摘要:随着國家(jia)節能環保戰略(luè)的實施，天然氣(qì)發展⛷️迅速🎯，計量(liàng)糾㊙️紛及輸差問(wen)題也日益突出(chū)，如何準确🤩計量(liàng)确保買賣💯雙方(fang)的合法利益成(chéng)爲關注的重點(diǎn)，天然氣爲多組(zu)分氣體，影響計(jì)量結果的因素(sù)較多，文章主要(yào)分析整流闆對(dui) 超聲流量計 計(jì)量結果的影響(xiang)，爲天然氣流量(liàng)計 的安裝、選型(xíng)、檢定提供技術(shù)支撐。
　　按照GB/T18604《用氣(qì)體超聲流量計(ji)測量天然氣流(liú)量》要求早，進❤️入(rù)超聲流量計的(de)天然氣應是對(duì)稱的充分發展(zhan)的紊🔆流速度分(fèn)布，但由于上遊(you)管路的管道配(pèi)件、調壓閥及👣直(zhí)管段長度等會(huì)影響進入流量(liàng)計的氣體速度(dù)剖面，從而影響(xiǎng)測量精度。爲了(le)減小流速剖面(miàn)🛀對計量的影響(xiang)，各流量計廠商(shang)均配備了整流(liú)闆安裝至流量(liàng)計前10D位置，用于(yú)減少💯旋渦和改(gai)善天然氣速度(dù)分布。
　　不同廠家(jiā)流量計的聲道(dao)布置及流量計(ji)算數學模型不(bú)⛱️同，對進入流量(liang)計的流态要求(qiú)不同，配套的整(zhěng)流闆也不☂️同，圖(tu)1是三個廠家配(pei)套的整流闆，由(you)圖可以看出，每(mei)款整流闆的👄開(kāi)孔布局、分布方(fang)式均不相同。由(yóu)于大家對流量(liang)計整流闆關注(zhù)的少，錯誤的認(ren)爲隻要有整流(liú)闆就能保💋證流(liú)量計的精度，在(zài)流量計配整流(liu)闆時未嚴格按(an)照廠家要求進(jin)行配置，同時送(song)檢流量計時也(ye)未将配套整流(liu)闆同時送檢早(zao)，導緻檢定過程(chéng)用整流闆與現(xian)場應用過程整(zhěng)流闆不一-緻甲(jiǎ)🚶。

　　爲了确認整流(liú)闆對超聲流量(liang)計計量的影響(xiang)本文首先采用(yong)三維仿真模拟(ni)，利用模拟數據(jù)進行計算，計算(suàn)不同⚽整流闆對(duì)同一流量計的(de)影響量，然後通(tōng)過在檢定站進(jin)行實流測試對(dui)㊙️模拟計算結果(guǒ)進行驗證。
1三維(wéi)仿真模拟計算(suàn)
1.1建立模型
　　利用(yong)計算流體力學(xué)軟件FLUENT對三維流(liú)場進行仿真，對(duì)流場的求解建(jian)立在流體力學(xué)的基本控制方(fang)程之上，即連續(xù)性方📞程、動量方(fāng)程和能量方程(chéng)，這些方程遵守(shǒu)了質量守恒、牛(niú)頓第二定律和(he)能量守恒三個(gè)物理學基本原(yuán)理。同時由于管(guan)👨‍❤️‍👨道内流體處于(yu)湍流⛷️狀态，還需(xū)使用湍流方程(chéng)對流場控制求(qiú)解四。.
　　FLUENT中有多種(zhong)湍流模型，其中(zhong)k-ε模型是目前應(ying)用最爲廣泛的(de)模型，該💔模型又(yòu)分爲标準k-ε模型(xing)，重組化的k-ε模型(xíng)和可實現的h-ε模(mó)型。
　　三種湍流模(mó)型在形式上類(lei)似，主要差别在(zài)于計算湍流粘(zhan)性的方法、控制(zhi)湍流擴散的湍(tuan)流普朗特數、體(tǐ)壁面位置上♋如(rú)何進行處理等(deng)存在不同。結合(hé)天然氣流量計(jì)計量的工況條(tiao)件和相關文獻(xian)資料，采用重組(zu)化的h-ε模型(RNG模🌍型(xíng))。
　　計算流體力學(xue)軟件FLUENT計算管道(dào)内湍流流場時(shí)，正是基于上述(shu)三個基本控制(zhì)方程，同時結合(he)合适的湍流模(mó)☂️型并在給定邊(biān)界條件下進行(hang)求解，得到了流(liu)場内部📐各變量(liang)🥰，模拟結果見圖(tú)2。
1.2計算分析
　　以Daniel流(liú)量計爲例進行(háng)分析，不同整流(liu)闆對流量計量(liang)結㊙️果的影響。Daniel流(liu)量計爲四聲道(dao)流量計，四個聲(shēng)道分布如圖3所(suǒ)示。

