摘要:随着國家節(jiē)能環保戰略的(de)實施，天然氣發展迅速(sù)，計量糾紛及輸(shū)差問題(tí)也日益突出，如(rú)何準确計(jì)量确(què)保買賣雙(shuāng)方(fāng)的合法利益成爲(wèi)關注的(de)重點，天(tiān)然氣爲多組分(fèn)氣體，影(yǐng)響計量(liàng)結果的因素較多，文章(zhāng)主(zhǔ)要分(fèn)析整流(liú)闆對 超(chāo)聲流量計 計量(liàng)結果(guǒ)的影響，爲(wèi)天然氣流量(liàng)計(jì) 的安裝、選(xuǎn)型、檢(jiǎn)定提供技術支撐。
　　按(àn)照gb/t18604《用氣體超聲流量(liàng)計測(cè)量天然氣流量(liàng)》要求早，進入超(chāo)聲流量計的天(tiān)然氣應是對稱的充(chōng)分發展的(de)紊流速度分布(bù)，但由(yóu)于上(shàng)遊管路的管道(dào)配件(jiàn)、調壓閥及(jí)直管(guǎn)段長度等會影(yǐng)響進入流量計(jì)的氣體速(sù)度剖面，從(cóng)而影響測(cè)量精(jīng)度。爲了減(jiǎn)小(xiǎo)流(liú)速(sù)剖面對(duì)計量的影響，各(gè)流量(liàng)計廠(chǎng)商均(jun1)配備了(le)整流闆安裝至流量計(jì)前10d位置，用于減(jiǎn)少旋渦(wō)和改善(shàn)天然氣速(sù)度分(fèn)布。
　　不同(tóng)廠家流(liú)量計(jì)的(de)聲(shēng)道布(bù)置及流量計算(suàn)數學模型不同(tóng)，對進(jìn)入流(liú)量計(jì)的流态(tài)要求不同，配(pèi)套的整流(liú)闆(pǎn)也不(bú)同(tóng)，圖1是(shì)三個廠家(jiā)配套(tào)的整流闆(pǎn)，由圖可以(yǐ)看出，每款(kuǎn)整流(liú)闆(pǎn)的(de)開孔(kǒng)布局、分布方式(shì)均不相同。由于(yú)大家對流量計(jì)整流(liú)闆關注的(de)少，錯(cuò)誤的認爲隻(zhī)要有整流闆(pǎn)就能(néng)保(bǎo)證流量(liàng)計的精(jīng)度(dù)，在流(liú)量計配整流闆(pǎn)時未嚴(yán)格(gé)按照(zhào)廠(chǎng)家要(yào)求進行(háng)配置，同時送檢流量計時也未(wèi)将配(pèi)套(tào)整流闆同時送(sòng)檢早，導緻檢定過(guò)程用(yòng)整流(liú)闆(pǎn)與現場(chǎng)應用過程(chéng)整流(liú)闆不(bú)一-緻甲。

