摘要：整(zheng)流器作爲(wei)氣體平整(zheng)裝置，其作(zuo)用是将天(tian)然氣的流(liu)态從🤟紊流(liu)變爲平流(liu)，從而使後(hou)端标準孔(kong)闆流量計(ji) 的計量更(geng)加正确。爲(wei)了有效提(ti)高整流器(qi)在天然氣(qi)生産中的(de)使用效果(guo)、延長其使(shi)用壽命、解(jie)決整流器(qi)在天然氣(qi)生産與計(ji)🥵量過程中(zhong)所面臨的(de)清洗困難(nan)、維護不便(bian)等問題，以(yi)天👉然氣計(ji)量中具有(you)代表性的(de)管式整流(liu)器爲研究(jiu)對象，分析(xi)了現用管(guan)式整流器(qi)在生産過(guo)程中的弊(bi)端與不足(zu)，針對性地(di)提出了解(jie)決方法。研(yan)究結果表(biao)明：經過對(dui)現有管式(shi)整流器的(de)優化，克服(fu)了傳統整(zheng)流器拆裝(zhuang)工藝繁瑣(suo)、作業風險(xian)高🐉等不足(zu)，提高了現(xian)場作業的(de)安全性，原(yuan)創性地研(yan)制了一種(zhong)可在線維(wei)護的體積(ji)流量計整(zheng)流器。結論(lun)㊙️認爲，所設(she)計的新型(xing)整流器克(ke)服了現有(you)❤️技術的不(bu)🙇‍♀️足，解決了(le)整流器使(shi)用過程中(zhong)拆裝工藝(yi)繁瑣、作業(ye)⁉️風險高等(deng)問題，符合(he)國家規定(ding)的使用标(biao)準，有效提(ti)🈲高了整流(liu)👈器清洗與(yu)維護的效(xiao)率。
0引言
　　天(tian)然氣作爲(wei)清潔能源(yuan)，其需求量(liang)随着社會(hui)的發展逐(zhu)年🧑🏽‍🤝‍🧑🏻增大🌂，與(yu)☎️之相應的(de)是對天然(ran)氣計量的(de)精度要求(qiu)高✉️。目前，天(tian)然氣計❗量(liang)廣泛使用(yong)标準孔闆(pan)流量計。其(qi)原理是以(yi)流體進入(ru)孔闆前、後(hou)所形⛹🏻‍♀️成的(de)壓差爲基(ji)礎，通過理(li)想流态下(xia)的經驗🔆公(gong)式結合數(shu)學模型進(jin)行計算，得(de)出具體數(shu)值。實際使(shi)用過程中(zhong)管内流🍓态(tai)是否能滿(man)✔️足相應要(yao)求是計量(liang)精度的關(guan)鍵。通過前(qian)人研究表(biao)明，影響流(liu)量計精度(du)的💃因素較(jiao)多，特别是(shi)氣體流态(tai)對計量🏃🏻‍♂️精(jing)度的影響(xiang)。現階🐪段我(wo)國所使用(yong)的整流器(qi)爲固定式(shi)結構，但其(qi)存在較多(duo)缺陷，因此(ci)提出一種(zhong)可在線維(wei)護的體積(ji)流量計整(zheng)流器的設(she)計思路，其(qi)使用、維護(hu)方便，無需(xu)繁瑣的工(gong)藝流程，使(shi)操作人員(yuan)的勞動強(qiang)度💞及作業(ye)風險得以(yi)降低，工作(zuo)效率提高(gao)的同時還(hai)可節約生(sheng)産成本。
1固(gu)定式整流(liu)器缺陷分(fen)析
　　整流器(qi)爲氣體平(ping)整裝置，安(an)裝于标準(zhun)孔闆流量(liang)計的前🤟端(duan)，其作用是(shi)将天然氣(qi)的流态從(cong)紊流變爲(wei)平🈚流，從而(er)使後端标(biao)準孔闆流(liu)量計的計(ji)量更加正(zheng)确。目前所(suo)使用的整(zheng)流器均爲(wei)固定式結(jie)構（圖1）。
 
