摘要:随着國家節(jiē)能環保戰略的實(shí)施，天然氣發展迅(xun)速，計量糾🔞紛及輸(shu)差問題也日益突(tū)出，如何準确計量(liàng)确保買賣雙方的(de)合法利益成爲關(guan)注的重點，天然氣(qì)爲多組分氣體，影(yǐng)響計量結果的因(yīn)素較多，文章主要(yao)分析整流闆對 超(chāo)聲流量計 計量結(jie)果的影響，爲天然(rán)氣流量計 的安裝(zhuang)、選型、檢定提供技(ji)術支撐。
　　按照GB/T18604《用氣(qì)體超聲流量計測(ce)量天然氣流量》要(yao)求早，進入超聲流(liu)量計的天然氣應(yīng)是對稱的充分發(fa)展的紊流速🌈度分(fèn)布，但由于上遊管(guan)路的管道配件、調(diao)壓閥及直管段長(zhang)度等會影響進入(rù)流量計的氣體速(sù)度剖面，從而影響(xiang)測量精度。爲了減(jian)小流速剖面對計(ji)量的影㊙️響，各流量(liàng)計廠商均配備🛀🏻了(le)整流闆安🛀🏻裝至流(liu)量計前10D位置，用于(yu)減少旋渦和改善(shàn)天然氣速度分布(bù)。
　　不同廠家流量計(jì)的聲道布置及流(liu)量計算數學模型(xíng)不🔴同，對進入流量(liang)計的流态要求不(bú)同，配套的整流闆(pǎn)也不🐕同，圖1是三‼️個(ge)廠📞家配套的整流(liu)闆，由圖可以看出(chū)☀️，每款整✏️流闆的開(kai)孔布局、分布方式(shi)均不相同。由于大(dà)家對流量計整流(liu)闆關注的少，錯誤(wu)的認爲隻要有整(zheng)流闆就能保證流(liu)量計的精度，在流(liu)量計配整流闆時(shi)未嚴格按照廠家(jia)要求進行配置，同(tong)❤️時送檢流量計時(shi)也未将配套整流(liu)闆同時送檢早，導(dǎo)緻檢定過程用整(zhěng)流闆與現場應用(yòng)🚶過程整流闆不一(yī)-緻甲。

　　爲了确認整(zhěng)流闆對超聲流量(liàng)計計量的影響本(běn)文首先采用🐉三維(wei)仿真模拟，利用模(mó)拟數據進行計算(suàn)，計算🐆不同整流闆(pǎn)對同一流量計的(de)影響量，然後通過(guo)在檢定站進行實(shi)流✉️測試對模拟計(ji)💃🏻算結果進行驗證(zhèng)。
1三維仿真模拟計(jì)算
1.1建立模型
　　利用(yòng)計算流體力學軟(ruan)件FLUENT對三維流場進(jìn)行仿真，對流場的(de)❌求解建立在流體(tǐ)力學的基本控制(zhi)方程之上，即連續(xu)性方程、動量方程(chéng)和能量方程，這些(xie)方程遵守了質量(liàng)守恒、牛頓第二定(dìng)🏃‍♀️律和能量守恒三(sān)個物理學基本原(yuan)理。同時由于管道(dào)内流體處于湍流(liu)狀态，還需使用湍(tuān)流方程對流場控(kong)制求解四。.
　　FLUENT中有多(duo)種湍流模型，其中(zhong)k-ε模型是目前應用(yong)最爲廣泛的模型(xing)，該模型又分爲标(biao)準k-ε模型，重組化的(de)k-ε模型和可⁉️實現的(de)h-ε模型。
　　三種湍流模(mo)型在形式上類似(sì)，主要差别在于計(jì)算湍流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼粘💞性的方(fāng)法、控制湍流擴散(sàn)的湍流普朗特數(shu)、體壁面位置上👈如(rú)何進行處理等存(cun)在不同。結合天然(rán)氣流量計計🚶‍♀️量的(de)工況條件和相關(guān)文獻資料，采用重(zhong)組化的h-ε模型(RNG模型(xíng))。
　　計算流體力學軟(ruan)件FLUENT計算管道内湍(tuān)流流場時，正是基(ji)于🔱上述三個基本(běn)控制方程，同時結(jie)合合适的湍流模(mo)👨‍❤️‍👨型并在給定邊界(jiè)條⛷️件下進行求解(jie)，得到了流📞場内部(bù)各變量，模拟結果(guǒ)見圖💃2。
1.2計算分析
　　以(yǐ)Daniel流量計爲例進行(háng)分析，不同整流闆(pan)對流量計量🐆結🥰果(guo)的影響。Daniel流量計爲(wei)四聲道流量計，四(sì)個聲道分布如♊圖(tu)3所示。

