[摘(zhāi)要]在(zài)利用(yòng)孔闆(pǎn)流量(liàng)計 量(liàng)裝置(zhì)進行煤氣流量(liàng)計量(liàng)時(shí)，管(guǎn)道積(jī)水會改變孔闆(pǎn)流量計量裝置(zhì)的幾何特性，從(cóng)而影響(xiǎng)流(liú)量計(jì)量的(de)準(zhǔn)确性。文章通過(guò)分(fèn)析管(guǎn)道積水對孔闆(pǎn)流量計流量(liàng)方(fāng)程中各參數的(de)影響，得(dé)出(chū)管道(dào)積水(shuǐ)對(duì)流(liú)量計(jì)量産生的影響(xiǎng)，最後以(yǐ)工(gōng)業上(shàng)某實際(jì)孔闆流量計量裝置定(dìng)期放水的實驗(yàn)數據作(zuò)驗證。
　　被(bèi)測介(jiè)質爲濕煤(méi)氣的孔闆(pǎn)流量計量(liàng)裝置運行(háng)一段時間(jiān)後，拆(chāi)卸孔(kǒng)闆(pǎn)時，會有(yǒu)水從測量管道(dào)中流(liú)出來(lái)，有時(shí)孔闆上遊端面還會(huì)有積水痕(hén)迹，說明(míng)孔闆上(shàng)遊測量管(guǎn)道中(zhōng)會有(yǒu)積水。管道積水(shuǐ)，會(huì)改變孔(kǒng)闆流量計(jì)量裝(zhuāng)置的幾何特性(xìng)，從而影響流(liú)量計量(liàng)的準(zhǔn)确性。一般，用(yòng)來測量(liàng)濕煤(méi)氣的孔闆流量(liàng)計量裝置(zhì)建立在(zài)地面之(zhī)上，而城市(shì)燃氣管道敷設于地(dì)下，這樣，孔闆流量計(jì)量裝置高(gāo)于城市(shì)燃(rán)氣管道。裝置中，孔闆(pǎn)上遊測(cè)量管道(dào)較長、煤氣壓力(lì)較高，下遊(yóu)測量管道(dào)較短(duǎn)、煤(méi)氣(qì)壓力(lì)較低(dī);孔闆上遊(yóu)測量管道(dào)中，煤(méi)氣在逼近(jìn)孔闆的.沖擊壓(yā)力的影響(xiǎng)下，易使孔闆上遊測(cè)量管(guǎn)道産(chǎn)生積(jī)水。下(xià)遊測量管(guǎn)道不易(yì)産生積水，即(jí)使下遊産(chǎn)生少量(liàng)積水，也會被流動的煤(méi)氣挾帶進入地下城市燃氣管(guǎn)道中。因(yīn)此，研(yán)究(jiū)管道(dào)積水對流(liú)量計量的(de)影響是十分(fèn)必要的，從(cóng)工業實際出(chū)發，主要研究孔(kǒng)闆上(shàng)遊測(cè)量管(guǎn)道積水對流量(liàng)計量的(de)影響。
1理論基礎(chǔ)
　　标準孔(kǒng)闆流量計(jì) 是在(zài)已知(zhī)流體狀态、标準孔(kǒng)闆(pǎn)節流(liú)件尺(chǐ)寸和管道幾何尺寸的條(tiáo)件下，通過(guò)測(cè)得(dé)流體(tǐ)流經孔闆時，在(zài)孔闆前、後(hòu)産生(shēng)的差(chà)壓求(qiú)得流(liú)體流量的(de)。該差(chà)壓與(yǔ)流量之間(jiān)有确定的(de)數值關系，這關(guān)系即爲孔闆流(liú)量計的流量方(fāng)程

