摘要:随(sui)着國家(jiā)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(wèn)題也日(rì)益突出(chu)，如何準(zhǔn)确計量(liàng)🍓确保買(mǎi)賣雙方(fāng)的合法(fǎ)利益成(chéng)爲關注(zhu)的重點(dian)，天然氣(qì)爲多組(zǔ)分氣體(ti)，影響計(jì)🍓量結果(guǒ)的因素(su)較多，文(wén)章主要(yao)分析整(zhěng)流闆對(duì) 超聲流(liú)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(xíng)、檢定提(tí)供技術(shu)支撐。
　　按(àn)照GB/T18604《用氣(qì)體超聲(sheng)流量計(jì)測量天(tian)然氣流(liu)量》要求(qiu)早，進入(rù)超聲流(liu)量計的(de)天然氣(qì)應是對(duì)稱的充(chong)分發展(zhǎn)的紊流(liú)速度分(fèn)💋布，但由(yóu)于上遊(yóu)管路的(de)管道配(pei)件、調壓(ya)閥及🏒直(zhi)管段長(zhǎng)度等會(hui)影響進(jin)入流量(liang)計的氣(qi)體速度(dù)剖面，從(cóng)而影響(xiang)測量精(jing)度☀️。爲了(le)減小流(liú)速剖面(mian)✍️對計量(liang)的影響(xiang)，各流量(liàng)計廠商(shang)均配備(bèi)🌐了整流(liú)闆安裝(zhuang)至流量(liàng)計前10D位(wèi)置，用于(yu)減少旋(xuan)渦和改(gǎi)善天然(rán)氣速度(du)分布。
　　不(bú)同廠家(jiā)流量計(jì)的聲道(dao)布置及(ji)流量計(ji)算數學(xue)模型不(bu)同，對進(jìn)🔴入流量(liàng)計的流(liu)态要求(qiu)不同，配(pèi)套的整(zhěng)流闆也(yě)不同，圖(tú)1是三個(ge)廠家配(pèi)套的整(zheng)流闆，由(you)圖可以(yǐ)看出🐉，每(měi)款整🌐流(liu)闆的開(kai)孔布局(ju)、分布方(fang)式均不(bú)相同。由(you)于大家(jia)對流量(liàng)計整流(liu)闆關注(zhu)的少🆚，錯(cuò)誤的認(ren)爲隻要(yao)有整流(liu)闆就能(néng)保證流(liu)量計的(de)精度，在(zài)流量🤟計(ji)配整流(liu)闆⁉️時未(wèi)嚴格按(àn)照廠家(jia)要求進(jìn)行配置(zhi)，同時送(song)檢流量(liàng)計時也(yě)未将配(pèi)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(xiàn)場應用(yòng)過程整(zheng)流闆不(bu)一-緻甲(jia)。

　　爲了确(que)認整流(liú)闆對超(chāo)聲流量(liang)計計量(liang)的影響(xiǎng)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(jì)算，計算(suàn)不同整(zhěng)流闆對(dui)❓同一流(liú)量計的(de)影響量(liàng)，然後通(tōng)過在檢(jiǎn)定站進(jin)行實流(liú)測試對(dui)💜模拟計(jì)算結果(guǒ)進行驗(yan)證。
1三維(wei)仿真模(mó)拟計算(suàn)
1.1建立模(mo)型
　　利用(yong)計算流(liu)體力學(xue)軟件FLUENT對(duì)三維流(liú)場進行(hang)仿真，對(dui)🔴流🔞場的(de)求解建(jiàn)立在流(liú)體力學(xué)的基本(ben)控制方(fāng)程之上(shang)，即連續(xù)性方❌程(chéng)、動量方(fāng)程和能(neng)量方程(cheng)，這些方(fang)程遵守(shǒu)了質量(liàng)守恒、牛(niú)頓第二(er)定律和(he)能量守(shǒu)恒三個(ge)物理學(xué)基本原(yuán)理。同時(shi)由于管(guǎn)道内流(liu)體🔆處于(yu)湍流🔱狀(zhuang)态，還需(xū)使用湍(tuan)流方程(chéng)對流場(chang)控制🌐求(qiu)解四。.
