摘要(yao):針對天(tiān)然氣回(huí)流工況(kuang)對孔闆(pan)流量計(ji) 上下遊(you)截面壓(ya)力的影(yǐng)響問題(ti)，依據現(xiàn)場數據(jù)，采用solidworks軟(ruǎn)件建立(li)💞DN150标準孔(kong)闆流量(liang)計幾何(he)模型，基(ji)于CFD軟件(jian)對此狀(zhuang)态下🐇孔(kǒng)闆流量(liang)🔆計内部(bu)流場進(jin)行數值(zhí)模拟分(fèn)🈲析。研究(jiū)發現:管(guan)内天然(rán)氣回流(liú)工況越(yuè)嚴重，對(duì)孔闆流(liu)量計上(shàng)🐕下遊截(jie)面壓力(lì)變化影(ying)響越大(dà)。随着管(guan)輸量的(de)增加，回(hui)流程度(dù)逐漸平(píng)緩，孔闆(pǎn)處流動(dòng)幾乎不(bú)受上遊(yóu)回流渦(wo)旋的影(yǐng)響，上下(xia)遊截面(miàn)壓力變(bian)化幅度(du)較爲穩(wen)定，對孔(kǒng)闆流量(liàng)計精度(du)影響也(yě)随之降(jiàng)低。
　　目前(qián)，孔闆流(liu)量計相(xiang)對于其(qí)它流量(liàng)計具有(yǒu)結構簡(jiǎn)單、耐用(yòng)可靠❄️和(hé)維修便(biàn)利等優(yōu)勢，已經(jīng)成爲天(tiān)然氣😄行(háng)業使用(yong)🌈最頻繁(fán)的--種流(liu)量計量(liang)設備。但(dàn)是在城(cheng)市天然(ran)氣配送(sòng)管網中(zhōng)，客⛹🏻‍♀️戶用(yong)氣量差(chà)異無法(fa)消除田(tián)。尤其在(zai)用氣高(gāo)峰期，輸(shū)氣站内(nei)🔱彙管相(xiang)連的各(ge)供氣👨‍❤️‍👨支(zhi)路相互(hu)影響最(zuì)爲嚴重(zhòng)♌。主要體(tǐ)現在👣:由(you)于大流(liú)量供氣(qi)支路的(de)管輸量(liàng)遠遠高(gao)于小流(liu)量供氣(qì)支💔路的(de)管輸量(liang)，在彙管(guan)的特殊(shu)構造下(xia)，導緻大(dà)流量供(gòng)氣支路(lu)在輸氣(qi)過程中(zhong)會迫使(shi)小流量(liang)供氣支(zhī)路在彙(hui)管連接(jiē)處發生(shēng)天然氣(qi)回流工(gōng)況，造成(cheng)管内天(tiān)然氣流(liu)‼️動工況(kuàng)不穩定(dìng)，渦旋加(jiā)劇。從而(ér)影響與(yu)小♈流量(liàng)供氣❄️支(zhi)路相連(lian)的孔闆(pan)流量計(jì)上❌下遊(yóu)壓力，瞬(shùn)間出現(xiàn)壓力波(bō)動，計量(liang)精度降(jiang)低，無法(fǎ)較好的(de)完成計(ji)量任務(wu)。本文依(yī)據某輸(shu)氣站供(gòng)氣支路(lù)發生天(tian)然氣回(huí)流工況(kuang)的現場(chang)數據，基(jī)于CFD軟件(jiàn)4，對回流(liú)狀态下(xià)的孔闆(pan)流量計(jì)内部流(liu)場進行(háng)系統分(fèn)析，得到(dao)不同天(tian)然氣回(hui)流工況(kuang)對孔闆(pǎn)流量計(ji)上下遊(you)壓力的(de)影響規(gui)律，同時(shi)提出較(jiào)爲合理(lǐ)的解決(jue)方案。
1模(mo)型建立(li)
　　孔闆流(liu)量計計(jì)量原理(lǐ)如圖1所(suǒ)示。孔闆(pǎn)前後取(qu)截面✍️1和(he)2,根據兩(liang)♌截面壓(ya)差換算(suàn)出某一(yī)時刻天(tian)然氣流(liu)量。

　　本文(wen)使用DN150标(biao)準孔闆(pǎn)流量計(jì)幾何尺(chǐ)寸，采用(yong)solidworks軟件建(jiàn)立三維(wei)實體👈模(mo)型，利用(yòng)ICEM-CFD軟件劃(huà)分網格(gé)，壁面設(shè)置4層🎯邊(bian)界層，比(bǐ)例爲1.0。整(zhěng)體網格(ge)劃分在(zai)保證計(jì)算精度(du)的🔞前提(ti)下，盡量(liang)提高計(ji)算效率(lǜ)。選取結(jie)構🌐化網(wang)格劃分(fen)并在孔(kǒng)闆與管(guǎn)道連⭐接(jie)處作加(jia)密處理(li)，最❤️終得(dé)到計算(suàn)網格如(ru)圖2所示(shi)。
 