　　整流(liu)器在工作(zuo)過程中，由(you)于氣流所(suo)攜帶的雜(za)質會使管(guan)内堆🍓積污(wu)垢，引起管(guan)束内部堵(du)塞或半堵(du)塞，易㊙️形成(cheng)🌏紊流，使整(zheng)流效果變(bian)差。通過對(dui)現有固定(ding)式整流器(qi)結構及使(shi)用效果分(fen)析，主要存(cun)在以下不(bu)足：①維護、清(qing)洗時必須(xu)要實🔱施關(guan)井、放空、置(zhi)換等一系(xi)列流🆚程倒(dao)換及停産(chan)斷氣等操(cao)作，工作程(cheng)序繁瑣，不(bu)但影🚶響氣(qi)井的正常(chang)生産，還影(ying)響對下遊(you)天然氣用(yong)戶的正常(chang)供氣；②整流(liu)器作爲計(ji)量裝置的(de)一部分，與(yu)計量精度(du)密切相關(guan)，若長✏️時間(jian)不清洗，會(hui)降低整流(liu)效果，使紊(wen)流加重，影(ying)響計量的(de)正确率，對(dui)企業經濟(ji)效益造成(cheng)直接影響(xiang)；③若在拆卸(xie)、更換的過(guo)程中遇到(dao)有毒或高(gao)壓氣流，可(ke)能會對操(cao)作人員的(de)人身安全(quan)造成威脅(xie)。
2新型整流(liu)器設計思(si)路與特點(dian)
2.1工作原理(li)
　　設計改進(jin)以分體式(shi)閥腔爲基(ji)礎，通過滑(hua)闆閥的阻(zu)隔将其分(fen)爲上、下兩(liang)個閥腔，并(bing)在工作中(zhong)利用齒輪(lun)軸逐層傳(chuan)💁遞的方式(shi)将整流管(guan)（闆）從下閥(fa)腔移至上(shang)閥腔。通🈲過(guo)放空👉閥平(ping)衡上閥腔(qiang)與外界壓(ya)力，安全取(qu)出整流管(guan)（闆）。在對其(qi)🚶清洗、維護(hu)💯後用相同(tong)方式将其(qi)💜安裝歸位(wei)。
2.2結構設計(ji)
　　根據國家(jia)标準（GB／T21446-2008）規定(ding)，标準孔闆(pan)流量計整(zheng)流器分爲(wei)兩種：一種(zhong)爲管束式(shi)，即整流管(guan)；另一種爲(wei)孔闆式，即(ji)整流闆。兩(liang)者均⭐爲固(gu)❌定式💔安裝(zhuang)模式。新型(xing)整流器在(zai)固定式整(zheng)流器結構(gou)的基礎上(shang)，以國家标(biao)準爲依據(ju)，利用閥腔(qiang)阻隔結構(gou)🌈，結合齒輪(lun)傳動原理(li)🥰進行設計(ji)，使其滿足(zu)對🐇管束式(shi)及孔闆式(shi)的使用需(xu)求（圖2）。
　　裝置(zhi)整體爲上(shang)、下雙閥腔(qiang)式，外部通(tong)過閥體固(gu)定螺🛀絲📐使(shi)其相連，閥(fa)腔内部通(tong)過滑閥的(de)移動上、下(xia)阻隔。整流(liu)管（闆）安放(fang)于下閥腔(qiang)下部，兩端(duan)與輸氣管(guan)道相接，内(nei)部☁️可使氣(qi)流平穩流(liu)通。整流管(guan)（闆）兩端外(wai)側設有齒(chi)輪槽，下閥(fa)腔底部爲(wei)排污槽，排(pai)污槽㊙️順氣(qi)流方🤞向的(de)一側安裝(zhuang)有排污閥(fa)。下閥腔上(shang)部兩端安(an)裝有📱齒輪(lun)軸，其轉動(dong)時可帶動(dong)整流管（闆(pan)）上下移動(dong)。上閥腔底(di)部爲滑閥(fa)，中部兩端(duan)設計有與(yu)☔下閥腔相(xiang)同的齒輪(lun)軸，其作用(yong)是接替下(xia)閥腔齒輪(lun)對整流管(guan)（闆）的作用(yong)，上閥💘腔頂(ding)部設計有(you)壓闆、頂闆(pan)以及頂絲(si)，作用爲密(mi)封及固定(ding)整流器頂(ding)部。腔體兩(liang)側安裝有(you)輔助設計(ji)，如下閥腔(qiang)與上閥腔(qiang)連接處設(she)有平衡閥(fa)及注脂口(kou)，上閥腔頂(ding)部側面設(she)置有放空(kong)閥。
 
