[摘要]在(zai)利用孔闆(pan)流量計 量(liang)裝置進行(hang)煤氣流量(liang)計量時，管(guan)道積水會(hui)改變孔闆(pan)流量🌈計量(liang)裝置的幾(ji)何特性，從(cong)而影響流(liu)量計量的(de)準确性。文(wen)章通過分(fen)析管道積(ji)水對孔闆(pan)流量計流(liu)量方程中(zhong)各參數的(de)影響，得出(chu)管道積水(shui)對流量計(ji)量産生的(de)影響，最💃🏻後(hou)以工業❤️上(shang)某實際孔(kong)闆流量計(ji)量裝置定(ding)期放水的(de)實✉️驗數據(ju)作驗證。
　　被(bei)測介質爲(wei)濕煤氣的(de)孔闆流量(liang)計量裝置(zhi)運行一段(duan)時間後，拆(chai)卸孔闆時(shi)，會有水從(cong)測量管道(dao)中流出來(lai)，有🌍時孔闆(pan)上遊端☎️面(mian)還會有積(ji)水痕迹，說(shuo)明孔闆上(shang)遊測量管(guan)道中會有(you)🔱積水。管道(dao)積水，會改(gai)變孔闆流(liu)量計量裝(zhuang)置的幾何(he)特性，從而(er)影響流量(liang)計量的⭐準(zhun)确性。一般(ban)，用來測量(liang)濕煤氣的(de)孔闆流量(liang)計量裝🚶‍♀️置(zhi)建立在地(di)面🌈之上，而(er)城市燃氣(qi)管道敷設(she)于地下，這(zhe)樣，孔闆流(liu)量計量裝(zhuang)置高于城(cheng)市燃氣管(guan)道。裝置中(zhong)，孔闆上遊(you)測量管㊙️道(dao)較長、煤氣(qi)壓力較高(gao)，下遊測量(liang)管道較短(duan)、煤氣壓力(li)較低;孔闆(pan)上遊測量(liang)管✍️道中🙇🏻，煤(mei)氣在逼近(jin)孔闆的.沖(chong)擊壓力的(de)影響下，易(yi)使孔闆上(shang)遊測量管(guan)🙇🏻道産生積(ji)水。下遊測(ce)量管道不(bu)易産生積(ji)水，即使下(xia)遊産生少(shao)量⚽積水🏃🏻，也(ye)會被流動(dong)的煤氣挾(jia)帶進入🎯地(di)下城市燃(ran)氣管道中(zhong)。因此，研究(jiu)管道積水(shui)對流量計(ji)量的影響(xiang)是十分必(bi)要的，從工(gong)業實際出(chu)發，主要研(yan)究孔闆上(shang)遊測量管(guan)道積水對(dui)流量計量(liang)的👨‍❤️‍👨影響。
1理(li)論基礎
　　标(biao)準孔闆流(liu)量計 是在(zai)已知流體(ti)狀态、标準(zhun)孔闆節流(liu)件尺寸和(he)管道幾何(he)尺寸🏃‍♀️的條(tiao)件下，通過(guo)測得流體(ti)流經孔闆(pan)時，在孔闆(pan)前、後🌈産生(sheng)的差壓求(qiu)🈲得流體流(liu)量的。該差(cha)壓與流量(liang)之間有确(que)定的數值(zhi)關系，這關(guan)系即爲孔(kong)闆流量計(ji)的流量方(fang)程