　　FLUENT中(zhong)有多種(zhong)湍流模(mo)型，其中(zhōng)k-ε模型是(shi)目前應(yīng)用最爲(wei)廣🏃🏻泛的(de)模型，該(gai)模型又(yòu)分爲标(biāo)準k-ε模型(xing)，重組化(huà)的k-ε模型(xíng)和可實(shí)現的h-ε模(mo)💞型。
　　三種(zhǒng)湍流模(mo)型在形(xing)式上類(lèi)似，主要(yao)差别在(zài)于計算(suan)湍流粘(zhan)性的方(fang)法、控制(zhì)湍流擴(kuò)散的湍(tuān)流普朗(lang)特數、體(ti)壁面位(wèi)置上🏃🏻‍♂️如(rú)何進行(háng)處理等(deng)存在不(bú)同。結合(he)天☂️然氣(qì)流量計(jì)計♋量的(de)工況條(tiáo)件和相(xiang)關文獻(xiàn)資料，采(cai)⛷️用重組(zu)化的h-ε模(mo)型(RNG模型(xíng))。
　　計算流(liú)體力學(xué)軟件FLUENT計(jì)算管道(dào)内湍流(liu)流場時(shi)，正是基(jī)于上述(shù)三個基(ji)本控制(zhi)方程，同(tóng)時結合(hé)合适的(de)湍🌈流模(mó)型并在(zài)給定邊(biān)界條件(jian)下進行(háng)求解，得(dé)到了流(liu)場内部(bu)各變量(liang)，模拟結(jié)♉果見圖(tú)2。
1.2計算分(fèn)析
　　以Daniel流(liú)量計爲(wèi)例進行(hang)分析，不(bu)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(dao)流量計(jì)，四個聲(shēng)道分布(bu)如圖3所(suo)示。

　　通過(guo)模拟分(fèn)析可見(jian)，不同整(zheng)流闆在(zài)下遊10D位(wei)置的流(liu)體速度(du)分布梯(ti)度有較(jiao)大差異(yì)，通過同(tóng)一流量(liàng)計進❗行(hang)計量後(hòu)有較大(dà)偏差，Daniel與(yǔ)Elster整流闆(pan)差異較(jiào)大，計量(liàng)偏❄️差也(ye)較大，可(ke)達0.59%，Daniel與Sick整(zhěng)流闆較(jiào)爲相似(sì)，整🧡流闆(pǎn)對流量(liang)計的影(yǐng)響相對(dui)偏小，約(yuē)0.15%，但不同(tóng)流速的(de)影響量(liàng)不同。
2試(shì)驗驗證(zhèng)
2.1三維仿(pang)真結果(guǒ)驗證
　　爲(wei)了驗證(zheng)三維仿(páng)真分析(xi)的結果(guo)，選用了(le)一台DN200Daniel超(chāo)聲👌流🌈量(liang)計進行(hang)實流檢(jiǎn)定測試(shi)，測量範(fàn)圍爲:85.19~3124.64m'/h,測(ce)試流量(liang)點分别(bié)爲4000、3000、2000、560m'/h，分别(bié)在流量(liang)計☀️上遊(you)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(tōng)過實驗(yàn)測試分(fen)析，實驗(yàn)結果與(yǔ)三維仿(páng)真模拟(nǐ)結果基(jī)本一緻(zhì)，三種類(lei)型整流(liú)闆對流(liu)量計計(ji)量結果(guo)有一定(dìng)的影響(xiang)，Daniel與Elster影響(xiǎng)的偏差(chà)最大，Sick處(chu)于中間(jian)位置💔，計(jì)量結果(guǒ)的最大(da)偏差可(ke)達0.6%，同時(shí)在不同(tóng)流速下(xià)，整流闆(pǎn)對計量(liàng)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(xiǎo)，在往大(dà)流量或(huo)者小流(liú)量偏移(yi)時影響(xiǎng)量逐漸(jian)變大。
2.2流(liú)态剖面(miàn)影響試(shì)驗驗證(zhèng)
　　爲了驗(yan)證流速(sù)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(bié)對不安(ān)裝整流(liú)闆、整流(liu)😄闆部分(fèn)整流孔(kong)堵塞及(jí)整流闆(pan)正常安(an)裝條件(jiàn)下進行(hang)測試，測(cè)試結果(guo)🏒如表4所(suǒ)示。

