liang)計廠商(shang)均配備(bei)🆚了整流(liu)闆安裝(zhuang)至流量(liang)計前🈲10D位(wei)置，用于(yu)減少旋(xuan)渦和改(gai)善天然(ran)氣😘速度(du)分布。
　　不(bu)同廠家(jia)流量計(ji)的聲道(dao)布置及(ji)流量計(ji)算數學(xue)模🤩型不(bu)同，對進(jin)入流量(liang)計的流(liu)态要求(qiu)不同，配(pei)套的整(zheng)❓流闆也(ye)不同，圖(tu)1是三個(ge)廠🔴家配(pei)套的整(zheng)流闆，由(you)圖可以(yi)看出‼️，每(mei)款整👨‍❤️‍👨流(liu)闆的開(kai)孔布局(ju)、分布方(fang)式均不(bu)相同。由(you)于大家(jia)對流量(liang)計整流(liu)闆♉關注(zhu)的少👣，錯(cuo)誤的認(ren)爲隻要(yao)有整流(liu)闆就能(neng)保證流(liu)量計的(de)精度，在(zai)流量計(ji)配整流(liu)闆時未(wei)嚴格按(an)照廠家(jia)要求進(jin)行配🤩置(zhi)，同時送(song)檢流量(liang)計時😘也(ye)未将配(pei)套整流(liu)闆同時(shi)送檢早(zao)，導緻檢(jian)定過程(cheng)用整流(liu)闆與現(xian)場應用(yong)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻過程整(zheng)流闆不(bu)一-緻甲(jia)。

　　爲了确(que)認整流(liu)闆對超(chao)聲流量(liang)計計量(liang)的影響(xiang)本文首(shou)先采用(yong)✨三維仿(pang)真模拟(ni)，利用模(mo)拟數據(ju)進行計(ji)算，計算(suan)不同整(zheng)流闆對(dui)同一流(liu)量計的(de)影響量(liang)，然後通(tong)過在檢(jian)定站進(jin)行實流(liu)測試對(dui)模拟計(ji)算結果(guo)進行驗(yan)證。
1三維(wei)仿真模(mo)拟計算(suan)
1.1建立模(mo)型
　　利用(yong)計算流(liu)體力學(xue)軟件FLUENT對(dui)三維流(liu)場進行(hang)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(fang)程和能(neng)量方程(cheng)，這些方(fang)程遵守(shou)了質量(liang)守恒、牛(niu)頓第二(er)定律和(he)能量守(shou)恒三個(ge)物理學(xue)基本原(yuan)理。同時(shi)由于管(guan)道内流(liu)體處于(yu)湍流😄狀(zhuang)态，還需(xu)使用湍(tuan)流方程(cheng)對流場(chang)控制求(qiu)解四。.
　　FLUENT中(zhong)有多種(zhong)湍流模(mo)型，其中(zhong)k-ε模型是(shi)目前應(ying)用最爲(wei)廣泛的(de)模型🐕，該(gai)模型又(you)分爲标(biao)準k-ε模型(xing)，重組化(hua)的k-ε模型(xing)和可實(shi)現的h-ε模(mo)🙇‍♀️型。
　　三種(zhong)湍流模(mo)型在形(xing)式上類(lei)似，主要(yao)差别在(zai)于計算(suan)🌈湍流粘(zhan)⁉️性🈲的方(fang)法、控制(zhi)湍流擴(kuo)散的湍(tuan)流普朗(lang)特數、體(ti)壁面位(wei)置上如(ru)何進行(hang)處理等(deng)存在不(bu)同。結合(he)天然氣(qi)流量計(ji)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(mo)型(RNG模🍉型(xing))。
　　計算流(liu)體力學(xue)軟件FLUENT計(ji)算管道(dao)内湍流(liu)流場時(shi)，正是基(ji)于上㊙️述(shu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻三個基(ji)本控制(zhi)方程，同(tong)時結合(he)合适的(de)湍流模(mo)♍型并在(zai)給⭐定邊(bian)🐇界條件(jian)下進行(hang)求解，得(de)到了流(liu)場内部(bu)各變量(liang)，模拟結(jie)果見圖(tu)2。
1.2計算分(fen)析
　　以Daniel流(liu)量計爲(wei)例進行(hang)分析，不(bu)同整流(liu)闆對流(liu)量計量(liang)🔞結果的(de)影響。Daniel流(liu)量計爲(wei)四聲道(dao)流量計(ji)，四個聲(sheng)道分布(bu)如圖3所(suo)示。

　　通過(guo)模拟分(fen)析可見(jian)，不同整(zheng)流闆在(zai)下遊10D位(wei)置的流(liu)體速度(du)分布梯(ti)度有較(jiao)大差異(yi)，通過同(tong)一流量(liang)計進行(hang)計量後(hou)有較大(da)偏☔差，Daniel與(yu)Elster整流闆(pan)差異較(jiao)大，計量(liang)偏差也(ye)較大，可(ke)達👨‍❤️‍👨0.59%，Daniel與Sick整(zheng)流闆較(jiao)爲相似(si)，整🤞流闆(pan)對流量(liang)計的影(ying)響相對(dui)偏小🔞，約(yue)0.15%，但不同(tong)流速的(de)影響量(liang)不同。
2試(shi)驗驗證(zheng)
2.1三維仿(pang)真結果(guo)驗證
　　爲(wei)了驗證(zheng)三維仿(pang)真分析(xi)的結果(guo)，選用了(le)一台DN200Daniel超(chao)聲流量(liang)計進行(hang)實流檢(jian)定測試(shi)，測量範(fan)圍爲:85.19~3124.64m'/h,測(ce)試流量(liang)點分别(bie)爲4000、3000、2000、560m'/h，分别(bie)在流❤️量(liang)計上遊(you)10D處安裝(zhuang)Daniel、Elster、Sick整流闆(pan)，測試結(jie)果見表(biao)3和圖4。

