摘要:針對(dui)天然氣回流工況(kuang)對孔闆流量計 上(shang)下遊截面壓力的(de)影響問題，依據現(xian)場數據，采用solidworks軟😄件(jiàn)建立👌DN150标準孔闆流(liú)量計幾何模型，基(ji)于CFD軟件對此狀态(tai)下孔闆✌️流量計内(nei)部流場進行數值(zhí)模拟分析。研究發(fā)現:管内天然氣回(hui)流工況越⭐嚴重，對(dui)孔闆流量計上下(xià)遊截面壓力變化(hua)影響越大。随着管(guan)輸量的增加，回流(liu)程度逐漸平緩，孔(kǒng)闆處流動幾乎不(bú)受上遊回流渦旋(xuan)的影響，上下遊截(jié)面壓力變化幅度(dù)較爲穩定，對孔闆(pan)流量計精度影響(xiǎng)也随之降低。
　　目前(qián)，孔闆流量計相對(dui)于其它流量計具(jù)有結構簡單🔴、耐😘用(yong)可🌍靠和維修便利(li)等優勢，已經成爲(wèi)天然氣行業使用(yong)最頻繁的--種流量(liang)計量設備。但是在(zai)城市天然氣配送(song)管網中，客戶用氣(qi)量差異無法消除(chú)田。尤其在用氣高(gao)峰期，輸氣站内彙(huì)管相連的各供氣(qi)支路相互影響最(zuì)爲嚴重。主要體現(xiàn)在:由于大流量供(gòng)氣支路的管♍輸量(liàng)遠遠高于小流量(liang)供氣支✊路的管輸(shu)量，在彙管的特殊(shu)構造下，導緻大流(liu)量供氣支路在輸(shu)氣過程中會迫使(shi)小流量供氣支路(lu)在彙管連接處發(fa)生天然氣回流工(gong)況，造成管内天然(rán)❗氣流動工況不穩(wen)定，渦旋加劇。從而(ér)影響與小流量供(gong)氣支路相連的孔(kǒng)闆流量計上下遊(yóu)壓力，瞬間出現壓(yā)力波動，計量精度(dù)降低，無🏒法較好的(de)完成計量任務。本(běn)文依據某輸氣站(zhan)供氣支路發生天(tian)然氣回流工況的(de)現場數據✔️，基于CFD軟(ruǎn)件4，對回流狀态下(xià)的孔闆♻️流🈲量計内(nei)部流場進行🔅系統(tǒng)分析，得到不同天(tiān)然氣回📞流工況對(dui)孔闆流量計上下(xia)遊壓力的影🍉響規(gui)律，同時提出較爲(wei)合理的解決方案(àn)🏃。
1模型建立
　　孔闆流(liú)量計計量原理如(rú)圖1所示。孔闆前後(hòu)取截面㊙️1和2,根據✍️兩(liǎng)截面壓差換算出(chū)某一時刻天然氣(qi)流量。

　　本文使用DN150标(biāo)準孔闆流量計幾(ji)何尺寸，采用solidworks軟件(jiàn)建立三維實體模(mó)型，利用ICEM-CFD軟件劃分(fèn)網格，壁面設置4層(céng)邊界層，比例爲1.0。整(zhěng)體網格🏃🏻劃分在保(bǎo)證計算精度的前(qián)提下，盡量提🐇高計(ji)算效率。選取結構(gòu)⭐化網格劃分并在(zài)孔闆💛與管道連接(jiē)處作加密處理，最(zuì)🔴終得到計算網格(gé)如圖2所示。
 
　　基于Fluent-CFD軟(ruan)件，邊界條件爲(velocity-inlet)入(rù)口,值取10m/s，和(outlow)出口，采(cai)用RANS氣體狀态⭕方💚程(cheng)，RNGk-ε湍流模型，對流離(li)散格式爲2階迎風(fēng)格式，算法🏃🏻采用❌耦(ou)合🏃‍♂️求解🌂。從而數值(zhí)求解天然氣回流(liu)狀态下孔闆流量(liang)計内部🔴流動特征(zheng)。
2計算分析
　　某輸氣(qì)站供氣實況發現(xiàn)，由于彙管結構的(de)影響因素💋，當🍉小流(liu)量供氣支路管輸(shu)量占比總流量10%時(shí)，必然産生回流工(gong)況且管輸量💔越小(xiǎo)回流程度越嚴重(zhòng)。因♉此分析小流量(liang)供氣支路管輸量(liang)分别占比總流量(liang)2%、4%、6%、8%、10%時，天然氣🈲回流工(gōng)況🏃‍♂️對孔闆流量計(ji)上下遊截面壓力(li)的影響程度。經計(ji)算得到不同輸量(liang)下孔闆流量計，上(shang)下遊截面壓力随(suí)軸線距離的變化(huà)，如圖3所示。
 
　　由圖3可(ke)知，一開始，天然氣(qì)回流工況明顯，通(tong)過孔闆流量計的(de)天然氣流量很小(xiǎo)，流速很低，導緻孔(kǒng)闆流🔞量計上下遊(yóu)截面處形成渦旋(xuan)，壓力變化幅度較(jiào)大，流動極🛀🏻不均勻(yun)⁉️。當管輸量爲2%時，孔(kong)闆流量計上下遊(you)截面壓力随軸線(xiàn)距離變化程💰度尤(you)爲劇烈。随着管♻️輸(shu)量逐漸增㊙️加，孔闆(pǎn)處的流動逐漸變(bian)👅得較爲均勻，但仍(réng)然受到💔上遊回流(liú)渦旋的影響，直接(jie)導緻孔闆流量計(jì)入🐉口和出口截面(miàn)壓力随軸線距離(li)變化幅度較大。當(dāng)流量接近🔞臨界值(zhi)時，孔闆處的流動(dong)逐漸變得均勻💃，孔(kong)闆流量計入口和(he)🐉出口截面的壓力(li)變化幅度較爲穩(wen)定，幾乎不受，上遊(yóu)回流渦旋的影響(xiang)。
3結論
　　研究發現，随(sui)着管内天然氣回(huí)流工況越嚴重，對(duì)孔闆流💯量計上下(xià)遊壓力變化影響(xiang)程度加劇，進而對(duì)孔闆🌍流量計計🏃‍♀️量(liang)精度影響也越大(da)。随着管輸量上升(sheng)，管内天然氣回流(liu)工況趨于平緩，對(dui)孔闆流量計上下(xià)遊壓力變化影💔響(xiang)程度逐漸降低，孔(kǒng)㊙️闆流量計計量誤(wu)差迅速減小。因此(cǐ)，建議在城市天然(ran)氣配送💃🏻管網中的(de)小流🌂量供氣支路(lù)上遊單獨安裝調(diào)壓閥或止回閥，可(kě)以較好的阻止天(tian)然氣回流工況的(de)發生，從而較大程(chéng)度上㊙️降低對孔闆(pǎn)流量計.上下遊截(jié)面壓力變化的影(yǐng)響，提高計量精度(dù)。

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