[摘要]在利用(yòng)孔闆流量計 量裝(zhuang)置進行煤氣流量(liàng)計量時，管道積水(shui)會改變孔闆流量(liang)🤩計量裝置的幾何(he)特性，從而影響流(liu)量計量的準确性(xing)。文章通過分析🚩管(guan)道積水對孔闆流(liú)量計👌流量方程中(zhong)各參數的影響，得(de)出管道積水對流(liu)量計量産生的影(ying)響，最後以工業上(shang)某實際孔闆流量(liang)計量裝置定期放(fàng)水的實驗數據作(zuo)驗證。
　　被測介質爲(wèi)濕煤氣的孔闆流(liú)量計量裝置運行(hang)一段時間後，拆卸(xiè)孔闆時，會有水從(cong)測量管道中流出(chu)來，有時孔闆上遊(you)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(shui)，會改變孔闆流量(liang)計量🔞裝置的幾何(hé)特性，從而影響流(liu)量計量的準确性(xìng)。一般，用來測量濕(shi)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(yu)地下，這樣，孔闆流(liú)量計量裝置高于(yú)城市燃氣管道。裝(zhuāng)置中♉，孔闆上遊測(cè)量管✏️道較長、煤氣(qi)壓力🐪較❗高，下遊測(ce)量管道較短、煤氣(qi)壓力🎯較低;孔闆上(shàng)遊測量管✍️道中♋，煤(mei)氣在逼近孔闆的(de).沖擊壓力的影響(xiang)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(dòng)的煤氣挾帶進入(ru)地下城市燃氣管(guan)道中。因此，研究管(guan)道積水對流量計(jì)量的影響是十分(fèn)必要的，從工業實(shí)際🛀🏻出發，主要研究(jiū)孔闆上遊測量管(guan)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(ti)狀态、标準孔闆節(jiē)流件尺寸和管道(dao)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(liàng)之✨間有确定的數(shù)值關系，這關系即(ji)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(wu)量綱;ε爲可膨脹系(xi)數，無量綱;β爲直徑(jìng)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(jué)定于裝置的幾何(hé)特性和📞流㊙️體的流(liú)動特性日。在流量(liàng)測量範圍内，一定(dìng)幾何特性的孔🚶‍♀️闆(pǎn)流🆚量計量裝置，流(liu)量與差壓之間具(ju)🔞有.确定的流量關(guan)系式。幾何特🈲性改(gai)變，流量關系随之(zhi)💛改變。
　　孔闆流量計(ji)量裝置在測量濕(shī)煤氣流量的實際(jì)應💋用✂️中🔞，測量管道(dao)積水，使管道内氣(qì)體實際流通截面(mian)積減⭕小，裝置的幾(ji)何特性發生了改(gai)變，流量關系改變(bian)。按照♍安裝時的流(liu)量關系式得到的(de)計量流量即流量(liang)示值)與實際流✊量(liang)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(dao)積水對流量方程(cheng)中各參數的影響(xiǎng)
　　由流量方程可見(jian)，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(rè)膨脹系數的影響(xiǎng);差壓Δp是孔闆流量(liàng)計量裝置實測量(liang);密度ρ取決于煤氣(qì)組分、工作溫度和(he)工作壓力。可見，d、Δp和(he)ρ值不受管道積水(shuǐ)的影響，不予分析(xi)。以下主要分🌏析測(cè)量管道積水對直(zhi)徑比β、可膨脹系數(shu)ε和流出🍉系數C的影(yǐng)響。
　　通過具體計算(suàn)，測量管道積水對(dui)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(ji)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(jù)取壓。結算狀态爲(wei):15.5℃，101.671kPa。該計量裝置在溫(wen)度t爲35℃、相對🧑🏽‍🤝‍🧑🏻濕度φ爲(wei)100%、壓力p爲60kPa、差壓Δp爲9kPa時(shí)，直徑比β爲0.479629，可膨脹(zhàng)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(shui)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(dao)積水對直徑比的(de)影響
　　孔闆流量計(ji)量裝置測量管道(dào)中的積水是柔性(xing)的，在😄煤氣⭕壓力的(de)作用下，管道内積(ji)水面會發生一定(ding)的彎✂️曲。由于管道(dao)内煤氣壓力較低(di)，可忽略因氣體壓(yā)力而引起的🏃積水(shui)面✊的微小㊙️弧度，認(ren)🚩爲積水面爲🧡平面(miàn)。隻要積水高度一(yi)定即圖1中陰影部(bu)分面積一👣定)，就能(néng)确定氣體流通截(jié)面積。因此，選用與(yu)氣體流通截面積(ji)相同面積的圓的(de)直徑作爲等效直(zhí)徑，以積水高度表(biǎo)示管道積水後氣(qì)體流通截面積。如(ru)圖✌️1爲管道截面示(shì)意圖✊，陰影部分爲(wei)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(jìng)比，無量綱;d爲孔徑(jing)，m;D爲測量🔴管道直徑(jing)，m;h爲積水高度，m。
公式(shi)2)是在測量管道積(jī)水時，等效直徑比(bǐ)的計算公式。積水(shui)🆚高度與等效直徑(jing)比的變化關系如(rú)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(da)0.3553%;積水高度爲堰高(gāo)的20%時，等效直徑比(bi)增大1.007%;積水高度爲(wei)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(gāo)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(yā)孔處被測流體的(de)壓力，Pa。

