[摘要]在利(li)用孔闆流(liu)量計 量裝(zhuāng)置進行煤(mei)氣流量計(jì)量時，管道(dào)積水會改(gai)變孔闆流(liú)量計✨量裝(zhuāng)置的幾何(hé)特性，從而(er)影響流量(liang)計量的準(zhun)确性。文章(zhang)通過分析(xī)管道積水(shui)對孔闆流(liu)量計流量(liang)方程中各(gè)參數的影(yǐng)響，得出管(guan)道積水對(dui)流量計量(liàng)産生的影(ying)響，最後以(yǐ)工業上某(mǒu)實際孔闆(pan)流量🈲計量(liang)裝置定期(qī)放水的實(shi)🔱驗數據作(zuò)驗❗證。
　　被測(cè)介質爲濕(shī)煤氣的孔(kong)闆流量計(jì)量裝置運(yùn)行一👌段時(shí)間後📧，拆卸(xiè)孔闆時，會(huì)有水從測(ce)量管道中(zhong)流出來，有(yǒu)時孔♋闆上(shang)遊端面還(hái)🙇🏻會有積水(shui)痕迹，說明(míng)孔闆上遊(yóu)測量管道(dào)中會有積(ji)水。管道積(ji)水👣，會改變(bian)孔闆流量(liàng)計量🥰裝置(zhi)的幾何特(tè)性，從而影(yǐng)響流量計(ji)量的準确(què)性。一般，用(yòng)來測量濕(shī)煤氣的孔(kong)闆🌐流量計(ji)量裝置建(jiàn)立在地面(mian)之上，而城(chéng)市燃氣管(guan)道敷設于(yú)地下，這樣(yang)，孔闆流量(liang)計量裝置(zhi)高于城市(shi)燃氣管道(dào)。裝置中，孔(kǒng)闆上遊測(ce)量管⭐道較(jiào)長、煤氣壓(ya)力✊較高，下(xia)遊測量管(guan)道較短、煤(mei)氣壓力較(jiao)低;孔闆上(shàng)遊測量管(guan)⁉️道中，煤氣(qi)在逼近孔(kǒng)闆的.沖擊(jī)🌈壓力的影(yǐng)響下🍓，易使(shi)孔闆上遊(yóu)測量管道(dào)産生積水(shuǐ)。下遊測量(liang)管道不易(yi)産生積水(shui)，即使下遊(you)産生少量(liang)積水，也會(huì)被流動的(de)煤氣挾帶(dài)進入🈲地下(xià)城市燃氣(qì)管道中。因(yin)此㊙️，研究管(guǎn)道積水對(duì)流量計量(liang)🚩的影響是(shì)十分必要(yào)的，從工業(ye)實際👌出發(fa)，主要研究(jiū)孔闆上遊(yóu)測量管道(dào)積水對流(liu)量計量的(de)影響。
1理論(lùn)基礎
　　标準(zhǔn)孔闆流量(liàng)計 是在已(yǐ)知流體狀(zhuang)态、标準孔(kong)闆節流件(jiàn)尺寸和管(guǎn)道幾何尺(chi)寸的條件(jiàn)下，通過測(cè)得流體流(liú)經孔闆時(shi)，在孔闆前(qián)、後産生的(de)差🤟壓求得(dé)流體流量(liàng)的。該差壓(yā)與流量之(zhi)間有确🏃‍♀️定(dìng)的數值關(guan)系，這關系(xi)🧡即爲孔闆(pan)流量計的(de)流量方程(chéng)