　　三種(zhǒng)安裝條(tiao)件下測(ce)試結果(guǒ)偏差較(jiào)大，說明(míng)流速剖(pōu)🔆面對計(jì)量🌂結果(guo)影響較(jiao)大，在上(shàng)遊10D處安(ān)裝整流(liú)闆可有(you)效較小(xiao)流态的(de)畸變，測(cè)🌈試結果(guo)相對可(kě)靠，其他(tā)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(zhuāng)整💚流闆(pan)時計量(liàng)結果相(xiang)對偏大(da)0.3%左右，整(zhěng)流闆部(bu)分堵塞(sai)時🈲，計量(liàng)結果相(xiang)對偏大(dà)0.6%左右♈。對(dui)于不同(tóng)類型的(de)流量計(ji)安裝條(tiáo)件對計(jì)量結果(guǒ)的影響(xiǎng)不盡相(xiàng)📞同，該測(ce)試結果(guo)僅對被(bèi)測流量(liàng)計适用(yòng)，測試結(jié)果表明(míng)安裝條(tiáo)件的不(bú)同會導(dao)緻經過(guò)流量計(jì)的流體(tǐ)流⁉️态不(bu)同，對計(jì)量有較(jiào)大影響(xiang)，至㊙️于影(ying)響趨勢(shì)及🌍影響(xiǎng)🤟量需經(jīng)過大量(liàng)理論及(jí)試驗數(shù)據進行(hang)分析回(hui)。
3.案例分(fen)析
　　在某(mǒu)長輸管(guan)道計量(liang)站内計(jì)量用流(liú)量計爲(wèi)DN400Elster超聲流(liú)⭕量計😄，在(zai)應用❤️過(guo)程中與(yǔ)下遊計(ji)量監督(du)站出現(xiàn)較大的(de)計量交(jiao)接差，通(tōng)過對計(ji)量系統(tong)的排查(cha)，發現檢(jian)定時選(xuǎn)用的是(shì)相同口(kǒu)徑的Daniel整(zheng)流闆，未(wèi)選用Elster配(pèi)套整流(liú)闆，爲了(le)确認是(shì)否是♊整(zheng)流闆的(de)影響，利(li)用移動(dong)标準裝(zhuang)置到現(xiàn)場✂️進行(hang)了在線(xiàn)實流測(cè)試，測試(shì)結果與(yǔ)前檢定(ding)結果有(you)🚶較大偏(pian)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(zheng)流闆對(duì)天然氣(qì)流體具(jù)有整流(liu)效果，可(kě)有效提(tí)高流量(liàng)計計❗量(liang)😍的精度(dù)，不同型(xíng)号整流(liu)闆适用(yong)不同類(lèi)㊙️型的🧡流(liu)量🐕計，不(bu)能混用(yòng)，混📞用後(hou)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(wei)模拟仿(páng)真及流(liu)量計計(ji)量的數(shu)學模型(xíng)可分♊析(xī)不同整(zhěng)流闆對(dui)流量計(jì)的影響(xiǎng)量，通過(guò)模拟和(hé)📞大量的(de)試驗數(shù)據可建(jiàn)立一套(tào)整流闆(pǎn)對流量(liang)計計量(liàng)的修正(zhèng)模型，在(zài)檢定與(yǔ)使用過(guo)程中選(xuǎn)用整流(liú)闆不同(tóng)時可通(tong)過模型(xing)進行修(xiu)正補償(chang)，同時可(kě)在.計量(liàng)📞系統評(ping)定時通(tōng)過該方(fang)法⭐定量(liàng)分析計(jì)量結果(guǒ)的偏差(cha)。
(3)建議流(liu)量計使(shǐ)用及檢(jiǎn)定時采(cai)用相同(tóng)的整流(liú)闆，有條(tiao)件的📐場(chang)站可将(jiang)在用整(zheng)流闆與(yǔ)流量計(ji)整體送(song)檢，避免(miǎn)因整流(liú)闆選型(xing)造成計(jì)量偏差(cha)。

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