摘要(yao):針對天然氣回(huí)流工況對孔闆(pan)流量計 上下遊(you)截面壓力的影(ying)響問題，依據現(xian)場數據，采用solidworks軟(ruan)件建💘立😍DN150标準孔(kǒng)闆流量計幾何(hé)模型，基于CFD軟件(jiàn)對此狀态下孔(kǒng)闆流量計内👣部(bù)流場進行數值(zhi)模拟分析。研究(jiū)發現:管内天然(ran)氣回流工況越(yuè)嚴重，對孔闆流(liú)量計上下遊截(jié)面壓力變化💔影(yǐng)響越大👅。随着管(guan)輸量的增加，回(huí)💰流程度逐漸平(píng)緩，孔闆處流動(dòng)幾乎不受上遊(you)回流⚽渦旋的影(yǐng)響，上下遊截面(mian)壓力變化幅度(dù)較爲穩🔴定，對孔(kong)💞闆流量計精度(dù)影響也随之降(jiàng)低。
　　目前，孔闆流(liú)量計相對于其(qi)它流量計具有(you)結構簡單、耐用(yòng)🏒可✉️靠和維修便(bian)利等優勢，已經(jīng)成爲天然氣行(hang)業使用最頻繁(fan)的--種流量計量(liàng)設備。但是在城(chéng)市天然氣配送(sòng)管網中，客戶用(yong)氣量差異無法(fa)消除田。尤其在(zài)用氣高峰期🍉，輸(shū)氣站内彙管相(xiàng)連的各供氣🎯支(zhī)路相互影響最(zuì)爲嚴重。主要體(ti)現在💁:由于大流(liú)量供氣支路的(de)管輸量遠遠高(gao)于小流量供氣(qì)支路的管輸量(liàng)，在彙管的特殊(shū)構造下，導緻大(dà)流量供氣支🌈路(lù)在輸氣過程中(zhong)會☎️迫使小流量(liàng)供氣支路在彙(hui)管連接處發生(sheng)天然氣回流工(gōng)況，造成管内天(tiān)然氣流🌈動工況(kuang)不穩定，渦旋加(jia)劇。從而影響與(yǔ)小流量供氣支(zhī)路相連的孔闆(pan)流量計上下遊(yóu)壓力，瞬間出現(xiàn)壓力波動，計量(liàng)精度降低，無法(fa)較好的完成計(jì)量任務。本文依(yi)據某輸氣站供(gòng)氣支路發生天(tiān)🌈然㊙️氣回流工🌈況(kuàng)的現場數據，基(ji)于CFD軟件4，對回流(liú)狀态下的孔闆(pan)流🔅量計内部流(liu)場進行👈系統分(fen)析，得到不同天(tian)然氣回流工況(kuàng)對孔闆流量計(ji)上下遊壓力的(de)影❓響規律，同時(shí)提出較爲合理(lǐ)的解決方案。
1模(mo)型建立
　　孔闆流(liú)量計計量原理(li)如圖1所示。孔闆(pan)前後取截面1和(he)2,根據兩截面壓(yā)差換算出某一(yi)時刻天然氣流(liú)量。

　　本文使用DN150标(biāo)準孔闆流量計(ji)幾何尺寸，采用(yong)solidworks軟件建立三維(wéi)實體模型，利用(yong)ICEM-CFD軟件劃分網格(ge)，壁面設置4層邊(bian)界層，比例爲1.0。整(zhěng)體網格🚶‍♀️劃分在(zai)保證計算精度(dù)的前提下，盡量(liang)提高計算👣效率(lü)。選取結構化網(wǎng)格劃分并在孔(kong)闆與管道連💯接(jiē)處作加🔞密處理(lǐ)，最終得到計算(suan)網格如圖2所示(shì)。
 
　　基于Fluent-CFD軟件，邊界(jiè)條件爲(velocity-inlet)入口,值(zhí)取10m/s，和(outlow)出口，采用(yong)RANS氣體🙇‍♀️狀态方程(cheng)⭐，RNGk-ε湍流模型，對流(liú)離散格式爲2階(jiē)迎風格式✌️，算法(fǎ)采用耦合求解(jiě)🈲。從而數值求解(jie)天然氣回流狀(zhuang)🥵态下孔闆流量(liang)計内部流動特(tè)征。
2計算分析
　　某(mou)輸氣站供氣實(shí)況發現，由于彙(huì)管結構的影響(xiang)因素，當小流🔞量(liàng)供氣支路管輸(shu)量占比總流量(liàng)10%時，必然産生回(huí)流💜工況且管輸(shu)量越小回流程(chéng)度越嚴重。因此(cǐ)分析小流量供(gong)氣支路管輸💚量(liàng)分别占比總流(liu)量🐇2%、4%、6%、8%、10%時，天然氣回(huí)流工況對孔闆(pan)流量計上下遊(you)截面壓🍓力的影(yǐng)響程度。經計算(suàn)得✍️到不同輸量(liang)下孔闆流量計(ji)，上下遊截面壓(yā)力随軸線距♌離(li)的變化，如圖3所(suǒ)示。
 
　　由圖3可知，一(yi)開始，天然氣回(huí)流工況明顯，通(tong)過孔闆流量計(jì)🔴的♌天然氣流量(liang)很小，流速很低(di)，導緻孔闆流⭕量(liàng)計♉上下遊截面(mian)處形成渦旋，壓(yā)力變化幅度較(jiao)大，流動極不均(jun)勻㊙️。當管輸量爲(wei)2%時🍉，孔闆流量計(jì)上下遊💃🏻截面壓(ya)力随軸線距離(li)變化程度尤爲(wei)劇烈。随着管輸(shū)量逐漸增加，孔(kǒng)闆處的流動逐(zhú)漸變得較爲均(jun)勻，但仍然受到(dao)上遊回流渦旋(xuan)的🌐影響，直接導(dao)緻孔闆流量計(jì)入口和出🐇口截(jie)面壓力随軸線(xian)距離變化幅度(dù)較大。當流量接(jie)近臨界值時，孔(kong)闆處的流動逐(zhu)漸變得均勻，孔(kong)闆流量計入口(kǒu)和出口截面的(de)壓力變🔴化幅度(dù)較爲穩定，幾乎(hū)不受，上遊回流(liu)渦旋的影響。
3結(jié)論
　　研究發現，随(sui)着管内天然氣(qi)回流工況越嚴(yan)重，對孔闆流量(liàng)計上下遊壓力(li)變化影響程度(dù)加劇，進而對孔(kong)闆流量計計量(liang)精度影響也越(yuè)大。随着管輸量(liang)上升，管内天然(ran)氣回流工況趨(qu)于❄️平緩，對孔闆(pan)流量計上下遊(yóu)壓✉️力變化影響(xiǎng)程度逐🚶‍♀️漸降低(di)，孔闆流量計☀️計(jì)量誤差迅速減(jian)小。因此，建議在(zài)城市天然氣配(pèi)送管網中的小(xiǎo)流量供氣支路(lù)上遊單獨安裝(zhuāng)調壓閥或止回(huí)閥，可以較好的(de)阻止天然氣回(huí)流工況的發生(shēng)，從而較大程度(dù)上降低對孔闆(pan)流量計.上下遊(you)截面壓力變化(hua)的影響，提高計(ji)量❤️精度。

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