　　式中:qy爲流(liu)經孔闆流(liú)量計的流(liu)體流量，m3/s;d爲(wèi)孔徑，m;C爲流(liu)出💋系數🔴，無(wu)量綱;ε爲可(ke)膨脹系數(shù)，無量綱;β爲(wèi)直徑比，孔(kǒng)♋徑d與管道(dào)内徑D之比(bi)，即β=d/D，無量綱(gāng);Ap爲孔闆前(qián)、後取壓孔(kong)處被測流(liu)體的差壓(yā)，Pa;ρ爲♌流體密(mì)💯度，kg/m3.
　　孔闆流(liú)量計量裝(zhuāng)置的測量(liang)特性決定(ding)于裝置的(de)幾何特💋性(xìng)和流體的(de)流動特性(xìng)日。在流量(liang)測量範圍(wéi)内，一定幾(jǐ)何特性的(de)孔闆流👣量(liang)計量裝置(zhì)，流量與差(chà)壓🙇🏻之間具(jù)有.确定的(de)流量關系(xi)式🌏。幾何特(te)性改變，流(liu)量關系随(sui)之改變。
　　孔(kǒng)闆流量計(ji)量裝置在(zai)測量濕煤(méi)氣流量的(de)實際應用(yong)中，測量管(guan)道積水，使(shǐ)管道内氣(qì)體實際流(liu)通截面積(ji)減小，裝🌈置(zhi)的幾何特(te)性發生了(le)改變，流量(liang)關系改⛹🏻‍♀️變(bian)。按照安裝(zhuang)時的流量(liang)關系式得(dé)到的計量(liang)流量即流(liú)量示值)與(yu)實際流量(liang)發生了偏(piān)離。這種偏(piān)離，正是🔅所(suo)要問題。
2分(fèn)析研究
2.1管(guan)道積水對(dui)流量方程(cheng)中各參數(shu)的影響
　　由(yóu)流量方程(chéng)可見，流量(liàng)q爲d、C、ε、β、△p和ρ等6個(gè)參數的函(hán)數，其中孔(kǒng)徑d爲💃已✊知(zhi)量，受工作(zuò).溫度和材(cái)料熱膨脹(zhàng)系數的影(yǐng)響;差壓Δp是(shì)孔闆流量(liang)計✂️量裝置(zhì)實測量;密(mì)度ρ取決于(yu)煤氣🔞組分(fèn)、工👣作溫度(dù)和工作壓(yā)力。可見，d、Δp和(hé)ρ值不受管(guǎn)道積水的(de)影響，不予(yǔ)分析。以👄下(xia)主要分析(xi)測量管道(dao)積水對直(zhi)徑比β、可膨(peng)脹系數ε和(hé)流出系數(shu)C的影響🈲。
　　通(tōng)過具體計(ji)算，測量管(guan)道積水對(duì)流量方程(cheng)中用于流(liú)🐇量計算的(de)各參數産(chǎn)生的影響(xiang)。已知某孔(kǒng)闆流量計(ji)量裝置測(cè)量管道🌈的(de)直徑D爲699.31mm，孔(kong)徑d爲335.382mm。取壓(yā)方式爲徑(jìng)距取壓。結(jie)算狀态爲(wèi):15.5℃，101.671kPa。該計量裝(zhuang)置在溫度(du)t爲35℃、相對濕(shī)度φ爲100%、壓力(li)p爲60kPa、差壓Δp爲(wei)9kPa時，直徑比(bi)β爲0.479629，可膨脹(zhàng)系數ε爲0.984971，流(liú)出系數C爲(wei)0.602500，計量流量(liàng)qv爲38743m3/h。分析中(zhong)，以實際積(ji)水高度h與(yu)堰高H之比(bi):h/H，表示管道(dào)積水高度(dù)，其中堰高(gao)H=（D-d)/2=181.981mm。
(1)管道積水(shuǐ)對直徑比(bǐ)的影響
　　孔(kǒng)闆流量計(ji)量裝置測(cè)量管道中(zhong)的積水是(shi)柔性的，在(zài)煤氣壓力(lì)的作用下(xia)，管道内積(jī)水面會發(fā)生一定的(de)彎曲。由于(yu)管道内煤(méi)氣壓力較(jiao)低，可忽略(luè)因氣體🆚壓(ya)力而引起(qi)的積水面(mian)的微小📱弧(hú)度，認爲積(jī)水面爲平(píng)面。隻要🎯積(jī)水高度一(yi)定即圖1中(zhōng)陰影部分(fèn)面積一定(ding))，就能确定(ding)氣體流通(tōng)截面積。因(yīn)此，選用與(yu)氣體流🐇通(tong)截面積相(xiàng)同面積的(de)圓的直徑(jìng)作爲等效(xiào)直徑，以積(ji)水高度表(biǎo)示管道積(ji)水後氣體(ti)流💁通截面(mian)積。如圖1爲(wèi)管道截面(miàn)示意圖🔞，陰(yīn)影部分爲(wèi)積水。經㊙️計(jì)算得到管(guǎn)道積水後(hou)，等效直徑(jing)比β爲:

