摘要(yao):随着(zhe)國家(jia)節能(neng)環保(bao)戰略(lue)的實(shi)施，天(tian)然氣(qi)發展(zhan)迅速(su)，計量(liang)糾紛(fen)及輸(shu)差問(wen)題也(ye)日益(yi)突出(chu)，如何(he)準确(que)計量(liang)☔确保(bao)買賣(mai)🐆雙方(fang)🌍的合(he)法利(li)益成(cheng)爲關(guan)注的(de)重點(dian)🥰，天然(ran)氣爲(wei)多組(zu)分氣(qi)體🏃，影(ying)響計(ji)量結(jie)果的(de)因素(su)較多(duo)🚶，文章(zhang)主要(yao)分析(xi)整流(liu)闆對(dui) 超聲(sheng)流量(liang)計 計(ji)量結(jie)果的(de)影響(xiang)，爲天(tian)然氣(qi)流量(liang)計 的(de)安裝(zhuang)、選型(xing)、檢定(ding)提供(gong)技術(shu)支撐(cheng)。
　　按照(zhao)GB/T18604《用氣(qi)體超(chao)聲流(liu)量計(ji)測量(liang)天然(ran)氣流(liu)量》要(yao)求早(zao)，進入(ru)超聲(sheng)流量(liang)計的(de)天然(ran)氣應(ying)是對(dui)稱的(de)充分(fen)發展(zhan)的紊(wen)❄️流速(su)度分(fen)🆚布，但(dan)由于(yu)上遊(you)管路(lu)的管(guan)道配(pei)件、調(diao)壓閥(fa)及直(zhi)管段(duan)長度(du)等會(hui)影響(xiang)進入(ru)流❤️量(liang)計的(de)氣體(ti)🌍速度(du)剖面(mian)，從而(er)影響(xiang)測量(liang)精度(du)。爲了(le)減小(xiao)㊙️流速(su)剖面(mian)⛹🏻‍♀️對計(ji)量的(de)影響(xiang)，各流(liu)量計(ji)廠商(shang)均配(pei)備💜了(le)整流(liu)闆安(an)裝至(zhi)流量(liang)計前(qian)🐇10D位置(zhi)，用于(yu)減少(shao)🔞旋渦(wo)和改(gai)善天(tian)✍️然氣(qi)速度(du)分布(bu)。
　　不同(tong)廠家(jia)流量(liang)計的(de)聲道(dao)布置(zhi)及流(liu)量計(ji)算數(shu)學模(mo)型不(bu)同，對(dui)進入(ru)流量(liang)計的(de)流态(tai)要求(qiu)不同(tong)，配套(tao)的整(zheng)流闆(pan)也不(bu)同，圖(tu)1是三(san)個廠(chang)家配(pei)套的(de)整流(liu)闆，由(you)圖可(ke)以看(kan)出，每(mei)款整(zheng)流闆(pan)的開(kai)孔布(bu)💜局、分(fen)布方(fang)式均(jun)不相(xiang)同。由(you)于大(da)家對(dui)流量(liang)計整(zheng)流闆(pan)關注(zhu)的少(shao)，錯誤(wu)的認(ren)爲隻(zhi)要有(you)整流(liu)闆就(jiu)能保(bao)證流(liu)量計(ji)的精(jing)度，在(zai)流量(liang)計配(pei)整流(liu)闆時(shi)未嚴(yan)格按(an)照廠(chang)家要(yao)求進(jin)行配(pei)置，同(tong)時送(song)檢流(liu)量計(ji)時也(ye)未将(jiang)配套(tao)整流(liu)闆同(tong)時送(song)檢早(zao)，導緻(zhi)檢定(ding)過程(cheng)用整(zheng)流闆(pan)與現(xian)場應(ying)用過(guo)程整(zheng)流闆(pan)👅不一(yi)-緻甲(jia)💘。

　　爲了(le)确認(ren)整流(liu)闆對(dui)超聲(sheng)流量(liang)計計(ji)量的(de)影響(xiang)本文(wen)首先(xian)采用(yong)三維(wei)仿真(zhen)模拟(ni)，利用(yong)模拟(ni)數據(ju)進行(hang)計算(suan)，計算(suan)不同(tong)☁️整流(liu)闆對(dui)同一(yi)流量(liang)計的(de)影響(xiang)量，然(ran)後通(tong)過在(zai)檢定(ding)站進(jin)行實(shi)流測(ce)試對(dui)模拟(ni)計💁算(suan)結果(guo)進行(hang)驗證(zheng)。
