[摘要]在利用(yòng)孔闆流量計 量裝(zhuāng)置進行煤氣流量(liàng)計量時，管道積水(shui)會改變孔闆流量(liàng)計量裝置的幾何(he)特性，從而影響流(liu)量計量的準🈲确性(xìng)。文章通過分析管(guǎn)道積水對孔闆流(liu)量計👅流量方程中(zhōng)各✨參數的影響，得(dé)📧出管道積水對流(liu)量💃計量産生的影(yǐng)響，最後以工業上(shàng)某實際🙇‍♀️孔闆流量(liàng)計量裝置定期放(fàng)水的實驗數據作(zuo)驗證。
　　被測介質爲(wei)濕煤氣的孔闆流(liu)量計量裝置運行(háng)一段時間後，拆卸(xiè)孔闆時，會有水從(cong)測量管道中流出(chu)來，有時孔闆上遊(you)端面還會有積水(shuǐ)痕迹，說明孔闆🐪上(shàng)遊測量管道🎯中會(huì)有積水。管道積水(shui)，會改變孔闆❤️流量(liang)計量裝置的幾何(hé)特性，從☀️而影響流(liu)量計量的🙇🏻準确性(xìng)。一般⛷️，用來測量濕(shī)煤氣的孔闆流量(liàng)計量裝👅置建立在(zài)地🌍面之上，而城市(shì)燃氣管道敷設于(yú)地下，這樣，孔闆✌️流(liu)量計量裝置高于(yu)城市燃氣管道。裝(zhuāng)置中，孔闆上遊測(ce)量管道較長、煤氣(qi)壓力較高，下遊測(cè)量管道較短、煤氣(qi)壓力較低;孔闆上(shàng)遊測量管道中，煤(méi)氣在逼近孔闆的(de).沖擊壓力的影響(xiǎng)下⭐，易使孔闆💯上遊(you)測量管道産生積(ji)水。下遊測量管道(dào)不易産生積水，即(jí)使下遊産生少量(liang)積水，也會被流動(dong)的煤氣🈲挾帶進入(rù)地下城市燃氣管(guǎn)道中。因此🌈，研究管(guǎn)道積水對流量計(jì)量的影響是十分(fèn)必要的，從工業實(shí)🔴際出發，主要研究(jiū)孔闆上遊測量管(guan)道積水對流量計(ji)量的✊影響。
1理論基(jī)礎
　　标準孔闆流量(liang)計 是在已知流體(ti)狀态、标準孔闆節(jie)流件尺寸和管道(dào)幾何尺寸的條件(jiàn)下，通過測得流體(ti)流經孔闆時，在孔(kǒng)闆前、後⭐産生的差(chà)🔴壓求得流體流量(liàng)的。該差壓與流量(liàng)之間有确定的數(shù)值關系，這關系即(jí)爲孔闆流🌈量計的(de)流✔️量方程