　　爲(wèi)了确(què)認整流闆(pǎn)對超聲(shēng)流量計(jì)計量(liàng)的影響本(běn)文首(shǒu)先采(cǎi)用三(sān)維仿真模拟，利(lì)用模(mó)拟數據進(jìn)行計算，計算不(bú)同整(zhěng)流(liú)闆(pǎn)對同(tóng)一流量計(jì)的影(yǐng)響量，然後通過在檢定站進行實流測試對模(mó)拟計算結果進(jìn)行驗證(zhèng)。
1三(sān)維仿(páng)真模拟計算
1.1建(jiàn)立模(mó)型(xíng)
　　利用計(jì)算流體力學軟(ruǎn)件fluent對三維流(liú)場(chǎng)進行仿真(zhēn)，對流(liú)場的求解建立(lì)在流(liú)體力(lì)學的基本(běn)控(kòng)制(zhì)方程(chéng)之上，即連(lián)續性方程、動量方程(chéng)和能量方(fāng)程，這(zhè)些方(fāng)程遵守了(le)質量守恒(héng)、牛頓第二(èr)定(dìng)律和能(néng)量守恒三(sān)個物理學基(jī)本原理。同時由于(yú)管道内流體處于湍(tuān)流狀态，還需使(shǐ)用湍流方程對(duì)流場(chǎng)控(kòng)制求解四。.
　　fluent中有(yǒu)多種湍流模型，其中k-ε模(mó)型是(shì)目前應用(yòng)最爲(wèi)廣泛的模(mó)型，該模型又分(fèn)爲标準k-ε模(mó)型，重(zhòng)組化的k-ε模型和(hé)可實現的(de)h-ε模(mó)型。
　　三種(zhǒng)湍流模型(xíng)在形式上類似(sì)，主要(yào)差别在于(yú)計(jì)算(suàn)湍流粘性(xìng)的方(fāng)法、控(kòng)制湍流擴散的(de)湍流普朗(lǎng)特數、體壁(bì)面位置(zhì)上如何(hé)進行處(chù)理等存(cún)在不同。結合天然氣流量(liàng)計計(jì)量的工況條件和相(xiàng)關(guān)文(wén)獻資料，采用重(zhòng)組化(huà)的h-ε模(mó)型(rng模型)。
　　計(jì)算流體力學軟件fluent計算(suàn)管道内(nèi)湍流流(liú)場時，正(zhèng)是基(jī)于上述三(sān)個基本控制(zhì)方(fāng)程，同時結(jié)合合适的湍流(liú)模型(xíng)并在(zài)給定邊界條(tiáo)件下(xià)進行求解，得(dé)到(dào)了流場(chǎng)内部各變量，模(mó)拟結(jié)果(guǒ)見(jiàn)圖2。
1.2計(jì)算分(fèn)析
　　以daniel流量計爲(wèi)例(lì)進行分(fèn)析，不(bú)同整流闆對流量計(jì)量結(jié)果的影(yǐng)響。daniel流量(liàng)計爲(wèi)四聲道流(liú)量計(jì)，四個聲道(dào)分布如圖(tú)3所示(shì)。

　　通過(guò)模拟分析(xī)可見(jiàn)，不(bú)同整流(liú)闆在(zài)下遊10d位置(zhì)的(de)流體(tǐ)速(sù)度分(fèn)布梯(tī)度有較大差異，通過同一(yī)流量計進行計量後(hòu)有較大偏差，daniel與elster整流(liú)闆差(chà)異較大(dà)，計(jì)量(liàng)偏(piān)差也較(jiào)大(dà)，可達0.59%，daniel與sick整流闆(pǎn)較爲相似，整(zhěng)流闆對流量計的影響(xiǎng)相對(duì)偏小，約0.15%，但不同流(liú)速的影(yǐng)響量不(bú)同(tóng)。
2試驗(yàn)驗證(zhèng)
2.1三(sān)維(wéi)仿真(zhēn)結果驗證
　　爲了驗證(zhèng)三維仿真分析的結果，選(xuǎn)用了(le)一台dn200daniel超聲(shēng)流量計(jì)進行實(shí)流(liú)檢(jiǎn)定測試，測(cè)量範圍(wéi)爲:85.19~3124.64m'/h,測試流量(liàng)點分(fèn)别爲(wèi)4000、3000、2000、560m'/h，分别在流量計(jì)上遊(yóu)10d處安裝daniel、elster、sick整(zhěng)流(liú)闆(pǎn)，測試結果(guǒ)見表(biǎo)3和圖4。

　　通過(guò)實驗測試分析(xī)，實驗結果與三(sān)維仿(páng)真(zhēn)模(mó)拟結果基本一緻，三(sān)種類型整(zhěng)流闆對流量計計量(liàng)結果有(yǒu)一定的(de)影響(xiǎng)，daniel與(yǔ)elster影(yǐng)響的(de)偏差最大，sick處于中間位(wèi)置，計量(liàng)結果的(de)最大偏(piān)差可達(dá)0.6%，同時在(zài)不同流速(sù)下，整(zhěng)流(liú)闆(pǎn)對計量結(jié)果的(de)影(yǐng)響(xiǎng)不同，在40%qm.流量點處影(yǐng)響相(xiàng)對(duì)較(jiào)小，在(zài)往大(dà)流(liú)量或者(zhě)小流量(liàng)偏(piān)移時影響量逐漸變大。
2.2流态剖(pōu)面影(yǐng)響試驗(yàn)驗證
　　爲(wèi)了驗證流速剖(pōu)面對(duì)計量的影(yǐng)響，選用一台(tái)dn150daniel流(liú)量計(jì)進行試驗(yàn)網，流量(liàng)範(fàn)圍爲(wèi)47~1846m3/h，分别(bié)對不安裝(zhuāng)整流(liú)闆、整(zhěng)流闆(pǎn)部分整流(liú)孔(kǒng)堵(dǔ)塞及(jí)整流(liú)闆正常安(ān)裝(zhuāng)條件下(xià)進行測試(shì)，測試(shì)結果(guǒ)如表4所示(shì)。