1三維(wei)仿真(zhen)模拟(ni)計算(suan)
1.1建立(li)模型(xing)
　　利用(yong)計算(suan)流體(ti)力學(xue)軟件(jian)FLUENT對三(san)維流(liu)場進(jin)行仿(pang)真，對(dui)流場(chang)的求(qiu)解建(jian)立在(zai)流體(ti)力學(xue)的基(ji)本控(kong)制方(fang)程之(zhi)上，即(ji)🎯連續(xu)性方(fang)👅程、動(dong)♻️量方(fang)🙇‍♀️程和(he)能量(liang)方程(cheng)，這些(xie)方程(cheng)遵守(shou)了質(zhi)量守(shou)恒、牛(niu)頓🐪第(di)二定(ding)律和(he)能量(liang)守恒(heng)三個(ge)物理(li)學基(ji)🔴本原(yuan)理。同(tong)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時由(you)于管(guan)道内(nei)流體(ti)處于(yu)湍流(liu)狀态(tai)，還需(xu)使用(yong)湍流(liu)方程(cheng)對流(liu)場控(kong)制求(qiu)解四(si)。.
　　FLUENT中有(you)多種(zhong)湍流(liu)模型(xing)，其中(zhong)k-ε模型(xing)是目(mu)前應(ying)用最(zui)爲廣(guang)泛的(de)⛹🏻‍♀️模型(xing)，該模(mo)型又(you)分爲(wei)标準(zhun)k-ε模型(xing)，重組(zu)化的(de)k-ε模型(xing)和可(ke)實現(xian)的h-ε模(mo)型。
　　三(san)種湍(tuan)流模(mo)型在(zai)形式(shi)上類(lei)似，主(zhu)要差(cha)别在(zai)于計(ji)算湍(tuan)流♉粘(zhan)性📧的(de)方法(fa)、控制(zhi)湍流(liu)擴散(san)的湍(tuan)流普(pu)朗特(te)數、體(ti)壁👨‍❤️‍👨面(mian)位置(zhi)上如(ru)何進(jin)行處(chu)理等(deng)存在(zai)不同(tong)。結合(he)天然(ran)氣流(liu)量計(ji)計量(liang)的工(gong)況條(tiao)件和(he)相關(guan)文獻(xian)資料(liao)，采用(yong)重組(zu)化的(de)h-ε模型(xing)(RNG模型(xing))。
　　計算(suan)流體(ti)力學(xue)軟件(jian)FLUENT計算(suan)管道(dao)内湍(tuan)流流(liu)場時(shi)，正是(shi)👌基于(yu)上述(shu)三個(ge)基本(ben)控制(zhi)方程(cheng)，同時(shi)結合(he)合适(shi)的湍(tuan)流模(mo)型并(bing)♈在給(gei)🚶定邊(bian)界條(tiao)🔞件下(xia)進行(hang)求解(jie)，得到(dao)了流(liu)場内(nei)部各(ge)變量(liang)，模拟(ni)結果(guo)見圖(tu)2。
1.2計算(suan)分析(xi)
　　以Daniel流(liu)量計(ji)爲例(li)進行(hang)分析(xi)，不同(tong)整流(liu)闆對(dui)流量(liang)計量(liang)結果(guo)🍉的影(ying)響。Daniel流(liu)量計(ji)爲四(si)聲道(dao)流量(liang)計，四(si)個聲(sheng)道分(fen)布如(ru)圖3所(suo)示。

　　通(tong)過模(mo)拟分(fen)析可(ke)見，不(bu)同整(zheng)流闆(pan)在下(xia)遊10D位(wei)置的(de)流♻️體(ti)速🔆度(du)分布(bu)梯度(du)有較(jiao)大差(cha)異，通(tong)過同(tong)一流(liu)量計(ji)進♍行(hang)計量(liang)後🧡有(you)較大(da)偏差(cha)，Daniel與Elster整(zheng)流闆(pan)差異(yi)較大(da)，計量(liang)偏差(cha)也較(jiao)大，可(ke)達0.59%，Daniel與(yu)Sick整流(liu)闆較(jiao)爲相(xiang)似，整(zheng)流闆(pan)對流(liu)量計(ji)的影(ying)響相(xiang)對偏(pian)小，約(yue)0.15%，但不(bu)同流(liu)速的(de)影響(xiang)量不(bu)同。