管道積水高(gao)度與可膨脹系數(shu)的變化關系見圖(tú)3。可知:管道積水🌈使(shi)可膨脹系數減小(xiǎo)，并且影響很小。
（3)管(guan)道積水對流出系(xì)數的影響
　　國内外(wài)有關資料對于孔(kong)闆在實際應用中(zhong)産生的偏🛀離标準(zhǔn)的程度，皆用流出(chu)系數的偏差來衡(heng)量甲。孔闆前管道(dao)積📐水會改變流出(chū)系數目，下面看一(yi)下管道積水對流(liu)出系數的影響。
IS05167-2006推(tuī)薦流出系數的計(ji)算公式采用裏德(de)-哈利斯/加拉赫公(gong)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(qǔ)壓🙇‍♀️口☔的距🍉離除以(yi)管道直徑得出的(de)商，無量綱;認爲孔(kong)闆下遊端面到下(xià)遊取壓口的距離(lí)除以管道直徑得(de)出的商，無量綱。
　　計(ji)算管道積水後的(de)實際流出系數和(he)實際流量時⚽，應以(yǐ)💰等效🛀直徑比β′代替(ti)直徑比β、以實際可(kě)膨脹系數ε′代替可(ke)膨☂️脹系數ε′，可求出(chū)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(jian):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(dù)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(shu)增加0.1182%。因此，孔闆上(shang)遊測量管道積水(shuǐ)☔後，實際🆚流出系數(shù)增大。積水高度越(yue)高，實際流出系數(shù)增大越顯著，呈現(xiàn)近似正向二次函(hán)數的關系。
2.2管道積(jī)水對流量計量的(de)影響
　　在分析了管(guǎn)道積水對直徑比(bǐ)、可膨脹系數和流(liú)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(yǐng)響👉。将管道積水後(hou)的各參數實際☎️值(zhi)分别代入流量方(fāng)程，求出管📧道積水(shui)後的實際流量，并(bìng)将其🌈與計量流🐉量(liàng)流量示值)作比較(jiao)。
　　圖5爲管道積水後(hòu)，對于不同的積水(shui)高度，實際流量與(yu)計㊙️量流量(流量示(shì)值)的關系。圖中δq=(q′-q)/q×100%，其(qi)中:q′爲管道積水時(shi)的實際流量，q爲👉流(liú)量示值。

由(you)圖5可見:
(1)測量管道(dào)積水後，實際流量(liàng)大于計量流量流(liú)量示值)。也就是說(shuō)，與實際流量相比(bǐ)計量流量偏小。
(2)在(zai)計量流量流量示(shi)值)不變的情況下(xià)，實際流量随管道(dao)積水高度的升高(gāo)而增大。積水高度(du)越高，實際流量增(zēng)大越顯著，亦呈現(xian)近似正向二次函(han)數的關系。當積✏️水(shui)高度爲堰高♌的10%時(shi)，實際流量增大0.0492%;積(jī)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(gao)的50%時，實際流量增(zēng)大0.5912%。.
　　當計量流量爲(wei)38743m'/h，管道積水高度爲(wèi)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(da)了200m3因此，在貿易結(jie)🈲算中🔴，管道積水對(dui)流量的影響是不(bu)容忽視的。
3實際數(shu)據
　　爲驗證理論計(jì)算結果，對某實際(jì)運行中的人工 煤(mei)氣孔闆流量計 量(liàng)裝置定期放水，将(jiāng)放水前、後的計量(liang)流量作對比。先♌将(jiang)🔞由🈲于用氣或供氣(qi)量發生變化，造成(chéng)有明顯變✌️化或波(bō)動的流量數據予(yu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼以剔除，對穩定運(yùn)行工況下，放水前(qián)、後計量流量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的變(biàn)化進行分析。表1中(zhōng)所取數據爲:穩定(dìng)的運行工沉下，放(fang)水前、後各💞10min的平均(jun)時流量。
　　由表1可見(jian):在穩定的運行工(gong)況下，放水後計量(liang)流量大于🥵放水前(qian)‼️的計量流量。這表(biǎo)明:測量管道積水(shuǐ)使流量示值小于(yú)實際流量。由于這(zhè)些數據是孔闆流(liu)量計量裝置實際(ji)運行時采集的流(liú)量數據，該數據或(huo)多或少♊會受到環(huán)境或用戶㊙️的影響(xiǎng)，但至少可以說明(míng):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(hui)導緻計量流量流(liu)量示值🔞)減小，随積(ji)水高度的升高，計(jì)量流量與實際流(liú)量🚶之間偏離💯程度(dù)增大。貿易‼️結算中(zhōng)，管道積水對流量(liang)計量的影響是不(bu)容忽視的。實際應(yīng)用中，應特别注意(yi)定期排👣水。由于管(guǎn)道積水對流量計(ji)量☂️的影響是同一(yi)方向的，因此可考(kǎo)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(lü)積水，根據排水周(zhou)期及積水量，對未(wèi)來的流量影響值(zhí)進行預測或補償(cháng)。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(ti)下給出了管☎️道積(ji)水對流量計量影(ying)響的結論。有時，管(guan)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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