注：1.輸氣(qi)管道；2.排污(wu)槽；3.下閥體(ti)；4.下閥腔；5.滑(hua)闆；6.滑闆閥(fa)；7.上閥❤️體；8.上(shang)閥腔；9.平衡(heng)閥；10.放空閥(fa)；11.壓闆；12.頂闆(pan)；13.頂絲；14.第一(yi)驅動裝置(zhi)；15.第⛹🏻‍♀️二驅動(dong)裝置；16.注脂(zhi)孔；17.螺栓；18.整(zheng)流管；19.導闆(pan)齒輪；20.滑闆(pan)齒輪；21.放空(kong)閥閥腔；22.平(ping)衡閥閥腔(qiang)
2.3使用方法(fa)
　　裝置工作(zuo)前，首先對(dui)密封性進(jin)行檢查，保(bao)證其處于(yu)安全工作(zuo)狀态。工作(zuo)時主要包(bao)括整流管(guan)（闆）平穩提(ti)升、整流管(guan)💁（闆）安全取(qu)出以及整(zheng)流管（闆）安(an)裝歸位三(san)個部分。整(zheng)流管🧑🏽‍🤝‍🧑🏻（闆）平(ping)穩提升：打(da)開平衡閥(fa)，使上閥腔(qiang)與下閥腔(qiang)連通，從而(er)平衡上閥(fa)腔與下閥(fa)🛀腔内的壓(ya)⚽力。其次，打(da)開滑闆閥(fa)，驅動下閥(fa)腔齒輪軸(zhou)，将整流管(guan)（闆）從下閥(fa)腔移至上(shang)閥腔，接着(zhe)關閉滑闆(pan)閥，關閉平(ping)衡閥。整流(liu)管（闆）安全(quan)取出：打開(kai)放空🏒閥，上(shang)閥體通過(guo)放空通孔(kong)與外界大(da)氣連通，使(shi)上閥腔與(yu)外界的壓(ya)力平衡。打(da)開頂絲，取(qu)出💋頂闆、壓(ya)闆。驅動上(shang)閥腔齒輪(lun)軸，将整流(liu)管（闆）從上(shang)閥腔取出(chu)。整流管（闆(pan)🏒）安裝歸位(wei)：将整流管(guan)（闆）放入上(shang)閥腔，驅動(dong)上閥腔齒(chi)輪軸，将整(zheng)流管🔞（闆）下(xia)放上閥腔(qiang)底部爲止(zhi)㊙️。蓋好壓闆(pan)、頂闆，安裝(zhuang)頂絲，關閉(bi)放空閥。打(da)開平衡閥(fa)，使上閥腔(qiang)🔴與下閥腔(qiang)内的壓力(li)平衡⚽。打開(kai)❤️滑闆閥，驅(qu)動下閥腔(qiang)齒輪軸，将(jiang)整流管（闆(pan)）從上閥腔(qiang)移至下閥(fa)腔。關閉滑(hua)闆閥，關閉(bi)平衡☀️閥。打(da)開放空閥(fa)，将上閥腔(qiang)氣體放空(kong)⭐，确保上閥(fa)腔内部壓(ya)力🏒平穩，最(zui)後關閉放(fang)🔞空閥。
2.4性能(neng)特點
　　設計(ji)發明的新(xin)型整流器(qi)的優勢主(zhu)要在于提(ti)取、安裝整(zheng)流管的過(guo)程中無需(xu)截斷流體(ti)或置換流(liu)體管🏃‍♀️路，實(shi)現在線維(wei)⛱️護整流器(qi)。此外，設計(ji)驅動裝置(zhi)使整流管(guan)在上下閥(fa)腔内穿梭(suo)時，可實現(xian)整流管兩(liang)端同♌步升(sheng)降，使整流(liu)器安裝與(yu)拆卸快捷(jie)、簡便。整個(ge)維護🌈過程(cheng)可避免高(gao)壓流體給(gei)現場操作(zuo)人員帶來(lai)傷害，同時(shi)也解決了(le)清洗、更換(huan)整流🙇🏻器時(shi)需要停産(chan)的問題。
　　通(tong)過上閥腔(qiang)齒輪軸、滑(hua)闆閥、下閥(fa)腔齒輪軸(zhou)的配合就(jiu)可移動管(guan)🐆腔内的整(zheng)流管（闆），取(qu)出與安裝(zhuang)歸位的🌐整(zheng)個🐕過程簡(jian)單、平穩、快(kuai)捷，實現了(le)在線維護(hu)整流器，減(jian)少天㊙️然氣(qi)或有毒有(you)害氣體與(yu)操作人員(yuan)的接觸，消(xiao)除了潛在(zai)的危險。