2試(shi)驗驗(yan)證
2.1三(san)維仿(pang)真結(jie)果驗(yan)證
　　爲(wei)了驗(yan)證三(san)維仿(pang)真分(fen)析的(de)結果(guo)，選用(yong)了一(yi)台DN200Daniel超(chao)聲流(liu)量計(ji)進行(hang)實流(liu)檢定(ding)測試(shi)，測量(liang)範圍(wei)爲:85.19~3124.64m'/h,測(ce)試流(liu)量點(dian)分别(bie)爲4000、3000、2000、560m'/h，分(fen)别📐在(zai)流量(liang)計上(shang)遊10D處(chu)安裝(zhuang)Daniel、Elster、Sick整流(liu)闆，測(ce)試結(jie)果見(jian)表3和(he)圖4。

　　通(tong)過實(shi)驗測(ce)試分(fen)析，實(shi)驗結(jie)果與(yu)三維(wei)仿真(zhen)模拟(ni)結果(guo)基本(ben)一緻(zhi)，三種(zhong)類型(xing)整流(liu)闆對(dui)流量(liang)計計(ji)量結(jie)果有(you)一定(ding)的影(ying)響，Daniel與(yu)Elster影🏒響(xiang)的偏(pian)差最(zui)大，Sick處(chu)于中(zhong)間位(wei)置，計(ji)量結(jie)果的(de)最大(da)偏差(cha)可達(da)0.6%，同😘時(shi)在不(bu)♊同流(liu)速下(xia)，整流(liu)闆對(dui)計量(liang)結果(guo)的🏃‍♂️影(ying)響不(bu)同，在(zai)40%Qm.流量(liang)點處(chu)影響(xiang)相對(dui)較小(xiao)，在往(wang)大流(liu)量或(huo)者小(xiao)流量(liang)偏移(yi)時影(ying)響量(liang)逐漸(jian)變大(da)。
2.2流态(tai)剖面(mian)影響(xiang)試驗(yan)驗證(zheng)
　　爲了(le)驗證(zheng)流速(su)剖面(mian)對計(ji)量的(de)影響(xiang)，選用(yong)一台(tai)DN150Daniel流量(liang)計進(jin)行試(shi)💯驗網(wang)，流量(liang)範圍(wei)爲47~1846m3/h，分(fen)别對(dui)不安(an)裝整(zheng)流闆(pan)、整流(liu)闆部(bu)分整(zheng)🙇🏻流孔(kong)堵塞(sai)及整(zheng)流闆(pan)正常(chang)安裝(zhuang)條件(jian)✉️下進(jin)行測(ce)試，測(ce)試結(jie)果如(ru)表4所(suo)示。

　　三(san)種安(an)裝條(tiao)件下(xia)測試(shi)結果(guo)偏差(cha)較大(da)，說明(ming)流速(su)剖面(mian)對計(ji)量結(jie)果影(ying)響較(jiao)大，在(zai)上遊(you)10D處安(an)裝整(zheng)流闆(pan)可有(you)效較(jiao)小流(liu)态的(de)畸變(bian)，測試(shi)結果(guo)相對(dui)可靠(kao)，其他(ta)安裝(zhuang)條件(jian)✨與之(zhi)對比(bi)可分(fen)析出(chu)安裝(zhuang)對計(ji)量的(de)影響(xiang)。在不(bu)安裝(zhuang)整流(liu)闆時(shi)計⁉️量(liang)結果(guo)相對(dui)偏大(da)0.3%左❄️右(you)，整流(liu)闆部(bu)分堵(du)塞時(shi)，計量(liang)結果(guo)相對(dui)偏大(da)0.6%左右(you)。