　　三種安裝(zhuāng)條件下測試結果偏(piān)差較(jiào)大(dà)，說明流(liú)速剖(pōu)面對(duì)計量(liàng)結果(guǒ)影響較大(dà)，在上遊(yóu)10d處(chù)安裝(zhuāng)整流闆可有效(xiào)較小流态的畸(jī)變，測(cè)試結果相對可(kě)靠，其他安(ān)裝條件與之對比可分(fèn)析出安(ān)裝對計量(liàng)的影響。在不安裝整流闆時計量結(jié)果相(xiàng)對偏(piān)大0.3%左(zuǒ)右，整流闆部分堵塞時(shí)，計量結(jié)果相對偏(piān)大0.6%左(zuǒ)右。對(duì)于不同類(lèi)型的流量計(jì)安裝條件對(duì)計量(liàng)結果的影響不盡相同，該(gāi)測試(shì)結果僅對(duì)被測(cè)流量(liàng)計适(shì)用，測(cè)試結果表明安裝條件的不同會導緻經(jīng)過流量計(jì)的流體流(liú)态不(bú)同，對計量(liàng)有較大影(yǐng)響，至(zhì)于影響趨勢及(jí)影響(xiǎng)量需經過(guò)大量理(lǐ)論及試(shì)驗數據進行(háng)分(fèn)析回。
3.案例(lì)分析(xī)
　　在某長(zhǎng)輸管道(dào)計量(liàng)站(zhàn)内(nèi)計量(liàng)用流(liú)量計爲dn400elster超(chāo)聲流(liú)量(liàng)計，在(zài)應(yīng)用過程中與下(xià)遊計量(liàng)監(jiān)督站出現較大的計(jì)量交(jiāo)接差，通過(guò)對計(jì)量系統的排查，發現(xiàn)檢定(dìng)時選(xuǎn)用(yòng)的是相(xiàng)同口徑(jìng)的daniel整流(liú)闆，未(wèi)選用elster配套(tào)整流闆(pǎn)，爲(wèi)了确認是否(fǒu)是整流(liú)闆的影響(xiǎng)，利用移動标(biāo)準裝置(zhì)到現場進(jìn)行了在線實流測(cè)試(shì)，測試結果(guǒ)與前(qián)檢定結果有較(jiào)大偏(piān)差，最(zuì)大偏(piān)差(chà)爲(wèi)0.7%，具體(tǐ)結果(guǒ)見表5。

4結(jié)論及建(jiàn)議
(1)整(zhěng)流(liú)闆對天(tiān)然氣(qì)流體具有整流(liú)效果，可有效提高(gāo)流(liú)量計(jì)計量的精度，不(bú)同型号整流闆(pǎn)适用不(bú)同類型(xíng)的流(liú)量計(jì)，不能混用(yòng)，混用後會(huì)引入較大(dà)的偏差，偏(piān)差(chà)最大可(kě)達0.7%。
(2)通過(guò)三維模拟仿(páng)真(zhēn)及流量(liàng)計計量的(de)數學(xué)模型(xíng)可分(fèn)析不同整流闆(pǎn)對流(liú)量計的(de)影(yǐng)響量(liàng)，通過模拟(nǐ)和大量的試驗數據(jù)可建立一套(tào)整流闆對流(liú)量計計量的修(xiū)正模(mó)型，在檢定與使(shǐ)用過(guò)程中(zhōng)選用(yòng)整流(liú)闆不同時(shí)可通過模型進(jìn)行修正補償，同(tóng)時可在.計(jì)量系(xì)統評(píng)定時通過(guò)該方法定(dìng)量分(fèn)析計(jì)量(liàng)結(jié)果的(de)偏差。
(3)建議(yì)流量(liàng)計使用及檢定(dìng)時采用相(xiàng)同的(de)整流闆，有條件(jiàn)的場(chǎng)站可将在(zài)用整流(liú)闆(pǎn)與流量計整體送檢(jiǎn)，避免因(yīn)整流闆(pǎn)選型造成計量(liàng)偏差。

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