3新(xin)型整流器(qi)與固定式(shi)整流器實(shi)用性對比(bi)
　　新型整流(liu)器較傳統(tong)固定式整(zheng)流器在清(qing)洗時間、清(qing)洗方式、作(zuo)⭐業方式、計(ji)量精度影(ying)響以及操(cao)作的安全(quan)性方面具(ju)有更好的(de)效果，提高(gao)工作效率(lü)的同時，對(dui)作業期間(jian)的安⛹🏻‍♀️全性(xing)也有了明(ming)顯保障（表(biao)1）。同時，根據(ju)相關管理(li)規定，計量(liang)設備需在(zai)半年内清(qing)洗、維護，但(dan)☔受實際生(sheng)産條件的(de)限制，難以(yi)達到管🙇‍♀️理(li)規定要求(qiu)，新型整流(liu)器設🔴計的(de)提出，可有(you)效解決無(wu)法按期清(qing)洗維護的(de)問題。
 
4經濟(ji)效益分析(xi)
　　固定式整(zheng)流器從停(ting)産斷氣開(kai)始完成一(yi)套清洗流(liu)程一🐇般需(xu)要約4h，根據(ju)要求每半(ban)年需清洗(xi)一次。清洗(xi)過程中無(wu)法持續生(sheng)産，會影響(xiang)天然氣銷(xiao)售量以及(ji)用戶用🏃🏻‍♂️氣(qi)。以單♈井日(ri)産量爲30×104m³計(ji)📞算，天然氣(qi)出廠價按(an)1.548元／m³（含稅及(ji)💔管輸費）計(ji)🌈算，清洗一(yi)次影響天(tian)🌈然氣銷售(shou)量約爲5×10104m³，損(sun)失銷售額(e)達7.74萬🐆元，全(quan)年合計則(ze)爲15.48萬元。若(ruo)按照油氣(qi)田全✏️年生(sheng)産天然氣(qi)量爲300×108m³計算(suan)，由于清洗(xi)影響全年(nian)❌天然氣銷(xiao)售量達2700×10104m³，損(sun)失銷售額(e)約爲4000萬元(yuan)。
　　對于低壓(ya)低産積液(ye)氣井，年度(du)産氣量約(yue)爲5×108m³，一旦氣(qi)井🤩關井将(jiang)有可能不(bu)能複産，需(xu)要氣舉增(zeng)壓機等措(cuo)施輔助複(fu)産，預❤️計年(nian)度因實施(shi)複産措施(shi)而減産的(de)天然氣産(chan)量約爲500×104m³，損(sun)失的價值(zhi)約爲770萬💛元(yuan)。若采用新(xin)型整流器(qi)，預計可有(you)⭐效解決上(shang)述兩項問(wen)題，減少企(qi)業經濟效(xiao)益損失。
5結(jie)論
1）通過查(cha)閱整流器(qi)相關資料(liao)，發現并總(zong)結了目前(qian)國内現💋有(you)固定式整(zheng)流器的缺(que)點與不足(zu)。
2）經過對現(xian)有固定式(shi)整流器設(she)計的優化(hua)，原創性地(di)👈設計了一(yi)種可在線(xian)維護的體(ti)積流量計(ji)整流器。克(ke)服了傳統(tong)整流器拆(chai)裝工藝繁(fan)瑣、作業風(feng)險高等不(bu)足，在實✉️現(xian)可在線清(qing)洗、維護的(de)同時提高(gao)了現場作(zuo)業的安全(quan)性。
3）雖然所(suo)設計的裝(zhuang)置暫未在(zai)氣田現場(chang)進行實際(ji)應用👨‍❤️‍👨，但目(mu)前已通過(guo)國家石油(you)天然氣大(da)流量計量(liang)站成都分(fen)站的檢測(ce)，表明該設(she)計符合國(guo)家規定的(de)使用标準(zhun)💁，後期将會(hui)結合現場(chang)實📐際應用(yong)效果進一(yi)步優化。

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