　　式中:qy爲流經(jīng)孔闆流(liú)量計的流體流量(liàng)，m3/s;d爲孔(kǒng)徑，m;c爲流出系數(shù)，無量綱;ε爲(wèi)可膨(péng)脹系數(shù)，無量(liàng)綱;β爲直(zhí)徑比，孔徑(jìng)d與管道内(nèi)徑d之(zhī)比，即(jí)β=d/d，無(wú)量綱;ap爲(wèi)孔闆前、後(hòu)取壓(yā)孔處被測流體(tǐ)的差壓，pa;ρ爲流體(tǐ)密度，kg/m3.
　　孔(kǒng)闆流量(liàng)計量(liàng)裝置的測(cè)量特性(xìng)決定于(yú)裝置的幾何特(tè)性和流(liú)體的流(liú)動特性日(rì)。在流量測(cè)量範圍内，一定幾何(hé)特性(xìng)的孔(kǒng)闆(pǎn)流(liú)量(liàng)計(jì)量裝置，流(liú)量與(yǔ)差壓(yā)之間具有(yǒu).确定的(de)流(liú)量關(guān)系式(shì)。幾何特性(xìng)改變，流(liú)量(liàng)關系(xì)随之改(gǎi)變(biàn)。
　　孔闆(pǎn)流量計(jì)量裝置在測(cè)量濕煤氣流量的實際應(yīng)用中(zhōng)，測量管道(dào)積水(shuǐ)，使管(guǎn)道内氣體實際流通截面積(jī)減(jiǎn)小，裝(zhuāng)置(zhì)的(de)幾何特性(xìng)發生了(le)改變，流量關(guān)系改(gǎi)變。按(àn)照安裝(zhuāng)時的流(liú)量關系式得到的計量流(liú)量即(jí)流量(liàng)示值)與實(shí)際流(liú)量發(fā)生了偏離。這種偏離(lí)，正是所要(yào)問題(tí)。
2分析研(yán)究(jiū)
2.1管道(dào)積水對流量方程中各參數的(de)影響
　　由(yóu)流量方程可(kě)見(jiàn)，流量q爲(wèi)d、c、ε、β、△p和ρ等(děng)6個(gè)參(cān)數的(de)函數(shù)，其中(zhōng)孔徑(jìng)d爲已知量，受工(gōng)作.溫度和材料(liào)熱膨(péng)脹系數的(de)影響;差壓Δp是孔(kǒng)闆流量(liàng)計(jì)量裝(zhuāng)置實測量;密度(dù)ρ取決于煤氣組(zǔ)分、工作溫度和(hé)工作壓力(lì)。可見(jiàn)，d、Δp和ρ值(zhí)不受(shòu)管道(dào)積水的影(yǐng)響，不(bú)予分(fèn)析。以下主(zhǔ)要分(fèn)析(xī)測(cè)量管(guǎn)道積(jī)水對直徑(jìng)比β、可膨脹系數(shù)ε和流出系(xì)數c的(de)影響。
　　通過(guò)具體(tǐ)計算(suàn)，測量管道(dào)積水對流(liú)量方(fāng)程中(zhōng)用于(yú)流量計算(suàn)的各(gè)參數産生的影響。已知某孔闆(pǎn)流量計量裝(zhuāng)置測量(liàng)管道的(de)直(zhí)徑d爲699.31mm，孔徑d爲335.382mm。取(qǔ)壓方(fāng)式爲徑(jìng)距(jù)取壓。結算狀(zhuàng)态爲:15.5℃，101.671kpa。該(gāi)計量(liàng)裝置(zhì)在溫(wēn)度t爲35℃、相對濕度(dù)φ爲100%、壓力p爲(wèi)60kpa、差壓(yā)Δp爲9kpa時，直(zhí)徑比β爲0.479629，可膨脹系(xì)數ε爲(wèi)0.984971，流出系數c爲0.602500，計(jì)量流量qv爲(wèi)38743m3/h。分析(xī)中，以實(shí)際積水(shuǐ)高度h與(yǔ)堰(yàn)高h之(zhī)比:h/h，表示管道積(jī)水(shuǐ)高度，其中堰(yàn)高h=（d-d)/2=181.981mm。
(1)管(guǎn)道積水(shuǐ)對(duì)直徑比(bǐ)的影響
　　孔闆流量計量裝置測量(liàng)管道(dào)中的積(jī)水(shuǐ)是柔(róu)性的，在煤氣壓力的(de)作(zuò)用下，管(guǎn)道内積水面會(huì)發生(shēng)一定的彎(wān)曲。由于管道内(nèi)煤氣(qì)壓力(lì)較低(dī)，可忽略(luè)因氣體壓力而引起的(de)積水面的(de)微小弧度(dù)，認爲(wèi)積水(shuǐ)面爲(wèi)平面。隻要積水高(gāo)度(dù)一定(dìng)即圖1中(zhōng)陰影部(bù)分面(miàn)積一定)，就(jiù)能确定氣體流通截面積。因此(cǐ)，選用與氣(qì)體流(liú)通截(jié)面積相同(tóng)面積的圓的直徑作爲等效直(zhí)徑，以(yǐ)積水(shuǐ)高(gāo)度(dù)表示(shì)管道(dào)積水(shuǐ)後氣體流通截面積(jī)。如圖1爲管道截面示意圖，陰影部分爲積(jī)水。經計(jì)算(suàn)得到(dào)管道(dào)積(jī)水後，等(děng)效直(zhí)徑(jìng)比β爲:

式中:β′爲管道(dào)積水(shuǐ)後，等效直(zhí)徑比(bǐ)，無量(liàng)綱;d爲孔徑(jìng)，m;d爲測量管(guǎn)道直(zhí)徑，m;h爲(wèi)積水高度(dù)，m。
公式2)是在(zài)測量(liàng)管道(dào)積水時，等(děng)效直(zhí)徑比(bǐ)的計算(suàn)公(gōng)式。積水高(gāo)度與等效直徑比的變(biàn)化關系如圖(tú)2。
　　圖(tú)2可見:當(dāng)積水高度爲堰(yàn)高的10%時，等效直(zhí)徑比(bǐ)增大(dà)0.3553%;積水(shuǐ)高度爲(wèi)堰(yàn)高的(de)20%時，等(děng)效直徑比(bǐ)增大(dà)1.007%;積(jī)水(shuǐ)高度(dù)爲堰高的50%時，等(děng)效直徑(jìng)比增大4.058%。因此，管道(dào)積水後，等效(xiào)直徑比(bǐ)增大(dà);積水(shuǐ)高度(dù)越高，等(děng)效(xiào)直徑(jìng)比增(zēng)大越(yuè)顯著(zhe)。

式中:p1、p2爲孔(kǒng)闆前、後取壓孔處被(bèi)測流體的(de)壓力，pa。

管道積水高度與可膨脹(zhàng)系數的變(biàn)化關系見(jiàn)圖3。可知:管(guǎn)道積水(shuǐ)使(shǐ)可膨(péng)脹系(xì)數(shù)減小，并(bìng)且影(yǐng)響(xiǎng)很(hěn)小。
（3)管(guǎn)道積(jī)水對(duì)流出(chū)系數(shù)的影響
　　國(guó)内外有(yǒu)關(guān)資料(liào)對于孔闆(pǎn)在實(shí)際應用中産生(shēng)的偏離标準的(de)程度(dù)，皆用流出(chū)系數的偏差來衡量甲。孔闆前(qián)管道(dào)積(jī)水會改(gǎi)變流(liú)出系數目(mù)，下面看一下管道積水對(duì)流出(chū)系數的(de)影響。
is05167-2006推薦流出系數的計算(suàn)公式采用裏德(dé)-哈(hā)利斯(sī)/加拉赫公式(shì):4

　　re,爲管道雷(léi)諾數，無量(liàng)綱;l爲(wèi)孔闆上遊端面到上遊取(qǔ)壓口的距(jù)離除(chú)以管道直徑得(dé)出的商，無量綱;認爲孔(kǒng)闆下遊(yóu)端面到下(xià)遊取(qǔ)壓口的距離除以管道(dào)直徑得出的商，無量綱(gāng)。
　　計算管道積水(shuǐ)後的實際流出(chū)系數和實際流(liú)量時(shí)，應以等效(xiào)直徑(jìng)比(bǐ)β′代替直(zhí)徑比(bǐ)β、以(yǐ)實際可(kě)膨脹系數(shù)ε′代替(tì)可膨脹系數ε′，可(kě)求出管道(dào)積水(shuǐ)後相(xiàng)應的c′和q′v值。如圖4爲積(jī)水高(gāo)度對(duì)流出(chū)系數(shù)的影響。

　　圖(tú)4可見(jiàn):積水(shuǐ)高度爲堰(yàn)高的10%時，實際流出系數增加0.0102%;積(jī)水(shuǐ)高度爲堰高的20%時，實際流出(chū)系數增加(jiā)0.0289%;積水高度爲堰高的(de)50%時，實際流出系(xì)數增(zēng)加0.1182%。因此，孔(kǒng)闆上遊測(cè)量管道積水後，實際(jì)流出(chū)系數增大。積水高度(dù)越高(gāo)，實際流出系數增大越顯著，呈(chéng)現近(jìn)似(sì)正向二(èr)次函數的關系(xì)。
2.2管道積(jī)水對流量計(jì)量的影響(xiǎng)
　　在分析了管道積水(shuǐ)對直徑比(bǐ)、可膨脹系(xì)數和(hé)流出(chū)系(xì)數等參(cān)數的影響之後(hòu)，來看一看(kàn)測(cè)量(liàng)管道積水(shuǐ)對流(liú)量計量的(de)影響(xiǎng)。将管道積水後的各參數(shù)實際(jì)值分别代入(rù)流(liú)量方(fāng)程，求出管道積水後的實際流(liú)量(liàng)，并将其與(yǔ)計量流量流(liú)量示值)作比較(jiào)。
　　圖5爲管道積水(shuǐ)後，對于不(bú)同的(de)積水高度，實際(jì)流量(liàng)與(yǔ)計量流(liú)量(流量(liàng)示值)的(de)關系(xì)。圖中δq=(q′-q)/q×100%，其中(zhōng):q′爲管道(dào)積水時(shí)的實際流量，q爲流量示(shì)值。