　　通(tong)過實驗(yan)測試分(fen)析，實驗(yan)結果與(yu)三維仿(pang)真模拟(ni)結果基(ji)本一緻(zhi)，三種類(lei)型整流(liu)闆對流(liu)量計計(ji)量結果(guo)🛀🏻有一⚽定(ding)的影響(xiang)，Daniel與Elster影響(xiang)的偏差(cha)最大，Sick處(chu)于中間(jian)位置，計(ji)量結果(guo)的最大(da)偏差可(ke)達0.6%，同時(shi)在不同(tong)流速下(xia)，整🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流闆(pan)對計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量(liang)結果的(de)影響不(bu)同，在40%Qm.流(liu)量點處(chu)影響相(xiang)👉對較小(xiao)，在往大(da)流量或(huo)者小流(liu)量偏移(yi)時影響(xiang)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(yan)證流速(su)剖面對(dui)計量的(de)影響，選(xuan)用一台(tai)DN150Daniel流量計(ji)進👣行🏃試(shi)驗網，流(liu)量範圍(wei)爲47~1846m3/h，分别(bie)對不安(an)裝整流(liu)闆、整流(liu)闆部🏃🏻‍♂️分(fen)整流孔(kong)堵塞及(ji)整流闆(pan)正常安(an)裝條件(jian)❌下進行(hang)測試，測(ce)試結果(guo)如表4所(suo)示。

　　三種(zhong)安裝條(tiao)件下測(ce)試結果(guo)偏差較(jiao)大，說明(ming)流速剖(pou)面對計(ji)量結果(guo)影響較(jiao)大，在上(shang)遊10D處安(an)裝整流(liu)闆可有(you)效較小(xiao)流态的(de)畸變，測(ce)試結果(guo)相對可(ke)靠，其他(ta)安裝條(tiao)件與之(zhi)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(pan)時計🤩量(liang)結果相(xiang)⭐對偏大(da)0.3%左右，整(zheng)流闆部(bu)分堵塞(sai)時，計量(liang)結果相(xiang)🐆對偏大(da)0.6%左右。對(dui)于不同(tong)類型的(de)流量計(ji)安裝條(tiao)件對計(ji)量結果(guo)的影響(xiang)不盡相(xiang)🌏同，該測(ce)試結果(guo)僅對被(bei)測流量(liang)計适用(yong)，測試結(jie)果表明(ming)安裝條(tiao)件的不(bu)同🧡會導(dao)緻經過(guo)流量計(ji)的流體(ti)流态不(bu)同，對計(ji)量有較(jiao)大影響(xiang)，至于影(ying)響趨勢(shi)及影響(xiang)🚶量需經(jing)過大量(liang)理論及(ji)試驗數(shu)據進行(hang)分析回(hui)。
3.案例分(fen)析
　　在某(mou)長輸管(guan)道計量(liang)站内計(ji)量用流(liu)量計爲(wei)DN400Elster超聲流(liu)量計，在(zai)應💃用過(guo)程中與(yu)下遊計(ji)量監督(du)站出現(xian)較大的(de)計量交(jiao)接差，通(tong)過對計(ji)量系統(tong)的排查(cha)，發現檢(jian)定時選(xuan)用🙇🏻的是(shi)相💃同口(kou)徑的Daniel整(zheng)流闆，未(wei)選用Elster配(pei)套整流(liu)闆，爲了(le)确認是(shi)否是整(zheng)流闆的(de)影響，利(li)用移動(dong)标準裝(zhuang)置到現(xian)場進行(hang)了在線(xian)實流測(ce)試，測試(shi)結果與(yu)前檢定(ding)結果有(you)較大偏(pian)差，最大(da)偏差爲(wei)0.7%，具體結(jie)果見表(biao)💘5。

4結論及(ji)建議
(1)整(zheng)流闆對(dui)天然氣(qi)流體具(ju)有整流(liu)效果，可(ke)有效提(ti)高流量(liang)計🙇🏻計量(liang)⭐的精度(du)，不同型(xing)号整流(liu)闆适用(yong)不同類(lei)型的流(liu)量計，不(bu)能混用(yong)，混用後(hou)會引入(ru)較大的(de)偏差🔴，偏(pian)差最🌈大(da)可達0.7%。
(2)通(tong)過三維(wei)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(zheng)♊流闆對(dui)流量計(ji)的影響(xiang)量，通過(guo)模拟和(he)大量的(de)試驗數(shu)據可🌈建(jian)立一套(tao)整流闆(pan)對流量(liang)計計量(liang)的修正(zheng)模型，在(zai)檢定與(yu)使用💃🏻過(guo)程中選(xuan)用整流(liu)闆不同(tong)時可⛹🏻‍♀️通(tong)過模型(xing)進行修(xiu)正補償(chang)，同時可(ke)在.計量(liang)🔅系統評(ping)定時通(tong)過該方(fang)法定量(liang)分析計(ji)量結果(guo)的偏差(cha)。
(3)建議流(liu)量計使(shi)用及檢(jian)定時采(cai)用相同(tong)的整流(liu)闆，有🔅條(tiao)件👄的場(chang)站可将(jiang)在用整(zheng)流闆與(yu)流量計(ji)整體送(song)檢👨‍❤️‍👨，避免(mian)因整流(liu)闆選型(xing)🎯造成計(ji)量偏差(cha)。

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