摘要:針對(duì)天然氣回(hui)流工況對(dui)孔闆流量(liàng)計 上下遊(you)截面壓力(li)的影響問(wèn)題，依據現(xiàn)場數據，采(cǎi)用solidworks軟件建(jian)立DN150标準孔(kǒng)闆流量計(jì)幾何模型(xing)，基于CFD軟件(jian)對此狀态(tai)下孔闆流(liú)量計内部(bù)流場進行(hang)數值模拟(nǐ)分析。研究(jiu)發現:管内(nei)天然💘氣回(huí)流工況越(yue)嚴重，對孔(kǒng)闆流量計(jì)上下遊截(jié)面壓力變(bian)化影響越(yue)大。随着管(guan)輸量的增(zeng)加，回流程(cheng)度逐漸平(ping)緩，孔闆處(chù)🐅流動幾乎(hu)不👈受上遊(you)回流渦旋(xuan)的影響，上(shang)下遊截面(mian)壓力變化(huà)幅度較爲(wèi)穩定，對孔(kong)闆流量計(ji)精度影響(xiǎng)也随之降(jiàng)低。
　　目前，孔(kong)闆流量計(ji)相對于其(qí)它流量計(ji)具有結構(gòu)簡單🔞、耐用(yong)🏒可靠和維(wéi)修便利等(děng)優勢，已經(jīng)成爲天然(ran)氣🙇🏻行業使(shǐ)用最頻繁(fan)的--種流量(liang)計量設備(bèi)。但是在城(cheng)市天然氣(qi)配送管網(wǎng)中，客🍉戶用(yòng)氣量差異(yi)無法消除(chú)田。尤其在(zài)用氣高峰(fēng)期，輸氣站(zhàn)内彙管相(xiang)連的各供(gòng)氣支路相(xiang)互影響最(zuì)爲嚴重☁️。主(zhǔ)要體現在(zài)⭐:由于大流(liú)量供氣支(zhi)路的管輸(shu)量遠遠高(gao)于小流量(liàng)供氣支㊙️路(lu)的☁️管輸量(liàng)，在彙管的(de)特殊構造(zao)下，導緻大(da)流量供氣(qi)支路在輸(shū)氣過程中(zhōng)會迫使小(xiao)流量供氣(qi)支✍️路在彙(hui)管連接處(chù)發生天然(ran)氣回流工(gong)況，造成管(guǎn)内天然氣(qì)流動工況(kuàng)不穩定，渦(wo)旋加劇。從(cong)而影響與(yu)小流量供(gòng)氣支路相(xiang)連的孔闆(pǎn)流量計上(shang)✔️下遊壓力(li)，瞬間出現(xian)壓力波動(dòng)，計量精度(dù)降低，無法(fǎ)較好的完(wán)成計量任(ren)務❗。本文依(yi)據某輸氣(qi)站供氣支(zhī)路發生天(tian)然氣回流(liú)工況的現(xiàn)場數據，基(jī)于CFD軟件4，對(duì)回流狀态(tài)下的孔闆(pan)流🆚量計内(nèi)部流場進(jin)行系統分(fèn)析，得到不(bu)同天然氣(qi)回流工況(kuang)對孔闆流(liu)量計上下(xià)遊壓力的(de)影響規律(lǜ)，同時提出(chu)較爲合理(lǐ)的解決⚽方(fang)案。
1模型建(jian)立
　　孔闆流(liu)量計計量(liang)原理如圖(tú)1所示。孔闆(pǎn)前後取截(jie)面1和2,根據(jù)兩截面壓(ya)差換算出(chū)某一時刻(kè)天然氣流(liú)量。

　　本文使(shǐ)用DN150标準孔(kong)闆流量計(jì)幾何尺寸(cùn)，采用solidworks軟件(jiàn)建立三維(wei)實體模型(xing)，利用ICEM-CFD軟件(jiàn)劃分網格(gé)，壁面設置(zhi)4層邊界⭐層(ceng)，比例爲1.0。整(zheng)體網格劃(huà)分在保證(zheng)計算精度(dù)的前提下(xià)，盡量提高(gao)計算效率(lü)。選取結構(gòu)🏃🏻化網格劃(huà)分并在孔(kong)闆與管道(dao)連接處作(zuò)加密處理(li)，最終得到(dào)計🏃‍♀️算網格(gé)如圖2所示(shi)。
 