式中(zhong):β′爲管道積(ji)水後，等效(xiào)直徑比，無(wú)量綱;d爲孔(kǒng)徑，m;D爲測☎️量(liang)管道直🆚徑(jìng)，m;h爲積水高(gāo)度，m。
公式2)是(shi)在測量管(guan)道積水時(shi)，等效直徑(jìng)比的計算(suan)公式。積水(shui)高度與等(deng)效直徑比(bǐ)的變化關(guan)系如圖2。
　　圖(tú)2可見:當積(ji)水高度爲(wèi)堰高的10%時(shi)，等效直徑(jìng)比增大0.3553%;積(jī)水高度爲(wei)💰堰高的20%時(shí)，等效直徑(jing)比增大1.007%;積(ji)水高度爲(wèi)堰高的50%時(shi)，等效直徑(jing)比增大4.058%。因(yīn)此，管道積(jī)水後，等效(xiào)直徑比增(zeng)大👈;積水高(gāo)度越高，等(deng)效直徑比(bǐ)增大越顯(xian)著。

式中:p1、p2爲(wèi)孔闆前、後(hòu)取壓孔處(chù)被測流體(tǐ)的壓力，Pa。

管(guǎn)道積水高(gāo)度與可膨(peng)脹系數的(de)變化關系(xi)見圖3。可⭐知(zhi):管👉道⚽積水(shuǐ)使可膨脹(zhàng)系數減小(xiao)，并且影響(xiang)很小。
（3)管道(dao)積水對流(liu)出系數的(de)影響
　　國内(nei)外有關資(zi)料對于孔(kǒng)闆在實際(ji)應用中産(chan)生的💞偏離(li)🐆标準的程(chéng)度，皆用流(liú)出系數的(de)偏差來衡(heng)量甲。孔闆(pan)前管道積(jī)水會🈲改變(bian)流出系數(shu)目，下面看(kàn)一下☂️管道(dao)積水對流(liú)出系數🌐的(de)影響。
IS05167-2006推薦(jiàn)流出系數(shu)的計算公(gōng)式采用裏(lǐ)德-哈利斯(sī)/加拉赫公(gōng)式:4

　　Re,爲管道(dào)雷諾數，無(wú)量綱;L爲孔(kong)闆上遊端(duān)面到上遊(you)取壓🛀🏻口🏃‍♂️的(de)距離🔴除以(yǐ)管道直徑(jing)得出的商(shāng)，無量綱;認(rèn)爲孔闆🚩下(xià)遊端面到(dào)下遊取壓(ya)口的距離(li)除以管道(dào)直徑得出(chū)的商，無量(liang)綱。
　　計算管(guǎn)道積水後(hòu)的實際流(liú)出系數和(he)實際流量(liang)時，應以等(děng)效直徑比(bi)β′代替直徑(jìng)比β、以實際(ji)可膨脹系(xi)數ε′代替可(kě)膨脹系數(shù)ε′，可求出管(guǎn)道積水後(hou)相應的C′和(he)q′V值。如圖4爲(wei)積水高度(du)對流出系(xi)數的影響(xiang)🏃‍♂️。

　　圖4可見:積(ji)水高度爲(wèi)堰高的10%時(shí)，實際流出(chū)系數增加(jia)🔞0.0102%;積水高度(du)爲堰高的(de)20%時，實際流(liú)出系數增(zēng)加0.0289%;積水高(gāo)💔度爲🌏堰高(gao)的50%時，實際(ji)🍓流出系數(shù)增加0.1182%。因此(cǐ)，孔闆上遊(you)測量管道(dao)積水後，實(shí)際流出系(xì)數增大。積(jī)水高度越(yuè)高，實際流(liu)出系數增(zēng)大越顯著(zhe)，呈現近似(sì)正向二次(cì)🐉函數的關(guan)系。
2.2管道積(jī)水對流量(liang)計量的影(yǐng)響
　　在分析(xi)了管道積(ji)水對直徑(jìng)比、可膨脹(zhàng)系數和流(liú)出系數等(deng)參數🙇‍♀️的影(yǐng)響之後，來(lai)看一看測(ce)量管道積(ji)水對流量(liàng)計量的影(ying)響。将管道(dao)積水後的(de)各參數實(shí)際值分别(bié)代入流量(liàng)方程，求出(chū)管道積水(shuǐ)後的實際(jì)流量，并将(jiang)其與計量(liang)流量流量(liang)示🈚值)作比(bi)較。
　　圖5爲管(guǎn)道積水後(hòu)，對于不同(tóng)的積水高(gao)度，實際流(liu)量與計量(liang)流量(流量(liàng)示值)的關(guan)系。圖中δq=(q′-q)/q×100%，其(qi)中:q′爲管道(dào)積水時的(de)實際流量(liang)，q爲流量⁉️示(shì)值。

