摘要:随(sui)着國家(jiā)節能環(huan)保戰略(luè)的實施(shi)，天然氣(qì)發展迅(xun)速🌈，計量(liàng)❌糾紛及(ji)輸差問(wen)題也日(ri)益突出(chu)，如何準(zhun)确計量(liàng)😘确保買(mǎi)賣雙方(fang)的合法(fǎ)利益成(cheng)爲關注(zhu)的重點(diǎn)，天然氣(qi)爲多組(zǔ)✊分氣體(tǐ)，影響計(ji)量結果(guǒ)的因素(su)較多，文(wén)章主要(yào)分析整(zheng)流闆對(dui) 超聲流(liu)量計 計(ji)量結果(guo)的影響(xiang)，爲天然(ran)氣流量(liàng)計 的安(an)裝、選型(xíng)、檢定提(ti)供技術(shu)支撐。
　　按(àn)照GB/T18604《用氣(qì)體超聲(sheng)流量計(ji)測量天(tian)然氣流(liu)量》要求(qiú)早，進入(ru)🌈超聲流(liu)量計的(de)天然氣(qi)應是對(dui)稱的充(chōng)分發展(zhan)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(zhí)管段長(zhǎng)度等會(hui)影響進(jin)入流量(liang)計的氣(qi)體速度(du)剖面，從(cong)而影響(xiang)測量精(jīng)度。爲了(le)減小流(liu)速剖面(mian)👈對計量(liang)的影㊙️響(xiang)，各流量(liàng)計廠商(shang)均配備(bei)了整流(liu)闆安裝(zhuāng)至流量(liàng)計前10D位(wei)置，用于(yú)減少旋(xuan)渦和改(gǎi)善天然(ran)氣速度(du)分布。
　　不(bú)同廠家(jia)流量計(jì)的聲道(dào)布置及(ji)流量計(jì)算數學(xué)模型不(bú)同🈲，對進(jin)入流量(liang)計的流(liú)态要求(qiú)不同，配(pei)套的整(zheng)流闆📱也(ye)不同，圖(tú)1是三👈個(ge)廠家配(pei)套的整(zhěng)流闆，由(you)圖可以(yi)看出🔱，每(mei)款整流(liu)闆的開(kāi)孔布局(jú)、分布方(fang)式均不(bú)相同。由(you)于大家(jiā)對流量(liang)☎️計整流(liu)闆關注(zhù)的少，錯(cuò)誤的認(rèn)爲隻要(yào)有整流(liú)闆就能(néng)保證流(liú)量計的(de)精度，在(zài)流量計(jì)配整流(liu)闆時未(wei)嚴格按(an)照廠✊家(jia)要求進(jìn)行配🍓置(zhi)，同時送(song)檢流量(liàng)計時也(ye)未将配(pèi)套整流(liú)闆同時(shí)送檢早(zao)，導緻檢(jiǎn)定過程(cheng)用整流(liu)闆與現(xiàn)場應用(yong)過程整(zhěng)流闆不(bu)一-緻甲(jiǎ)。