　　通過模拟分(fen)析可見，不同整(zhěng)流闆在下遊10D位(wèi)置的流體速♍度(du)♋分布💰梯度有較(jiào)大差異，通過同(tong)一流量計進🌏行(hang)計量後有較大(da)偏差，Daniel與Elster整流闆(pan)差異較大，計量(liàng)偏差也較大，可(ke)達0.59%，Daniel與Sick整流闆較(jiào)爲☔相似，整流闆(pǎn)對流量計的影(ying)響相對偏小，約(yuē)0.15%，但不同💁流速的(de)影響量不同✂️。
2試(shi)驗驗證
2.1三維仿(páng)真結果驗證
　　爲(wèi)了驗證三維仿(páng)真分析的結果(guo)，選用了一台DN200Daniel超(chao)聲💔流❌量計進行(hang)實流檢定測試(shi)，測量範圍爲:85.19~3124.64m'/h,測(ce)試流量點分别(bie)爲🈲4000、3000、2000、560m'/h，分别在流量(liàng)計🤩上遊10D處安裝(zhuang)Daniel、Elster、Sick整流闆，測試結(jie)果見🍓表3和圖4。

　　通(tong)過實驗測試分(fen)析，實驗結果與(yu)三維仿真模拟(ni)結果🚩基本一緻(zhi)，三種類型整流(liú)闆對流量計計(jì)量結果有一定(ding)的㊙️影響，Daniel與Elster影響(xiǎng)的🌏偏差最大，Sick處(chu)于中間位置♌，計(jì)量結果的最大(dà)偏差可達0.6%，同時(shi)在不同流速下(xia)，整流闆對計量(liang)結果的影響不(bu)同🙇🏻，在40%Qm.流量點✊處(chu)影響相🐪對較小(xiǎo)，在往大流量或(huò)者小流量偏移(yi)時影響量逐💃漸(jian)變大。
2.2流态剖面(mian)影響試驗驗證(zheng)
　　爲了驗證流速(sù)剖面對計量的(de)影響，選用一台(tái)DN150Daniel流量計進行試(shì)驗網，流量範圍(wéi)爲47~1846m3/h，分别對不安(an)裝整流闆、整流(liu)闆部分整流孔(kong)堵塞及整流闆(pǎn)正常安裝條件(jian)㊙️下進行測試，測(cè)試結果如表4所(suǒ)示。

　　三種安裝條(tiáo)件下測試結果(guǒ)偏差較大，說明(míng)流速剖面對🙇‍♀️計(ji)量結📱果影響較(jiao)大，在上遊10D處安(an)裝整流闆可有(you)效較小流态🧡的(de)畸變，測試結果(guǒ)相對可靠，其他(ta)安裝條件🔞與之(zhi)對比可分析出(chū)安裝對計量的(de)影響。在不安裝(zhuāng)整流闆時計量(liàng)結果相🌐對偏大(da)0.3%左右，整流闆部(bu)分堵塞時，計量(liang)結果相對偏大(da)0.6%左右。對于不同(tong)類♊型的流量計(jì)♻️安裝條件對計(ji)量結果的影響(xiang)不盡相同，該測(cè)試🌍結果僅對被(bèi)測流量計适用(yòng)，測試結果表明(ming)安裝條件的不(bu)同🍓會導緻經過(guo)流量計的流體(tǐ)流⁉️态不同，對🚶‍♀️計(ji)量有較大影響(xiǎng)，至于影響趨勢(shì)及🈲影響🔴量需經(jing)過大量理論及(ji)試驗數據進行(hang)分析回。
3.案例分(fèn)析
　　在某長輸管(guǎn)道計量站内計(ji)量用流量計爲(wei)DN400Elster超聲流量計，在(zai)🏃應用過程中與(yǔ)下遊計量監督(dū)站出現較大✉️的(de)計❤️量交接差，通(tong)過⚽對計量系統(tǒng)的排查，發現檢(jiǎn)定時選用的是(shi)相同口徑的Daniel整(zhěng)流闆，未選用Elster配(pèi)套整流🔴闆，爲了(le)确認是否是整(zhěng)流闆的影響，利(li)用移動标準裝(zhuang)置到現場進行(hang)了在線實流測(ce)試，測試結果與(yǔ)前檢定結果有(yǒu)較大偏差，最大(dà)偏差爲0.7%，具體結(jié)果見表5。

4結論及(ji)建議
(1)整流闆對(dui)天然氣流體具(ju)有整流效果，可(ke)有效提高流量(liang)計👣計量的精度(dù)，不同型号整流(liu)闆适用不同類(lèi)型的流量計，不(bú)能混用，混用後(hòu)會引入較大的(de)偏差，偏差最大(dà)可達0.7%。
(2)通過三維(wéi)模拟仿真及流(liu)量計計量的數(shù)學模型可分析(xi)不🚶‍♀️同整流闆對(duì)流量計的影響(xiang)量，通過模拟和(he)大量的試驗數(shu)據可建立一套(tao)整流闆對流量(liang)計計量的修✌️正(zhèng)模型，在檢定與(yu)使用過程中選(xuan)用整流闆不同(tong)時可通過模型(xíng)進行修正補償(chang)，同時可在.計量(liang)系統評定時通(tōng)過該方法定量(liàng)分析計量結果(guǒ)的偏👣差。
(3)建議流(liú)量計使用及檢(jiǎn)定時采用相同(tóng)的整流闆，有條(tiáo)件的場站可将(jiāng)在用整流闆與(yǔ)流量計整體送(song)檢，避免因整流(liu)闆選型造成計(jì)量偏差。

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