　　式中:qy爲(wèi)流經孔闆流量計(jì)的流體流量，m3/s;d爲孔(kǒng)徑，m;C爲流出🏃🏻‍♂️系數，無(wu)量綱;ε爲可膨脹系(xi)數，無量綱;β爲直徑(jìng)比，孔徑d與📧管道内(nèi)徑D之比㊙️，即β=d/D，無量綱(gāng);Ap爲孔闆前、後取壓(yā)孔㊙️處被測流體的(de)差壓，Pa;ρ爲⛹🏻‍♀️流體密度(du)，kg/m3.
　　孔闆流量計量裝(zhuang)置的測量特性決(jué)定于裝置的幾何(hé)特性和流體的流(liú)動特性日。在流量(liàng)測量範圍内，一定(dìng)幾何特性的孔💞闆(pǎn)流量計量裝置，流(liú)量與差壓之間具(ju)有.确定的流量關(guan)系式。幾何特性改(gǎi)變，流量關系随之(zhī)改變。
　　孔闆流量計(jì)量裝置在測量濕(shī)煤氣流量的實際(jì)應用👅中，測量管⭐道(dao)積水，使管道内氣(qi)體實際流通截面(mian)積減小，裝置的幾(jǐ)何特性發生了改(gǎi)變，流量關系改變(biàn)。按照安裝時的流(liú)量關系式得到的(de)🏃‍♀️計量流量即流量(liàng)示值)與實際流量(liang)發生了偏離。這種(zhǒng)偏離，正是所要問(wèn)題。
2分析研究
2.1管道(dao)積水對流量方程(cheng)中各參數的影響(xiǎng)
　　由流量方程可見(jiàn)，流量q爲d、C、ε、β、△p和ρ等6個參(cān)數的函數，其中孔(kong)徑d爲已知量，受工(gōng)作.溫度和材料熱(re)膨脹系數的影響(xiǎng);差壓🐕Δp是孔闆流量(liàng)計量裝置實測量(liang);密度ρ取決于煤氣(qi)組分、工作溫度和(he)工作⭐壓力。可見，d、Δp和(he)ρ值不受管道積水(shuǐ)的影響，不予分析(xī)。以下主要分析測(ce)量管🎯道積水對直(zhi)徑比β、可膨脹系數(shu)ε和流出🌂系數C的影(ying)響☔。
　　通過具體計算(suàn)，測量管道積水對(duì)流量方程中用于(yu)流量計算👈的各參(cān)數産生的影響。已(yǐ)知某孔闆流量計(jì)量✍️裝置測量管道(dao)🏒的直徑D爲699.31mm，孔徑d爲(wei)335.382mm。取壓方式爲徑距(ju)取👨‍❤️‍👨壓。結算狀态爲(wei):15.5℃，101.671kPa。該計量裝置在溫(wen)度t爲35℃、相對💯濕度φ爲(wei)100%、壓力p爲60kPa、差壓💚Δp爲9kPa時(shí)，直徑☎️比β爲0.479629，可膨脹(zhàng)系數ε爲0.984971，流出系數(shù)C爲0.602500，計量流量qv爲38743m3/h。分(fèn)析中，以實際積水(shuǐ)高度h與堰高H之比(bǐ):h/H，表示管道積水高(gao)度，其中堰高H=（D-d)/2=181.981mm。
(1)管道(dao)積水對直徑比的(de)影響
　　孔闆流量計(jì)量裝置測量管道(dào)中的積水是柔性(xìng)的，在💃煤氣壓力的(de)作用下，管道内積(ji)水面會發生一定(dìng)的彎♻️曲。由🈲于管道(dào)内✏️煤氣💔壓力較低(dī)，可忽略因氣體壓(yā)力而🔴引起的積水(shui)面的微小弧度，認(ren)爲積水面爲❓平面(mian)。隻要👣積水高度一(yi)定即圖🈲1中陰影部(bù)分面積一定)，就能(néng)确定🏃🏻氣體流通截(jie)面積。因此，選用與(yǔ)氣體流🐪通截面積(ji)相同面積的圓的(de)直徑作爲等效直(zhí)徑，以積水高度表(biao)示管⭐道積水後氣(qì)體流通截面積。如(ru)圖1爲管道截面示(shi)意圖🈲，陰影部分爲(wei)積水。經計算得到(dao)管道積水🎯後，等效(xiào)直徑比β爲:

式中:β′爲管道(dao)積水後，等效直徑(jìng)比，無量綱;d爲孔徑(jìng)，m;D爲測量⛷️管💛道直✏️徑(jing)，m;h爲積水高度，m。
公式(shì)2)是在測量管道積(jī)水時，等效直徑比(bi)的計算公式。積水(shuǐ)高度💛與等效直徑(jing)比的變化關系如(rú)圖2。
　　圖2可見:當積水(shui)高度爲堰高的10%時(shí)，等效直徑比增大(da)0.3553%;積🐅水✂️高度💜爲🐆堰高(gāo)的20%時，等效直徑比(bǐ)增大1.007%;積水高度爲(wèi)堰高的50%時，等效直(zhí)徑比增大4.058%。因此，管(guan)道積水後，等效直(zhi)徑比增大;積水高(gao)度越高，等效直徑(jing)比增大越顯著。

式中(zhōng):p1、p2爲孔闆前、後取壓(ya)孔處被測流體的(de)壓力，Pa。

管道積水高(gāo)度與可膨脹系數(shù)的變化關系見圖(tú)3。可知:管道積水使(shǐ)可膨脹系數減小(xiǎo)，并且影響很小。
（3)管(guan)道積水對流出系(xi)數的影響
　　國内外(wài)有關資料對于孔(kong)闆在實際應用中(zhōng)産生的偏離标準(zhun)☂️的程度，皆用流出(chū)系數的偏差來衡(heng)量甲。孔闆🔴前管道(dao)積水會🙇🏻改變流出(chu)系數目，下面看一(yi)下管道積水對流(liú)💛出系數的影響。
IS05167-2006推(tui)薦流出系數的計(ji)算公式采用裏德(de)-哈利斯/加拉赫公(gong)式:4

　　Re,爲管道雷諾數(shù)，無量綱;L爲孔闆上(shang)遊端面到上遊取(qǔ)壓口的距離除以(yi)管道直徑得出的(de)商，無量綱;認爲孔(kǒng)闆下遊端面到下(xià)遊取壓口的距離(li)除以管道直☎️徑得(dé)出的商，無量綱。
　　計(ji)算管道積水後的(de)實際流出系數和(hé)實際流量時，應以(yi)🤟等👌效直徑比β′代替(ti)直徑比β、以實際可(ke)膨脹系數ε′代替🈲可(kě)膨脹系數ε′，可求出(chū)管道積水後相應(ying)的C′和q′V值✔️。如圖4爲積(ji)水高🈲度對流出系(xi)數的影響。

