摘要(yào):針對天然氣回流工況對(duì)孔闆(pǎn)流量計 上(shàng)下遊截面(miàn)壓力的影響問題，依(yī)據現場數據，采(cǎi)用(yòng)solidworks軟件(jiàn)建立dn150标(biāo)準孔闆流(liú)量(liàng)計(jì)幾何模型(xíng)，基于cfd軟件對此狀态(tài)下孔闆流(liú)量計(jì)内部(bù)流場進行(háng)數值(zhí)模拟分析(xī)。研究(jiū)發現:管内(nèi)天然氣回(huí)流工況越(yuè)嚴重，對孔(kǒng)闆流量計(jì)上下(xià)遊截(jié)面(miàn)壓力變(biàn)化影響越大。随(suí)着管(guǎn)輸(shū)量的增(zēng)加，回流(liú)程度逐(zhú)漸平(píng)緩，孔闆處(chù)流動幾乎不(bú)受(shòu)上遊(yóu)回流渦旋(xuán)的影響(xiǎng)，上(shàng)下遊(yóu)截面壓(yā)力(lì)變化幅度(dù)較爲穩定，對孔闆(pǎn)流量計(jì)精度影響(xiǎng)也随(suí)之降低(dī)。
　　目前，孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)計相對(duì)于(yú)其它流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、耐用可靠和維修便利等優勢(shì)，已經(jīng)成爲天然(rán)氣行業(yè)使用最頻繁的--種(zhǒng)流量計量(liàng)設(shè)備(bèi)。但是在城市天(tiān)然氣(qì)配送管網中，客戶用氣量差異(yì)無法(fǎ)消除(chú)田。尤(yóu)其在用氣高峰(fēng)期，輸氣(qì)站(zhàn)内彙(huì)管相連(lián)的各供(gòng)氣支路相(xiàng)互影(yǐng)響最爲(wèi)嚴(yán)重。主(zhǔ)要體(tǐ)現(xiàn)在(zài):由于大流(liú)量供氣支(zhī)路的(de)管輸(shū)量遠(yuǎn)遠高于(yú)小(xiǎo)流量(liàng)供氣支路的(de)管輸量，在彙管的(de)特殊構造下，導緻大流量供氣(qì)支路在輸氣過(guò)程中會迫使(shǐ)小(xiǎo)流量供(gòng)氣(qì)支路(lù)在彙(huì)管連接處發生(shēng)天然(rán)氣回流(liú)工況，造成管(guǎn)内天然氣流動(dòng)工況不穩定，渦(wō)旋加劇。從而影響與小流量供氣支(zhī)路相連的(de)孔闆(pǎn)流量計上(shàng)下遊壓力(lì)，瞬間出現壓力(lì)波動(dòng)，計量(liàng)精度降低(dī)，無法較(jiào)好(hǎo)的完(wán)成計(jì)量任(rèn)務。本文依(yī)據某輸氣站供氣支(zhī)路發(fā)生天(tiān)然氣(qì)回流工況的現場數(shù)據，基(jī)于(yú)cfd軟件4，對(duì)回流狀态下的孔闆流量(liàng)計内部流場進行系(xì)統分析，得到不(bú)同天然氣回流(liú)工況對孔闆流量計上(shàng)下遊壓力的(de)影響規律(lǜ)，同(tóng)時提出(chū)較爲合理(lǐ)的(de)解決方案。
1模型建(jiàn)立
　　孔(kǒng)闆流量計計量(liàng)原理(lǐ)如圖1所示。孔闆前後取截(jié)面1和2,根據(jù)兩截面壓(yā)差換算出(chū)某一時刻天然(rán)氣流量(liàng)。

　　本文使(shǐ)用dn150标準孔(kǒng)闆流(liú)量計幾何尺(chǐ)寸(cùn)，采用solidworks軟件(jiàn)建立三維實(shí)體模型(xíng)，利用(yòng)icem-cfd軟件劃分網格(gé)，壁面(miàn)設置(zhì)4層邊界(jiè)層(céng)，比例(lì)爲1.0。整體網格劃(huà)分在保證(zhèng)計算精度的前提下，盡量(liàng)提高(gāo)計算(suàn)效率。選(xuǎn)取結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃(huà)分并在孔(kǒng)闆與(yǔ)管道(dào)連接處作(zuò)加密(mì)處理(lǐ)，最終(zhōng)得到(dào)計算網格(gé)如(rú)圖2所示。
 