　　爲了确(que)認整流(liu)闆對超(chao)聲流量(liang)計計量(liàng)的影響(xiang)本文首(shǒu)先采用(yòng)三維仿(páng)真模拟(nǐ)，利用模(mo)拟數據(jù)進行計(ji)算💘，計算(suan)🈲不同🐪整(zheng)流闆對(duì)同一流(liú)量計的(de)影響量(liang)，然後通(tong)過在檢(jiǎn)定站進(jìn)🎯行實流(liu)測試對(dui)模拟計(ji)算結果(guo)進行驗(yan)證。
1三維(wéi)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(xué)軟件FLUENT對(dui)三維流(liú)場進行(háng)仿真，對(dui)流場的(de)求解建(jiàn)立在流(liú)體力學(xue)的基本(ben)控制方(fang)程之上(shàng)，即連續(xu)性方程(cheng)、動量方(fāng)程和能(neng)量方程(cheng)，這些方(fāng)程💜遵守(shou)了☀️質量(liàng)守恒、牛(niu)頓第二(èr)定律和(he)能量守(shou)恒三個(ge)物理學(xué)基📞本原(yuan)理。同時(shi)由于管(guǎn)道内流(liú)體處于(yú)湍流狀(zhuàng)态，還需(xu)使用湍(tuan)流方程(chéng)對流場(chǎng)控制求(qiú)解四。.
　　FLUENT中(zhōng)有多種(zhong)湍流模(mo)型，其中(zhong)k-ε模型是(shi)目前應(yīng)用最爲(wei)廣泛的(de)模❌型，該(gāi)🈲模型又(yòu)分爲标(biāo)準k-ε模型(xing)，重組化(huà)的k-ε模型(xing)和可實(shí)現的h-ε模(mo)型。
　　三種(zhong)湍流模(mo)型在形(xing)式上類(lèi)似，主要(yao)差别在(zai)于計算(suan)湍流粘(zhan)性的方(fāng)法、控制(zhi)湍流擴(kuò)散的湍(tuān)流普朗(lǎng)特數、體(tǐ)壁面位(wèi)置上如(ru)何進行(hang)處理等(deng)存在不(bu)同。結合(hé)天🐉然氣(qi)流量計(ji)計量的(de)工況條(tiao)件和相(xiang)關文獻(xiàn)資料，采(cai)用重組(zu)化的h-ε模(mó)型(RNG模型(xing))。
　　計算流(liu)體力學(xue)軟件FLUENT計(jì)算管道(dao)内湍流(liú)流場時(shí)，正是基(jī)于❤️上述(shu)三個基(jī)本控制(zhi)方程，同(tóng)時結合(he)合适的(de)湍流模(mó)型并🤟在(zài)給定邊(bian)界條✍️件(jian)下進行(hang)求解，得(de)到了流(liu)場内部(bu)各變量(liàng)，模拟結(jie)♍果見圖(tú)2。
1.2計算分(fèn)析
　　以Daniel流(liú)量計爲(wei)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(wei)四聲道(dào)流量計(ji)，四個聲(shēng)道分✔️布(bù)如🙇🏻圖3所(suo)示。

　　通過(guo)模拟分(fen)析可見(jian)，不同整(zheng)流闆在(zài)下遊10D位(wei)置的流(liú)體速度(dù)分⭕布💁梯(ti)度有較(jiao)大差異(yi)，通過同(tong)一流量(liàng)計進行(háng)計量後(hou)有較大(dà)偏差，Daniel與(yu)💃🏻Elster整流闆(pǎn)差異較(jiào)大，計量(liang)偏差也(ye)較🈲大，可(ke)達0.59%，Daniel與Sick整(zhěng)流闆較(jiào)爲相似(si)，整流闆(pan)對流量(liàng)計的影(ying)響相對(duì)偏小，約(yue)0.15%，但不同(tong)流速的(de)影✍️響量(liang)不同。
2試(shì)驗驗證(zheng)
2.1三維仿(pang)真結果(guǒ)驗證
　　爲(wèi)了驗證(zhèng)三維仿(pang)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(jian)定測試(shi)，測量範(fàn)圍爲:85.19~3124.64m'/h,測(ce)試流量(liàng)點分别(bié)爲4000、3000、2000、560m'/h，分别(bie)在流量(liang)計上遊(you)10D處安裝(zhuang)Daniel、Elster、Sick整流闆(pan)，測試結(jie)果見表(biǎo)3和圖4。

　　通(tōng)過實驗(yan)測試分(fen)析，實驗(yan)結果與(yǔ)三維仿(páng)真模拟(nǐ)結果基(jī)㊙️本一緻(zhì)，三種類(lèi)型整流(liú)闆對流(liú)量計計(ji)量結果(guo)有一定(dìng)的影響(xiang)，Daniel與Elster影✨響(xiang)的偏差(cha)最大，Sick處(chu)于中間(jiān)位置，計(jì)量結🔴果(guo)的最大(dà)偏差可(kě)達0.6%，同時(shi)在不同(tong)流速下(xià)，整流闆(pǎn)對計量(liang)結果的(de)⛱️影響不(bú)同，在40%Qm.流(liú)量點處(chu)影響相(xiàng)♊對較小(xiao)，在往🔞大(da)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(liu)态剖面(miàn)影響試(shì)驗驗證(zheng)
　　爲了驗(yàn)證流速(sù)剖面對(duì)計量的(de)影響，選(xuǎn)用一台(tái)DN150Daniel流量計(ji)進行試(shi)🌍驗㊙️網，流(liu)量範圍(wéi)爲47~1846m3/h，分别(bie)對不安(an)裝整流(liú)闆、整流(liú)闆部分(fèn)整流孔(kǒng)堵塞及(jí)整流闆(pǎn)正常安(an)裝條件(jian)下進行(háng)㊙️測試，測(cè)試結果(guo)如表4所(suo)示。