　　基于Fluent-CFD軟件(jian)，邊界條件(jiàn)爲(velocity-inlet)入口,值(zhí)取10m/s，和(outlow)出口(kǒu)，采用RANS氣體(ti)狀态方♊程(chéng)，RNGk-ε湍😍流模型(xing)，對流離散(san)格式爲2階(jiē)迎風格式(shì)，算法采用(yong)耦合求解(jie)。從而數值(zhi)求解天然(ran)氣回流狀(zhuang)态下孔闆(pǎn)流量計内(nèi)部流動特(te)征。
2計算分(fen)析
　　某輸氣(qi)站供氣實(shí)況發現，由(you)于彙管結(jié)構的影響(xiǎng)因素，當小(xiǎo)⛱️流量供氣(qì)支路管輸(shu)量占比總(zǒng)流量10%時，必(bì)然産生回(huí)流工況且(qiě)管輸量越(yuè)小回流程(cheng)度越嚴重(zhòng)。因此分析(xi)小流量🌐供(gòng)氣支路管(guǎn)輸量分别(bie)占比總流(liu)量2%、4%、6%、8%、10%時，天然(ran)氣回流工(gōng)況對孔闆(pǎn)流👣量計上(shang)下遊截面(miàn)壓力的影(ying)響程度。經(jīng)計算得到(dào)不同輸量(liàng)下孔闆流(liu)量☎️計，上下(xia)遊截面壓(ya)力随軸線(xian)距離的變(bian)化，如圖3所(suǒ)示。
 
　　由圖3可(kě)知，一開始(shǐ)，天然氣回(hui)流工況明(míng)顯，通過孔(kǒng)闆流👅量計(jì)的天然氣(qi)流量很小(xiao)，流速很低(dī)，導緻孔闆(pan)流量計上(shàng)下遊截面(miàn)處📐形成渦(wō)旋，壓力變(bian)化幅度較(jiao)大，流動極(jí)不均勻。當(dang)管輸量爲(wei)2%時，孔闆流(liu)量計上下(xia)遊截面壓(yā)力随軸線(xian)距離變化(hua)程度尤爲(wei)劇烈。随着(zhe)管輸量逐(zhu)漸增加，孔(kǒng)闆處的流(liú)動逐漸變(bian)得較爲均(jun)勻，但仍然(ran)受到上遊(yóu)回流渦旋(xuán)的影響，直(zhi)接導緻孔(kong)闆流量計(jì)入口和出(chū)口截面壓(yā)力随軸線(xiàn)距離變化(huà)幅度較大(da)。當流量接(jiē)近🐕臨界值(zhi)時，孔闆處(chù)的♍流動逐(zhú)漸變得均(jun1)勻☎️，孔闆流(liu)量計入口(kou)和出口截(jie)面的壓力(lì)變化幅度(dù)較爲穩定(ding)，幾乎不受(shou)，上遊回流(liu)渦旋的影(ying)響♻️。
3結論
　　研(yan)究發現，随(suí)着管内天(tian)然氣回流(liu)工況越嚴(yan)重，對孔闆(pan)流🐇量計上(shàng)下遊壓力(li)變化影響(xiǎng)程度加劇(ju)，進而對孔(kong)闆♋流量計(ji)計🔞量精度(dù)影響也越(yue)大。随着管(guan)輸量上升(sheng)，管内📧天然(ran)氣回流工(gōng)況趨于平(ping)緩，對孔闆(pan)流量計上(shang)下遊壓力(li)變化影響(xiǎng)程度逐漸(jiàn)降低，孔闆(pan)流量計計(jì)量誤差迅(xun)🏃‍♀️速減小。因(yin)此，建議在(zài)城市天然(ran)氣配送管(guan)網中的小(xiǎo)流量供氣(qi)支路上遊(you)單獨安裝(zhuāng)調👨‍❤️‍👨壓閥或(huò)止回閥，可(kě)以較好的(de)阻止天然(rán)氣回流工(gōng)況的發生(shēng)🛀，從而較大(da)程度上📞降(jiang)低對孔闆(pǎn)流量計.上(shàng)下遊截面(mian)壓力變🏒化(huà)的影響，提(tí)🥵高計量精(jīng)度。

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