摘(zhai)要:随着國家(jiā)節能環保戰(zhàn)略的實施，天(tian)然氣發展迅(xùn)速，計量糾紛(fen)及輸差問題(ti)也日益突出(chu)，如何準确計(ji)量确保✨買賣(mài)✉️雙方的合🐆法(fǎ)利益成爲關(guan)注的重點，天(tiān)然氣爲多組(zu)分氣體，影響(xiǎng)計🐕量結果的(de)因素較多🤞，文(wen)章主要🤞分析(xi)整流闆對 超(chao)聲流量計 計(ji)量結果的影(ying)響，爲天然氣(qi)流量計 的安(ān)裝、選型、檢定(dìng)提供技術支(zhī)撐。
　　按照GB/T18604《用氣(qi)體超聲流量(liang)計測量天然(rán)氣流量》要求(qiú)早，進🔞入超聲(shēng)流量計的天(tian)然氣應是對(dui)稱的充分發(fa)展的紊⭕流速(su)🈚度分布，但由(you)于上遊管路(lu)的管道配件(jian)、調壓閥及直(zhi)管段長度等(děng)會影響進入(rù)流量計的氣(qì)體🐅速度剖面(miàn)♻️，從而影響💛測(ce)量精度。爲了(le)減小流速剖(pou)面對計量的(de)影響，各流量(liang)計廠商均配(pèi)備了整流闆(pǎn)安🔞裝至流量(liang)計⛹🏻‍♀️前💘10D位置，用(yong)于減少旋渦(wō)和改善天🐇然(ran)氣速度分布(bù)㊙️。
　　不同廠家流(liu)量計的聲道(dào)布置及流量(liàng)計算數學模(mo)型不💁同，對進(jin)入流量計的(de)流态要求不(bu)同，配套的整(zheng)🙇‍♀️流闆也不同(tong)，圖⛹🏻‍♀️1是三個廠(chǎng)家配套的整(zheng)流闆，由圖可(kě)以看出，每款(kuǎn)整流闆的開(kāi)孔布局、分布(bu)🐕方式均不相(xiang)㊙️同。由于大家(jia)對流量計整(zhěng)流闆關注的(de)少，錯誤的認(rèn)爲隻要有整(zhěng)⛷️流闆就能保(bao)🧡證流量計的(de)精度，在流量(liàng)計配整流闆(pan)😘時未嚴格按(an)照廠家要求(qiú)進行配置，同(tóng)時送檢流量(liang)計時😍也未将(jiang)配套整流闆(pǎn)同時送檢早(zao)，導緻檢定過(guò)程用整流闆(pan)與現場應用(yòng)過程整流闆(pan)不一-緻甲🐇。

　　爲(wei)了确認整流(liu)闆對超聲流(liú)量計計量的(de)影響本文首(shǒu)先采用三維(wei)仿真模拟，利(lì)用模拟數據(jù)進行計算㊙️，計(jì)算不同㊙️整流(liú)闆對同一🛀流(liú)量計的影響(xiǎng)量，然後通過(guo)在檢定站進(jìn)行實流測試(shi)對模拟計算(suàn)結果進行😄驗(yàn)證。
1三維仿真(zhen)模拟計算
1.1建(jian)立模型
　　利用(yòng)計算流體力(lì)學軟件FLUENT對三(sān)維流場進行(hang)仿真，對流✌️場(chang)的求解建立(li)在流體力學(xué)的基本控制(zhi)方程之上，即(ji)連續性方程(chéng)、動👌量方程和(he)能量方程，這(zhè)些方程遵守(shou)了質量守恒(héng)、牛頓第二定(ding)律和能量守(shou)恒三個物理(li)學基本原理(li)。同時由于管(guan)道内流體處(chù)于湍流狀态(tai)，還需使用湍(tuan)流方程對流(liu)場控制🍉求解(jie)四。.
　　FLUENT中有多種(zhong)湍流模型，其(qi)中k-ε模型是目(mu)前應用最爲(wei)廣☂️泛🔴的模型(xing)，該模型又分(fen)爲标準k-ε模型(xing)，重組化的k-ε模(mó)型和可實現(xiàn)的h-ε模型。
　　三種(zhǒng)湍流模型在(zai)形式上類似(si)，主要差别在(zai)于計算湍流(liu)🔱粘性的方法(fǎ)、控制湍流擴(kuo)散的湍流普(pu)朗特數、體壁(bi)面位置上如(ru)何進行處理(li)等存在不同(tong)。結合天🛀🏻然氣(qi)流量計計量(liàng)的工況條件(jiàn)🏃🏻‍♂️和相關❄️文獻(xian)資料，采🚶用重(zhong)組化的h-ε模型(xíng)(RNG模型)。
　　計算流(liu)體力學軟件(jian)FLUENT計算管道内(nei)湍流流場時(shí)，正是基🧑🏾‍🤝‍🧑🏼于上(shàng)述三🌂個基本(ben)控制方程，同(tong)時結合合适(shì)的湍流模🏃‍♂️型(xing)并🌂在給定邊(biān)界條🐇件下進(jin)行求解，得到(dao)了流場内部(bù)🆚各變量，模拟(ni)結果見圖2。
1.2計(jì)算分析
　　以Daniel流(liu)量計爲例進(jìn)行分析，不同(tong)整流闆對流(liu)量計量結果(guǒ)🍉的影響。Daniel流量(liàng)計爲四聲道(dao)流量計，四個(ge)聲道分布如(ru)圖3所🔅示。