　　式中:qy爲(wei)流經孔闆(pan)流量計的(de)流體流量(liang)，m3/s;d爲孔徑，m;C爲(wei)流出📧系數(shu)，無量綱;ε爲(wei)可膨脹系(xi)數，無量綱(gang);β爲直徑比(bi)，孔徑d與管(guan)道🧑🏽‍🤝‍🧑🏻内徑D之(zhi)比，即β=d/D，無量(liang)綱;Ap爲孔闆(pan)前、後取壓(ya)孔💯處被測(ce)流體的差(cha)壓，Pa;ρ爲流體(ti)密❤️度，kg/m3.
　　孔闆(pan)流量計量(liang)裝置的測(ce)量特性決(jue)定于裝置(zhi)的幾何特(te)性和流體(ti)的流動特(te)性日。在流(liu)量測量範(fan)圍内，一定(ding)幾何特性(xing)的孔闆流(liu)量計量裝(zhuang)置，流量與(yu)差壓🧑🏽‍🤝‍🧑🏻之間(jian)具有.确定(ding)的流量關(guan)系式♈。幾何(he)特性改變(bian)，流量關系(xi)随之改變(bian)。
　　孔闆流量(liang)計量裝置(zhi)在測量濕(shi)煤氣流量(liang)的實際應(ying)用中，測量(liang)管道積水(shui)，使管道内(nei)氣體實際(ji)流通截面(mian)積減小，裝(zhuang)置的幾何(he)特性發生(sheng)了改變，流(liu)量關系改(gai)變。按照安(an)裝時的流(liu)量關系式(shi)得到的✏️計(ji)量流量即(ji)❓流量示值(zhi))與實際流(liu)量發生了(le)偏離。這種(zhong)偏離，正是(shi)所要問題(ti)。
2分析研究(jiu)
2.1管道積水(shui)對流量方(fang)程中各參(can)數的影響(xiang)
　　由流量方(fang)程可見，流(liu)量q爲d、C、ε、β、△p和ρ等(deng)6個參數的(de)函數，其中(zhong)❤️孔👨‍❤️‍👨徑d爲已(yi)知量，受工(gong)作.溫度和(he)材料熱膨(peng)脹系數的(de)㊙️影響😄;差壓(ya)Δp是孔闆流(liu)量計💁量裝(zhuang)置實測量(liang);密度ρ取決(jue)于煤氣組(zu)分、工🈲作溫(wen)度和工作(zuo)壓力。可見(jian)，d、Δp和ρ值不受(shou)管道積水(shui)的影響，不(bu)🈲予分析。以(yi)下主要分(fen)析測量管(guan)🔴道積水對(dui)直徑比β、可(ke)膨脹系數(shu)ε和流出系(xi)數C的影響(xiang)。
　　通過具體(ti)計算，測量(liang)管道積水(shui)對流量方(fang)程中用于(yu)流量計算(suan)🌈的💚各參數(shu)産生的影(ying)響。已知某(mou)孔闆流量(liang)計量裝置(zhi)測量管道(dao)的直徑D爲(wei)699.31mm，孔徑d爲335.382mm。取(qu)壓方式爲(wei)徑距取壓(ya)。結算狀态(tai)爲:15.5℃，101.671kPa。該計量(liang)裝置在溫(wen)度t爲35℃、相對(dui)濕度φ爲100%、壓(ya)力p爲60kPa、差壓(ya)Δp爲9kPa時，直徑(jing)比β爲0.479629，可膨(peng)脹系數ε爲(wei)0.984971，流出系數(shu)C爲📐0.602500，計量流(liu)量qv爲38743m3/h。分析(xi)中，以實際(ji)積水高度(du)h與堰高H之(zhi)比:h/H，表示管(guan)道積水高(gao)度，其中堰(yan)高H=（D-d)/2=181.981mm。
(1)管道積(ji)水對直徑(jing)比的影響(xiang)
　　孔闆流量(liang)計量裝置(zhi)測量管道(dao)中的積水(shui)是柔性的(de)，在煤氣壓(ya)力的作用(yong)下，管道内(nei)積水面會(hui)發生一定(ding)的彎曲。由(you)😄于管♉道内(nei)煤氣壓力(li)較低，可忽(hu)略因氣體(ti)📱壓力而引(yin)起的積水(shui)面的微小(xiao)弧度，認爲(wei)積水面爲(wei)平面。隻要(yao)積水高度(du)一定即圖(tu)1中陰影部(bu)☂️分面積一(yi)💰定)，就能确(que)定氣體流(liu)通截面積(ji)。因此，選用(yong)與氣體流(liu)通截面積(ji)相同面積(ji)的圓的直(zhi)徑作爲等(deng)效直徑，以(yi)積水高度(du)表示管道(dao)積水後氣(qi)體流通截(jie)面積。如圖(tu)1爲管道截(jie)面示意圖(tu)✉️，陰影部分(fen)爲積水。經(jing)計算得到(dao)管道積水(shui)後，等效直(zhi)徑比β爲:

式(shi)中:β′爲管道(dao)積水後，等(deng)效直徑比(bi)，無量綱;d爲(wei)孔徑，m;D爲測(ce)量🌂管道🚶‍♀️直(zhi)徑，m;h爲積水(shui)高度，m。
公式(shi)2)是在測量(liang)管道積水(shui)時，等效直(zhi)徑比的計(ji)算公式㊙️。積(ji)水高度與(yu)等效直徑(jing)比的變化(hua)關系如圖(tu)2。
　　圖2可見:當(dang)積水高度(du)爲堰高的(de)10%時，等效直(zhi)徑比增大(da)0.3553%;積水高度(du)😍爲堰高的(de)20%時，等效直(zhi)徑比增大(da)1.007%;積水高度(du)爲堰高的(de)50%時，等效直(zhi)🙇‍♀️徑比增大(da)4.058%。因此，管道(dao)積水後，等(deng)效直徑比(bi)增大;積水(shui)高度越高(gao)，等效直徑(jing)比增大越(yue)顯著。

式中(zhong):p1、p2爲孔闆前(qian)、後取壓孔(kong)處被測流(liu)體的壓力(li)，Pa。

管道積水(shui)高度與可(ke)膨脹系數(shu)的變化關(guan)系見圖3。可(ke)知:管道積(ji)水使可膨(peng)脹系數減(jian)小，并且影(ying)響很小。
（3)管(guan)道積水對(dui)流出系數(shu)的影響
　　國(guo)内外有關(guan)資料對于(yu)孔闆在實(shi)際應用中(zhong)産生的偏(pian)離标準的(de)程度，皆用(yong)流出系數(shu)的偏差來(lai)衡量甲。孔(kong)闆前管道(dao)積🧡水會改(gai)變流出系(xi)數目，下面(mian)看一下管(guan)道積水對(dui)流🐪出系數(shu)的影響。
IS05167-2006推(tui)薦流出系(xi)數的計算(suan)公式采用(yong)裏德-哈利(li)斯/加拉赫(he)公式❗:4

　　Re,爲管(guan)道雷諾數(shu)，無量綱;L爲(wei)孔闆上遊(you)端面到上(shang)遊取壓口(kou)的距離除(chu)以管道直(zhi)徑得出的(de)商，無量綱(gang);認爲孔闆(pan)下遊⭕端面(mian)到下🥰遊取(qu)♍壓口的距(ju)離除以管(guan)道直徑得(de)出的商，無(wu)量綱。
　　計算(suan)管道積水(shui)後的實際(ji)流出系數(shu)和實際流(liu)量時，應以(yi)等效直徑(jing)比β′代替直(zhi)徑比β、以實(shi)際可膨脹(zhang)系數ε′代替(ti)可膨脹系(xi)數ε′，可求出(chu)管道積水(shui)後相應的(de)C′和q′V值。如圖(tu)4爲積水高(gao)度對流出(chu)系數的影(ying)響。

　　圖4可見(jian):積水高度(du)爲堰高的(de)10%時，實際流(liu)出系數增(zeng)加👄0.0102%;積📱水高(gao)度爲堰高(gao)的20%時，實際(ji)流出系數(shu)增加0.0289%;積水(shui)高☔度爲堰(yan)高✔️的50%時，實(shi)際流出系(xi)數增加0.1182%。因(yin)此，孔闆上(shang)遊測量管(guan)道積水後(hou)，實際流出(chu)系🌐數增大(da)。積水高度(du)越高，實際(ji)流出系數(shu)增大越顯(xian)著，呈現近(jin)似正向二(er)次函數的(de)關系。
2.2管道(dao)積水對流(liu)量計量的(de)影響
　　在分(fen)析了管道(dao)積水對直(zhi)徑比、可膨(peng)脹系數和(he)流出系數(shu)等參🤞數的(de)影響之後(hou)，來看一看(kan)測量管道(dao)積水對流(liu)量計量的(de)影響。将管(guan)道積水後(hou)的各參數(shu)實際值分(fen)别代入流(liu)🔴量方程，求(qiu)出管道積(ji)水後的實(shi)際流量，并(bing)将其與計(ji)量流量流(liu)量示值)作(zuo)比較。
　　圖5爲(wei)管道積水(shui)後，對于不(bu)同的積水(shui)高度，實際(ji)流量與計(ji)量流量(流(liu)量示值)的(de)關系。圖中(zhong)δq=(q′-q)/q×100%，其中:q′爲管(guan)道積水時(shi)的實💁際流(liu)量，q爲流量(liang)⛹🏻‍♀️示值。