由圖(tú)5可見:
(1)測量(liang)管道積水(shui)後，實際流(liú)量大于計(ji)量流量流(liú)量示值)。也(ye)就🆚是🙇🏻說，與(yǔ)實際流量(liàng)相比計量(liang)流量偏小(xiao)。
(2)在計量流(liu)量流量示(shi)值)不變的(de)情況下，實(shí)際流量随(suí)管⭕道積水(shui)高度的升(shēng)高而增大(da)。積水高度(dù)越高，實際(jì)流量增大(dà)越顯著，亦(yì)呈現近似(si)正向二次(cì)函數的關(guān)系。當積水(shuǐ)高度爲堰(yan)高的10%時，實(shí)際流量增(zeng)大0.0492%;積水高(gāo)度爲堰高(gāo)的20%時，實際(jì)流量增大(da)0.1395%;積水高度(du)爲堰高的(de)㊙️50%時，實際流(liú)量增大0.5912%。.
　　當(dāng)計量流量(liang)爲38743m'/h，管道積(jī)水高度爲(wèi)堰高的50%時(shí)，實際流量(liàng)與計量流(liú)量的偏差(chà)爲0.5912%，一年以(yǐ)365天計，實際(jì)流量增☔大(dà)了200m3因此，在(zài)貿易結算(suàn)中🔞，管道積(ji)水對流量(liang)的影響是(shì)不容忽視(shi)的🚶。
3實際數(shu)據
　　爲驗證(zhèng)理論計算(suan)結果，對某(mǒu)實際運行(háng)中的人工(gong) 煤氣孔闆(pan)流量計 量(liang)裝置定期(qī)放水，将放(fàng)水前、後的(de)計量流量(liàng)作對比。先(xian)将由于⭐用(yong)氣或供氣(qì)量發生變(bian)化，造成有(yǒu)明顯變化(huà)或波動的(de)流量數據(jù)予🌈以剔除(chú)，對穩定運(yun)行工況📱下(xia)，放水🐪前、後(hòu)計🏃‍♀️量流量(liang)的變化進(jin)行分析。表(biao)1中所取數(shu)據爲:穩定(ding)的運行工(gōng)沉下，放水(shui)前、後各10min的(de)平均時流(liú)量。
　　由表1可(kě)見:在穩定(ding)的運行工(gōng)況下，放水(shui)後計量流(liu)量大💛于放(fàng)水前的計(ji)量流量。這(zhè)表明:測量(liàng)管道積水(shui)使流量示(shì)值小于實(shi)際流量。由(yóu)于這些數(shù)據是孔闆(pǎn)流量計量(liang)裝置實際(ji)運行時采(cai)集✌️的流量(liang)數據，該數(shù)據🆚或多或(huò)少會受到(dào)環境或用(yong)戶的影響(xiǎng)，但至少可(kě)以說明:測(ce)量管道積(jī)水使計量(liàng)流量即流(liú)量示值)小(xiao)于實際流(liú)量。

4結論
　　綜(zong)上可知，測(ce)量管道積(jī)水會導緻(zhi)計量流量(liàng)流量示值(zhi))減小⭐，随積(ji)水高度的(de)升高，計量(liàng)流量與實(shi)際流量之(zhi)間♊偏離程(cheng)度增大。貿(mào)易結算中(zhong)，管道積水(shui)對流量計(jì)量的🛀影響(xiǎng)是不容忽(hū)視的。實際(ji)應用中，應(yīng)特别注意(yì)定期排水(shui)。由于管道(dao)積水對流(liú)量計量的(de)影響是同(tóng)一方向的(de)，因此可考(kao)慮🏃‍♂️對管道(dao)積水引入(rù)的流量誤(wu)差予以修(xiu)💜正，假定測(cè)量管道以(yǐ)相同速率(lǜ)積水，根🚩據(ju)排水周期(qī)及積水量(liang)，對未來的(de)流❓量影響(xiang)值進行預(yù)測或補償(chang)。另外，孔🆚闆(pan)流量計量(liang)裝置🐪适用(yòng)于單相穩(wen)定流，基于(yu)單相穩定(dìng)流的前提(ti)下給出了(le)管👨‍❤️‍👨道積水(shui)對流量計(ji)量影響的(de)結論。有時(shi)，管道的♻️積(ji)水會導緻(zhì)氣體流動(dong)過程中形(xing)成脈動流(liu)，脈動流對(dui)流量計量(liang)的影響不(bú)在範圍之(zhī)内。

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