　　圖4可見(jian):積水高度爲堰高(gāo)的10%時，實際流出系(xì)數增加0.0102%;積水高度(dù)爲堰高的20%時，實際(jì)流出系數增加0.0289%;積(jī)水高度爲堰高的(de)50%時，實際流出系數(shu)增加0.1182%。因此，孔闆上(shang)遊⭐測量管道積水(shuǐ)後，實際流出系數(shù)增大。積水高度越(yue)高，實際流📱出系數(shu)增大越顯著，呈現(xian)近似正向二次函(han)數的關系。
2.2管道積(jī)水對流量計量的(de)影響
　　在分析了管(guǎn)道積水對直徑比(bi)、可膨脹系數和流(liú)出系❌數等參數的(de)影響之後，來看一(yī)看測量管道積水(shuǐ)對流🈚量計🌈量的影(ying)響。将管道積水後(hòu)的各參數實際值(zhi)分别代入流量方(fāng)程，求出管道積水(shuǐ)後的實際流量，并(bìng)将其與計量流量(liàng)流量示值)作比較(jiao)。
　　圖5爲管道積水後(hou)，對于不同的積水(shui)高度，實際流量與(yu)計量流量(流量示(shì)值)的關系。圖中δq=(q′-q)/q×100%，其(qi)中:q′爲管道積水時(shí)💃🏻的實際流量，q爲流(liu)量示值。

由(yóu)圖5可見:
(1)測量管道(dào)積水後，實際流量(liang)大于計量流量流(liú)量示值)。也就是說(shuō)，與實際流量相比(bi)計量流量偏小。
(2)在(zài)計量流量流量示(shì)值)不變的情況下(xià)，實際流量随管道(dao)積水😘高㊙️度的升高(gao)而增大。積水高度(du)越高，實際流量♍增(zēng)大越顯著，亦呈現(xian)☁️近似正向二次函(han)數的關系。當積♌水(shuǐ)高度爲堰高🌂的10%時(shí)，實⁉️際流量增大0.0492%;積(jī)水高度爲堰高的(de)20%時，實際流量增大(dà)0.1395%;積水高度♻️爲堰高(gao)的‼️50%時，實際流量增(zeng)大0.5912%。.
　　當計量流量爲(wei)38743m'/h，管道積水高度爲(wei)堰高的50%時，實際流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量與計量流量的(de)偏差爲0.5912%，一年以365天(tiān)計，實際流量增大(dà)了♻️200m3因此，在貿易結(jie)算中，管道積水對(duì)流量的影響是不(bú)容忽視的。
3實際數(shù)據
　　爲驗證理論計(ji)算結果，對某實際(ji)運行中的人工 煤(mei)氣孔闆流量計 量(liàng)裝置定期放水，将(jiang)放水前、後的計量(liàng)流量作對比。先将(jiāng)🛀由于用🌈氣或供氣(qì)量發生變化，造成(chéng)有明顯變化或波(bō)動的流量數據予(yu)🔞以剔除，對穩定運(yùn)行工況下，放水前(qián)、後計量流量的變(biàn)化🌈進行分析。表1中(zhōng)所取數據爲:穩定(ding)的運行工沉下，放(fang)水前、後各10min的平均(jun)時流量。
　　由表1可見(jiàn):在穩定的運行工(gong)況下，放水後計量(liàng)流量♻️大于放水前(qian)的計量流量。這表(biao)明:測量管道積水(shui)使流量示值小于(yú)實際⭕流量。由于這(zhè)些數據是孔闆流(liu)量計量裝置實際(ji)運行時采集的流(liú)量數據，該數據或(huò)多或少⭐會受到環(huan)境或用戶的影響(xiang)，但至少可以☁️說明(ming):測量管道積水使(shǐ)計量流量即流量(liang)示值)小于實際流(liú)量。

4結論
　　綜上可知(zhi)，測量管道積水會(hui)導緻計量流量流(liú)量示值⁉️)減小，随積(ji)水高度的升高，計(ji)量流量與實際流(liu)量之間✏️偏離程度(du)增大。貿易🌈結算中(zhōng)，管道積水對流量(liang)計量的⛷️影響是不(bú)容忽視的。實際應(ying)用中，應特别注♈意(yì)定期排水。由于管(guan)道積水對流量計(jì)量的影響是同一(yi)方向的🤞，因此可考(kao)慮對管道積水引(yin)入的流量🌈誤差予(yǔ)以修🚶‍♀️正，假定測量(liang)管道以相同速率(lü)積水，根據排水周(zhou)期及積水量，對未(wèi)來的流量影響值(zhí)進行預測或補償(cháng)。另外，孔闆流量計(jì)量裝置适用于單(dan)相穩定流，基于單(dān)相穩定🔞流的前提(tí)下給出了管道積(jī)水對流量計量影(ying)響的結論。有時，管(guan)道的🌈積水會導緻(zhi)氣體流動過程中(zhong)形成脈動流，脈動(dong)流對流量計♉量的(de)💚影響不在範圍之(zhī)内。

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