由圖5可(kě)見:
(1)測量管道積水(shuǐ)後，實(shí)際(jì)流量(liàng)大于計(jì)量流量流量(liàng)示(shì)值(zhí))。也就是說(shuō)，與實際流量相(xiàng)比(bǐ)計量流(liú)量偏小。
(2)在計量(liàng)流量流量(liàng)示值(zhí))不變的情況下，實際流量随管道積水高(gāo)度的升(shēng)高(gāo)而(ér)增大。積(jī)水高(gāo)度越高，實(shí)際流量增(zēng)大越(yuè)顯著，亦(yì)呈(chéng)現近似正向二次函數的(de)關系(xì)。當積(jī)水高度(dù)爲(wèi)堰高的10%時，實際流量(liàng)增大(dà)0.0492%;積水(shuǐ)高度(dù)爲堰(yàn)高(gāo)的(de)20%時，實際流量增大0.1395%;積(jī)水高度爲堰(yàn)高(gāo)的50%時，實(shí)際流量增大0.5912%。.
　　當(dāng)計(jì)量流(liú)量爲(wèi)38743m'/h，管道積水(shuǐ)高度爲(wèi)堰高的(de)50%時，實(shí)際流量與(yǔ)計量流量的偏(piān)差爲(wèi)0.5912%，一年(nián)以365天(tiān)計，實際流量增大了(le)200m3因此，在貿(mào)易結(jié)算中，管道(dào)積水(shuǐ)對流(liú)量的(de)影響是不容忽(hū)視的。
3實際數據(jù)
　　爲驗證理論計(jì)算結果，對(duì)某實際運行(háng)中(zhōng)的人工 煤氣(qì)孔闆流(liú)量計 量裝(zhuāng)置定(dìng)期放(fàng)水，将放水(shuǐ)前、後的計量(liàng)流量作對比。先将(jiāng)由于用(yòng)氣(qì)或供(gòng)氣量發生變化，造成有明顯變(biàn)化或波動的流(liú)量數(shù)據予(yǔ)以剔(tī)除，對(duì)穩(wěn)定運行(háng)工況下，放水前、後(hòu)計(jì)量(liàng)流量的(de)變化進(jìn)行(háng)分析。表1中(zhōng)所取(qǔ)數據(jù)爲:穩定(dìng)的(de)運行(háng)工沉(chén)下，放水前(qián)、後各10min的平均時(shí)流量。
　　由表1可見(jiàn):在穩(wěn)定的(de)運行工況下，放水後(hòu)計量(liàng)流量(liàng)大于放水前的計量(liàng)流量。這表(biǎo)明:測量管(guǎn)道積(jī)水使流量(liàng)示(shì)值小于實際流量。由于(yú)這些數據是孔(kǒng)闆流(liú)量計量裝(zhuāng)置實際運(yùn)行時采集的(de)流量數(shù)據，該數據(jù)或多(duō)或(huò)少會受到環(huán)境或用戶(hù)的影(yǐng)響，但至少(shǎo)可以(yǐ)說明:測量管道(dào)積水使計量流(liú)量(liàng)即(jí)流量示值)小于(yú)實際(jì)流量(liàng)。

4結論
　　綜上可知(zhī)，測量(liàng)管道(dào)積水(shuǐ)會導(dǎo)緻計量流(liú)量流量示(shì)值)減(jiǎn)小，随積水高度(dù)的升高(gāo)，計量流量與實際流量(liàng)之間(jiān)偏離(lí)程度(dù)增大(dà)。貿易(yì)結算(suàn)中，管道積水對(duì)流量計(jì)量的影響是不(bú)容忽視(shì)的。實(shí)際應用中，應(yīng)特(tè)别注意定(dìng)期排(pái)水。由于(yú)管(guǎn)道積(jī)水對(duì)流量(liàng)計量的(de)影響是同一(yī)方(fāng)向的，因(yīn)此可考(kǎo)慮(lǜ)對管(guǎn)道積水引(yǐn)入(rù)的(de)流量誤差(chà)予以修正(zhèng)，假定測量(liàng)管道(dào)以相同速率(lǜ)積水，根據排(pái)水周期及積水(shuǐ)量，對(duì)未(wèi)來的流(liú)量影響值(zhí)進行預測(cè)或補償。另(lìng)外，孔闆(pǎn)流量計(jì)量裝置适用于(yú)單相穩定流，基(jī)于單相穩(wěn)定流(liú)的前(qián)提下(xià)給出了管道積水對(duì)流量計量影(yǐng)響的結(jié)論。有(yǒu)時，管(guǎn)道的積水(shuǐ)會導緻氣體流動過程(chéng)中形(xíng)成脈動(dòng)流，脈(mò)動流對(duì)流(liú)量計(jì)量的(de)影響(xiǎng)不在(zài)範(fàn)圍之内。

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