　　通過(guò)模拟分析可(kě)見，不同整流(liu)闆在下遊10D位(wèi)置的流🙇‍♀️體速(su)度分🙇‍♀️布梯度(du)有較大差異(yì)，通過同一流(liú)量計進行計(ji)量後有較大(da)偏📞差，Daniel與Elster整流(liu)闆差異較大(dà)，計量偏差也(yě)較大，可達0.59%，Daniel與(yu)Sick整流闆較爲(wèi)相似，整流闆(pan)對流量計的(de)影響相對偏(piān)小㊙️，約0.15%，但不同(tóng)流速的影響(xiang)量不同🤩。
2試驗(yàn)驗證
2.1三維仿(páng)真結果驗證(zheng)
　　爲了驗證三(sān)維仿真分析(xi)的結果，選用(yong)了一台DN200Daniel超聲(sheng)流量計進行(háng)實流檢定測(ce)試，測量範圍(wei)爲:85.19~3124.64m'/h,測試流量(liàng)點分别爲4000、3000、2000、560m'/h，分(fen)别在流量計(jì)上遊10D處安裝(zhuang)Daniel、Elster、Sick整流闆，測試(shi)結果見表3和(hé)圖4。

　　通過實驗(yàn)測試分析，實(shi)驗結果與三(sān)維仿真模拟(ni)結果基本一(yī)緻，三種類型(xíng)整流闆對流(liú)量計計量結(jie)果有一定的(de)影響，Daniel與Elster影響(xiang)的偏差最大(da)，Sick處于中間位(wèi)置🤩，計量結果(guǒ)的最大偏差(cha)可達0.6%，同時在(zai)不同流速下(xià)，整流闆對計(ji)量結果的影(ying)響不同，在40%Qm.流(liú)量點處影響(xiang)相對較小，在(zài)往大流量或(huò)者🔴小流量偏(piān)移時影響量(liàng)逐📧漸變大。
2.2流(liu)态剖面影響(xiǎng)試驗驗證
　　爲(wèi)了驗證流速(su)剖面對計量(liàng)的影響，選用(yong)一台DN150Daniel流量計(ji)進行試驗網(wang)，流量範圍爲(wèi)47~1846m3/h，分别對不安(ān)裝整流闆、整(zheng)流闆部分整(zhěng)流孔⁉️堵塞✂️及(ji)整流闆正常(cháng)安裝條件下(xià)進行測試，測(ce)試結果如表(biǎo)4所示。

　　三種安(an)裝條件下測(ce)試結果偏差(chà)較大，說明流(liu)速剖面對計(ji)量結果影響(xiang)較大，在上遊(yóu)10D處安裝整流(liú)闆可有效較(jiào)小流态✉️的畸(ji)變，測試結果(guǒ)相對可靠，其(qí)他安裝條件(jian)與之對比可(ke)分析出安裝(zhuāng)對計量的影(ying)響。在♈不安裝(zhuang)整流闆時計(ji)量結果相對(duì)偏大0.3%左右，整(zheng)流闆⛹🏻‍♀️部分堵(du)塞時，計量結(jié)果相對偏大(da)0.6%左右。對于不(bu)同類型的流(liú)量計安‼️裝條(tiao)件對計量結(jie)果的影響不(bú)盡相同，該測(ce)試結果僅對(dui)被測流量計(jì)适用，測試結(jié)果表明安裝(zhuāng)條件的不同(tong)會導緻經過(guo)流量計的流(liú)體流态不同(tong)，對計量有較(jiào)大影響，至于(yú)影響趨勢及(ji)影響🤞量需經(jing)過大量理論(lùn)及試驗數據(ju)進行分析回(huí)。
3.案例分析
　　在(zai)某長輸管道(dào)計量站内計(ji)量用流量計(jì)爲DN400Elster超聲流量(liang)計，在應用過(guo)程中與下遊(yóu)計量監督站(zhan)出現較大的(de)計量交接差(chà)🔆，通過對計量(liàng)系統的排查(cha)，發現檢定💜時(shi)選用㊙️的是相(xiang)🌐同口徑的Daniel整(zheng)流闆，未選用(yòng)Elster配套整流闆(pǎn)，爲了确認是(shi)否是整流闆(pǎn)的影響，利用(yong)移動标準🚩裝(zhuang)置到現場進(jin)行了在線實(shí)流測試，測試(shì)結果與前🏒檢(jian)定結果有較(jiào)大偏差，最大(dà)偏差爲0.7%，具體(tǐ)結果見表5。

4結(jié)論及建議
(1)整(zheng)流闆對天然(rán)氣流體具有(you)整流效果，可(ke)有效提高流(liu)量計計量的(de)精度，不同型(xing)号整流闆适(shi)用不同類型(xing)的流量計，不(bu)能混用，混用(yong)後會引入較(jiào)大的偏差，偏(piān)差最大可達(da)0.7%。
(2)通過三維模(mo)拟仿真及流(liu)量計計量的(de)數學模型可(kě)分析不同整(zheng)流闆對流量(liàng)計的影響量(liang)，通過模拟和(hé)大量✌️的試㊙️驗(yan)數據可建立(lì)一套整流闆(pan)對流量計計(jì)量的修正模(mo)型，在檢定與(yǔ)使用過程中(zhōng)選用整流闆(pan)📧不同時可㊙️通(tong)過模型進行(hang)修正😄補償，同(tong)時可在.計量(liang)🈚系統評定時(shi)通過該方法(fǎ)定量分析計(ji)量結果的偏(pian)差。
(3)建議流量(liang)計使用及檢(jian)定時采用相(xiàng)同的整流闆(pan)，有💰條件的場(chang)站🎯可将在用(yong)整流闆與流(liu)量計整體送(sòng)檢，避免💃因整(zhěng)流闆選型造(zào)成計量偏差(chà)。

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