　　三種(zhong)安裝條(tiao)件下測(cè)試結果(guǒ)偏差較(jiao)大，說明(ming)流速剖(pou)面對計(jì)量㊙️結果(guǒ)影響較(jiao)大，在上(shang)遊10D處安(an)裝整流(liu)闆可🧑🏽‍🤝‍🧑🏻有(you)效👨‍❤️‍👨較小(xiao)流态⛹🏻‍♀️的(de)畸變，測(ce)🏃試結果(guǒ)相對可(ke)靠，其他(ta)安裝條(tiáo)件與之(zhi)對比可(ke)分析出(chū)安裝對(duì)計量的(de)影響。在(zài)不安裝(zhuāng)整流闆(pǎn)時計量(liang)結果相(xiang)對偏大(da)0.3%左右，整(zheng)流闆✍️部(bù)分堵塞(sāi)時，計量(liàng)結果相(xiàng)對偏大(da)0.6%左右。對(duì)于不同(tóng)類♌型的(de)流量計(ji)安裝條(tiao)件對計(jì)量🌏結果(guo)的影響(xiǎng)不盡相(xiang)同，該測(cè)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(tiao)件的不(bú)同會導(dǎo)緻經過(guò)流量計(ji)的流體(ti)流态不(bú)同，對計(jì)量有較(jiao)大影響(xiang)，至于影(yǐng)響趨勢(shi)及影響(xiang)‼️量需經(jīng)過大量(liang)理🛀論及(jí)試驗數(shù)據進行(háng)分析回(huí)。
3.案例分(fèn)析
　　在某(mǒu)長輸管(guan)道計量(liang)站内計(ji)量用流(liú)量計爲(wei)DN400Elster超聲流(liú)量計，在(zài)👅應用過(guo)程中與(yǔ)下遊計(jì)量監督(dū)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(jiǎn)定時選(xuan)用🙇🏻的是(shi)相同口(kou)徑的Daniel整(zhěng)流闆，未(wèi)選用Elster配(pei)套整流(liú)闆，爲了(le)确認是(shì)否是整(zhěng)流闆的(de)影響，利(lì)用移動(dong)标準裝(zhuang)置到現(xian)場☎️進行(hang)了在線(xiàn)🤞實流測(ce)試，測試(shì)結果與(yǔ)前檢定(dìng)結果有(you)較🧑🏾‍🤝‍🧑🏼大偏(pian)差，最大(dà)偏差爲(wei)0.7%，具體結(jie)果見表(biao)💘5。

4結論及(jí)建議
(1)整(zheng)流闆對(duì)天然氣(qì)流體具(ju)有整流(liú)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(liú)闆适用(yòng)不同類(lèi)✂️型的流(liú)量計，不(bú)能混用(yòng)，混💃🏻用後(hòu)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(pang)真及流(liu)量計計(jì)量的數(shu)學模型(xíng)可分析(xī)不同整(zheng)⭐流闆對(duì)流量計(jì)的影響(xiǎng)量，通過(guo)模拟和(he)大量🐆的(de)試驗數(shu)據可建(jiàn)立😘一套(tào)整流闆(pan)對流量(liàng)計計量(liàng)的修正(zheng)模型👈，在(zài)檢定與(yǔ)使用🔞過(guo)程中選(xuan)用整流(liu)闆不同(tóng)時可通(tong)過模型(xing)進行修(xiū)正🤟補償(cháng)，同時可(kě)在.計量(liang)🏒系統評(ping)定時通(tōng)過該方(fang)法定量(liang)分析計(ji)量結果(guo)的偏差(cha)。
(3)建議流(liu)量計使(shǐ)用及檢(jiǎn)定時采(cǎi)用相同(tóng)的整流(liú)闆，有條(tiáo)件🔅的場(chǎng)站可将(jiāng)在用整(zhěng)流闆與(yǔ)流量計(ji)整體送(sòng)檢，避免(miǎn)因整流(liu)闆💋選型(xing)造成計(ji)量偏差(cha)。

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