　　基于(yú)fluent-cfd軟件，邊界條(tiáo)件爲(velocity-inlet)入(rù)口,值(zhí)取10m/s，和(outlow)出口(kǒu)，采用rans氣體(tǐ)狀态方程，rngk-ε湍流模型(xíng)，對流離散格式(shì)爲2階迎風格式(shì)，算法采(cǎi)用(yòng)耦合求解。從(cóng)而數值(zhí)求解天然氣回(huí)流狀(zhuàng)态(tài)下(xià)孔闆(pǎn)流量計(jì)内部流動特(tè)征。
2計(jì)算分(fèn)析
　　某輸氣(qì)站供(gòng)氣實況(kuàng)發現，由(yóu)于彙管結構的(de)影響(xiǎng)因素，當小流量供(gòng)氣(qì)支路(lù)管輸(shū)量占比總(zǒng)流量10%時，必(bì)然産(chǎn)生回流工況且(qiě)管輸量(liàng)越小回流程度越嚴重(zhòng)。因此(cǐ)分(fèn)析小流量供氣(qì)支(zhī)路(lù)管(guǎn)輸量分别占比總流量2%、4%、6%、8%、10%時，天然(rán)氣回流(liú)工況對(duì)孔闆流量計上(shàng)下遊(yóu)截面壓力的影(yǐng)響程(chéng)度。經(jīng)計算得到不同(tóng)輸量(liàng)下孔闆流(liú)量(liàng)計，上下(xià)遊截(jié)面壓力随軸線(xiàn)距離(lí)的變化，如(rú)圖3所示。
 
　　由(yóu)圖3可(kě)知，一(yī)開始，天然(rán)氣回流(liú)工況明(míng)顯，通(tōng)過孔闆流(liú)量計(jì)的天(tiān)然氣(qì)流量很(hěn)小(xiǎo)，流速(sù)很低(dī)，導緻(zhì)孔闆(pǎn)流量(liàng)計上下遊(yóu)截面處形成(chéng)渦旋，壓力變化幅(fú)度較大(dà)，流動極(jí)不均(jun1)勻。當(dāng)管輸量(liàng)爲2%時，孔闆流(liú)量計上下遊截面壓力随軸線(xiàn)距離變化(huà)程度(dù)尤爲(wèi)劇烈(liè)。随着管(guǎn)輸量逐漸增加，孔闆處的流(liú)動逐漸變(biàn)得較爲均(jun1)勻，但仍然(rán)受到(dào)上遊(yóu)回流(liú)渦旋的影響，直(zhí)接導緻(zhì)孔闆流量計入口和出(chū)口截面壓(yā)力随(suí)軸線(xiàn)距離變化(huà)幅(fú)度較大(dà)。當流(liú)量接(jiē)近臨界值(zhí)時，孔闆處的流(liú)動逐漸變得均(jun1)勻，孔闆(pǎn)流(liú)量計(jì)入口和出(chū)口截(jié)面的壓力變化幅度較爲穩定(dìng)，幾乎不受，上遊回流(liú)渦旋的影(yǐng)響(xiǎng)。
3結(jié)論
　　研究發(fā)現，随着(zhe)管内(nèi)天(tiān)然氣回流(liú)工況越嚴重(zhòng)，對孔闆(pǎn)流量計上(shàng)下遊(yóu)壓力變化影響(xiǎng)程度加劇，進(jìn)而對孔闆流(liú)量計(jì)計量精度影響也越大。随着管輸量上升(shēng)，管内天然氣回流工況趨于平(píng)緩，對(duì)孔闆流(liú)量計上下遊壓力變化(huà)影響程度(dù)逐漸(jiàn)降低，孔(kǒng)闆流量計計(jì)量(liàng)誤差迅(xùn)速減小。因此，建(jiàn)議在(zài)城市天然(rán)氣(qì)配(pèi)送(sòng)管網中的小流量供氣支路上遊單獨安裝調壓閥或(huò)止回閥(fá)，可(kě)以較(jiào)好的阻止天然(rán)氣回流(liú)工(gōng)況的發生(shēng)，從而(ér)較大(dà)程度上降低對(duì)孔闆流量計.上(shàng)下遊截面(miàn)壓力(lì)變化的影(yǐng)響，提(tí)高計(jì)量(liàng)精(jīng)度。

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