　　通過模拟分(fen)析可見，不同整流(liu)闆在下遊10D位置的(de)流體速度分布梯(ti)度有較大差異，通(tōng)過同一流量計進(jin)⛷️行計量後有較💔大(dà)偏差，Daniel與Elster整流闆差(cha)異較大，計量偏差(chà)也較大，可達0.59%，Daniel與Sick整(zheng)流闆較爲相似，整(zheng)流闆對流量💛計的(de)影響✌️相對偏小，約(yue)0.15%，但不同流速的影(yǐng)響量不同🌈。
2試驗驗(yan)證
2.1三維仿真結果(guo)驗證
　　爲了驗證三(san)維仿真分析的結(jie)果，選用了一台DN200Daniel超(chāo)聲流量計進☀️行實(shí)流檢定測試，測量(liàng)範圍爲:85.19~3124.64m'/h,測試流量(liang)點分别爲4000、3000、2000、560m'/h，分别在(zài)流量計上遊10D處安(ān)裝Daniel、Elster、Sick整流闆，測試結(jié)果見表3和圖4。

　　通過(guo)實驗測試分析，實(shi)驗結果與三維仿(pang)真模拟結果基💁本(ben)一緻，三種類型整(zhěng)流闆對流量計計(ji)量結果有一定的(de)影響，Daniel與Elster影響的偏(pian)差最大，Sick處于中間(jian)位置，計量結果的(de)最大偏差可達0.6%，同(tóng)時在不同流速下(xia)，整流闆對計量結(jie)果的影響不同，在(zai)40%Qm.流量點處影響相(xiàng)對較小，在往☀️大流(liú)量或者😄小流量偏(piān)移時影響量逐漸(jian)變大。
2.2流态剖面影(ying)響試驗驗證
　　爲了(le)驗證流速剖面對(duì)計量的影響，選用(yong)一台DN150Daniel流量計進行(háng)試驗網，流量範圍(wéi)爲47~1846m3/h，分别對不安裝(zhuang)整流闆、整流闆部(bù)❌分整流孔堵塞及(ji)整流闆正常安裝(zhuang)條件下進行測試(shi)，測試結果如表4所(suo)☂️示。

　　三種安裝條件(jian)下測試結果偏差(cha)較大，說明流速剖(pou)面對計🌈量結果影(ying)響較大，在上遊10D處(chù)安裝整流闆可有(you)效較小流态🤞的畸(ji)變，測試結果相對(dui)可靠，其他安✉️裝條(tiáo)件⁉️與之對比可分(fèn)析出安裝對計量(liang)的影響。在⭕不安裝(zhuāng)整流闆時計量結(jie)果相🧑🏽‍🤝‍🧑🏻對偏大0.3%左右(yòu)，整流闆部分堵塞(sāi)時，計量結果相對(dui)偏大0.6%左右。對于不(bú)同類📞型的流量計(jì)安❤️裝條件對計量(liang)結果的影響不盡(jin)相同，該測試結果(guǒ)僅對被測流量計(ji)适用，測試結果表(biao)明安裝條件的不(bu)同😄會導緻經過流(liu)量計的流體流⭐态(tài)不同，對計量有較(jiào)大影響，至于影響(xiang)趨勢及影響量需(xū)經過大量理論及(ji)試驗數據進行分(fèn)♉析回。
3.案例分析
　　在(zài)某長輸管道計量(liang)站内計量用流量(liang)計爲DN400Elster超聲流量計(jì)，在應🧑🏽‍🤝‍🧑🏻用過程中與(yǔ)下遊計量監督站(zhàn)出現較大☔的計量(liàng)交接差☁️，通過⛱️對計(ji)量系統的排查，發(fa)現檢定時選用的(de)是相同口徑的Daniel整(zheng)流闆，未選用Elster配套(tao)整流闆，爲了确認(rèn)是否是整流闆的(de)影響，利用移動标(biāo)準裝置到現場進(jin)行了在線實流測(ce)試，測試結果與前(qián)檢定結果有較大(dà)偏差，最大偏差爲(wei)0.7%，具體結果見表🙇🏻5。

4結(jié)論及建議
(1)整流闆(pan)對天然氣流體具(ju)有整流效果，可有(yǒu)效提高‼️流量計計(jì)量的精度，不同型(xing)号整流闆适用不(bu)同類型的流量🔞計(jì)，不能混用，混用後(hòu)會引入較大的偏(piān)差，偏差最大可達(da)🔆0.7%。
(2)通過三維模拟仿(páng)真及流量計計量(liang)的數學模型可分(fen)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻析不同整流闆對(dui)流量計的影響量(liang)，通過模拟和大量(liang)的試⛱️驗數據可建(jian)立✍️一套整流闆對(dui)流量計計量的修(xiū)正模型，在檢定🧑🏽‍🤝‍🧑🏻與(yu)使用🧑🏽‍🤝‍🧑🏻過程中選用(yòng)整流闆不同時可(kě)通過模型進行修(xiu)正補償，同時可在(zài).計量🆚系統評定時(shí)通過該方法定量(liàng)分析計量結果的(de)偏差。
(3)建議流量計(ji)使用及檢定時采(cǎi)用相同的整流闆(pǎn)，有🈲條件的場站可(ke)将在用整流闆與(yu)流量計整體送檢(jian)☔，避免因整流闆選(xuan)型⭕造成計量偏差(chà)。

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