由(you)圖5可見:
(1)測(ce)量管道積(ji)水後，實際(ji)流量大于(yu)計量流量(liang)流量示值(zhi))。也就🙇🏻是說(shuo)，與實際流(liu)量相比計(ji)量流量偏(pian)小。
(2)在計量(liang)流量流量(liang)示值)不變(bian)的情況下(xia)，實際流量(liang)随管道⭐積(ji)水🐇高度的(de)升高而增(zeng)大。積水高(gao)度越高，實(shi)際流量增(zeng)大越顯著(zhe)，亦呈現近(jin)似正向二(er)次函數的(de)關系。當積(ji)👌水高度爲(wei)堰高的10%時(shi)，實際流量(liang)增大0.0492%;積水(shui)高📞度爲堰(yan)高🏃‍♀️的20%時，實(shi)際流量增(zeng)大0.1395%;積水高(gao)度爲堰高(gao)的50%時，實際(ji)流量增大(da)0.5912%。.
　　當計量流(liu)量爲38743m'/h，管道(dao)積水高度(du)爲堰高的(de)50%時，實際流(liu)量與✔️計⭐量(liang)流量的偏(pian)差爲0.5912%，一年(nian)以365天計，實(shi)際流量增(zeng)大了200m3因此(ci)，在貿易結(jie)算中，管道(dao)積水對流(liu)量的影響(xiang)是不容忽(hu)視的。
3實際(ji)數據
　　爲驗(yan)證理論計(ji)算結果，對(dui)某實際運(yun)行中的人(ren)工 煤氣孔(kong)闆流量計(ji) 量裝置定(ding)期放水，将(jiang)放水前、後(hou)的計量流(liu)量作對比(bi)。先将由☔于(yu)用🌂氣或供(gong)氣量發生(sheng)變化，造成(cheng)有明顯變(bian)化或波動(dong)的流✔️量數(shu)據予以剔(ti)除，對穩定(ding)運行工況(kuang)下，放水前(qian)、後計量流(liu)量🤟的變化(hua)進行分🈲析(xi)。表1中所取(qu)數據爲:穩(wen)定的運行(hang)工沉下，放(fang)水前、後各(ge)10min的平均時(shi)👌流量。
　　由表(biao)1可見:在穩(wen)定的運行(hang)工況下，放(fang)水後計量(liang)流量🙇🏻大于(yu)放水前的(de)計量流量(liang)。這表明:測(ce)量管道積(ji)水使流量(liang)♈示值小于(yu)實際流量(liang)。由于這些(xie)數據是孔(kong)闆流量計(ji)量✊裝置實(shi)際運行時(shi)采集的流(liu)量數據，該(gai)數據或多(duo)或少會受(shou)到環🆚境或(huo)用戶的影(ying)響，但至少(shao)可以🎯說明(ming):測量管道(dao)積水使計(ji)量流量即(ji)流量示值(zhi))小于實際(ji)流量。

4結論(lun)
　　綜上可知(zhi)，測量管道(dao)積水會導(dao)緻計量流(liu)量流量示(shi)值🧑🏾‍🤝‍🧑🏼)減小，随(sui)積水高度(du)的升高，計(ji)量流量與(yu)實際流量(liang)之間偏離(li)程度❄️增大(da)❤️。貿易💚結算(suan)中，管道積(ji)水對流量(liang)計量的影(ying)響是不容(rong)忽視的。實(shi)際應用中(zhong)，應特别注(zhu)意定期排(pai)水。由于管(guan)道積水對(dui)流量計量(liang)❓的影響是(shi)✂️同一方向(xiang)的❌，因此可(ke)考慮對管(guan)道積水引(yin)入的流量(liang)誤差予以(yi)修正，假定(ding)測量管道(dao)以相同速(su)率積水，根(gen)據排水周(zhou)期及積水(shui)量，對未來(lai)的流㊙️量影(ying)響值進行(hang)✊預測或補(bu)償。另外，孔(kong)🔞闆流量計(ji)量裝置适(shi)用于單相(xiang)穩定流，基(ji)于單相穩(wen)定流的前(qian)提下給出(chu)了管道積(ji)水對流量(liang)計量影響(xiang)的結論。有(you)時，管道的(de)積水會導(dao)😘緻氣體流(liu)動過程中(zhong)形成脈動(dong)流，脈動流(liu)對流量計(ji)量的影響(xiang)不在範圍(wei)之内。

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