　　基于Fluent-CFD軟(ruan)件，邊界(jie)條件爲(wèi)(velocity-inlet)入口,值(zhi)取10m/s，和(outlow)出(chū)口，采用(yòng)RANS氣體狀(zhuang)态方程(cheng)❗，RNGk-ε湍流模(mo)型，對流(liu)離散格(ge)式爲2階(jiē)迎風格(ge)式，算法(fa)采用耦(ou)合求解(jie)。從而數(shù)值求解(jie)天然氣(qì)回流狀(zhuang)态下孔(kong)✊闆流量(liàng)計内部(bù)流動特(tè)征。
2計算(suan)分析
　　某(mǒu)輸氣站(zhàn)供氣實(shí)況發現(xiàn)，由于彙(hui)管結構(gòu)的影響(xiang)因素，當(dang)小流❤️量(liang)供氣支(zhi)路管輸(shu)量占比(bi)總流量(liang)10%時，必然(ran)産生回(huí)流🔅工況(kuàng)且管💜輸(shu)量越小(xiao)回流程(cheng)度越嚴(yan)重。因此(ci)分析小(xiǎo)流量供(gong)氣支路(lu)管輸量(liàng)分别占(zhàn)比總流(liu)量💋2%、4%、6%、8%、10%時，天(tiān)然氣回(huí)流工況(kuang)對孔闆(pan)流量計(jì)上下遊(you)截面壓(ya)🌍力的影(yǐng)響程度(du)。經計算(suan)得❄️到不(bú)同輸量(liang)下孔闆(pǎn)流量計(jì)，上下遊(you)截🎯面壓(yā)力随軸(zhóu)線距🔴離(li)的變化(huà)，如圖3所(suǒ)示☀️。
 
　　由圖(tú)3可知，一(yi)開始，天(tian)然氣回(huí)流工況(kuàng)明顯，通(tong)過孔闆(pǎn)流量計(jì)的天🈚然(ran)氣流量(liang)很小，流(liu)速很低(dī)，導緻孔(kǒng)闆流量(liang)計上下(xià)遊截面(miàn)處形成(chéng)渦旋，壓(yā)力變化(huà)幅度較(jiao)大🐇，流動(dong)極不均(jun1)勻。當管(guan)輸量爲(wèi)2%時，孔闆(pan)流量計(ji)上下遊(yóu)截面壓(ya)力随軸(zhou)線距離(li)變化程(chéng)度尤爲(wei)劇烈。随(sui)着管輸(shu)量逐漸(jiàn)增加，孔(kong)闆處的(de)流動逐(zhú)漸變得(dé)較爲均(jun1)勻，但仍(reng)然受到(dào)上遊回(huí)流渦旋(xuán)的☀️影響(xiang)，直接導(dǎo)緻✔️孔闆(pan)流量計(jì)入口和(hé)出口截(jié)面壓力(li)随軸線(xiàn)距離變(biàn)化幅度(du)較大。當(dāng)流量接(jiē)近🈚臨界(jie)值時，孔(kong)闆處的(de)流動逐(zhu)漸變得(de)均勻，孔(kǒng)闆流量(liàng)計入口(kǒu)和出口(kou)截面的(de)壓力變(bian)化幅度(dù)較爲穩(wěn)定，幾乎(hū)不受，上(shang)遊回流(liú)渦旋的(de)影響。
3結(jié)論
　　研究(jiū)發現，随(suí)着管内(nei)天然氣(qi)回流工(gōng)況越嚴(yán)重，對孔(kong)闆流量(liàng)計上🧑🏾‍🤝‍🧑🏼下(xia)遊壓力(li)變化影(yǐng)響程度(du)加劇，進(jìn)而對孔(kǒng)闆流量(liang)計計量(liang)精🐇度影(ying)響也越(yuè)大。随着(zhe)管輸量(liang)上升，管(guan)内天然(ran)氣回流(liú)工況趨(qu)于平緩(huǎn)，對孔闆(pan)流量計(jì)上下遊(yóu)壓力變(biàn)化影響(xiang)程度逐(zhu)漸降低(di)，孔闆流(liú)量計計(jì)量誤差(chà)迅速減(jiǎn)小。因此(cǐ)，建議在(zài)城市天(tian)然氣配(pei)送管網(wǎng)中的小(xiǎo)流量供(gòng)氣支路(lu)上遊單(dan)獨安裝(zhuāng)調⛱️壓閥(fa)或止回(huí)閥，可以(yi)較好的(de)阻🔴止天(tian)然氣回(hui)流工況(kuang)的發生(shēng)，從而較(jiào)大程度(dù)上👄降低(dī)對孔闆(pǎn)流量計(jì).上下遊(yóu)截面壓(yā)力變化(hua)的影響(xiang)，提高計(jì)量精度(dù)。

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