對于(yu)不同(tong)類😘型(xing)的流(liu)量計(ji)安裝(zhuang)條件(jian)對計(ji)量結(jie)果的(de)影響(xiang)不🍓盡(jin)相同(tong)，該測(ce)試結(jie)果僅(jin)對被(bei)測流(liu)量計(ji)适用(yong)，測試(shi)結果(guo)表明(ming)⁉️安裝(zhuang)條件(jian)的不(bu)同會(hui)導緻(zhi)經過(guo)流量(liang)計☀️的(de)流體(ti)流态(tai)不同(tong)，對計(ji)量有(you)較大(da)影響(xiang)，至于(yu)影響(xiang)趨勢(shi)及💜影(ying)響🤞量(liang)需經(jing)過大(da)量理(li)論及(ji)試驗(yan)數據(ju)進行(hang)分析(xi)回。
3.案(an)例分(fen)析
　　在(zai)某長(zhang)輸管(guan)道計(ji)量站(zhan)内計(ji)量用(yong)流量(liang)計爲(wei)DN400Elster超聲(sheng)流量(liang)計，在(zai)應用(yong)過程(cheng)中與(yu)下遊(you)計量(liang)監督(du)站出(chu)現較(jiao)大的(de)計量(liang)交接(jie)差🏃‍♂️，通(tong)過對(dui)計量(liang)系統(tong)的排(pai)查，發(fa)現檢(jian)定時(shi)選用(yong)的是(shi)相同(tong)口徑(jing)的Daniel整(zheng)流闆(pan)，未選(xuan)用Elster配(pei)套整(zheng)流闆(pan)，爲了(le)确認(ren)是否(fou)是整(zheng)流闆(pan)的影(ying)響，利(li)用移(yi)動标(biao)準🤩裝(zhuang)置到(dao)現場(chang)進行(hang)了在(zai)線實(shi)流測(ce)試，測(ce)試結(jie)果與(yu)前檢(jian)定結(jie)果有(you)較🏃大(da)偏差(cha)，最大(da)偏差(cha)爲0.7%，具(ju)體結(jie)果見(jian)表5。

4結(jie)論及(ji)建議(yi)
(1)整流(liu)闆對(dui)天然(ran)氣流(liu)體具(ju)有整(zheng)流效(xiao)果，可(ke)有效(xiao)提高(gao)流量(liang)計計(ji)量的(de)精度(du)，不同(tong)型号(hao)整流(liu)闆适(shi)用不(bu)同類(lei)型的(de)流量(liang)㊙️計，不(bu)能混(hun)用，混(hun)用後(hou)會引(yin)入較(jiao)大的(de)偏差(cha)，偏差(cha)最大(da)可達(da)0.7%。
(2)通過(guo)三維(wei)模拟(ni)仿真(zhen)及流(liu)量計(ji)計量(liang)的數(shu)學模(mo)型可(ke)分析(xi)不🥰同(tong)整流(liu)闆對(dui)流量(liang)計的(de)影響(xiang)量，通(tong)過模(mo)拟和(he)大量(liang)的試(shi)驗數(shu)據可(ke)建立(li)一套(tao)整流(liu)闆對(dui)流量(liang)計計(ji)🤞量的(de)修正(zheng)模型(xing)，在檢(jian)定與(yu)使用(yong)過程(cheng)中選(xuan)用整(zheng)流闆(pan)不同(tong)時可(ke)通過(guo)模型(xing)進行(hang)修正(zheng)補償(chang)，同時(shi)可在(zai).計量(liang)🛀🏻系統(tong)評定(ding)時通(tong)過該(gai)方法(fa)定量(liang)分析(xi)計量(liang)結果(guo)的偏(pian)差。
(3)建(jian)議流(liu)量計(ji)使用(yong)及檢(jian)定時(shi)采用(yong)相同(tong)的整(zheng)流闆(pan)，有條(tiao)件的(de)✔️場站(zhan)♍可将(jiang)在用(yong)整流(liu)闆與(yu)流量(liang)計整(zheng)體送(song)檢，避(bi)免因(yin)整⭕流(liu)闆選(xuan)型造(zao)成計(ji)量偏(pian)差。

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