摘要(yào)：整流器作爲氣(qì)體平整裝置，其(qí)作用是将天然(ran)氣的流态從紊(wen)流變爲平流，從(cóng)而使後端标準(zhun)孔闆流量計
的(de)計量更加正确(que)。爲了有效提高(gāo)整流器在天然(ran)氣⭕生産中🍓的使(shǐ)☂️用效果、延長其(qi)使用壽命、解決(jué)整流器在天然(rán)氣生産與計量(liàng)過程中所面臨(lín)的清洗困難、維(wéi)護不便等問題(tí)，以天然氣計量(liàng)中具有代表性(xìng)的✉️管式整流器(qì)爲研究😄對象，分(fen)析了現用管式(shì)整流器在生産(chan)過程中的弊端(duān)與💃不足，針對性(xìng)地提出了解決(jue)方法。研究結果(guǒ)表明：經過對現(xian)有管式整流器(qi)的優化，克服了(le)傳統整流器拆(chai)裝工藝繁瑣、作(zuò)業風險高等不(bú)足，提高了現🌂場(chang)作業的安全性(xìng)，原創性地研制(zhì)了一種🚶可在線(xiàn)維護的體積流(liu)量計整流器。結(jié)論認爲，所設計(jì)的新型整流器(qì)克服了現有技(ji)術的不足，解決(jue)了整流器使用(yong)過程中拆裝工(gong)藝繁瑣、作業風(feng)險高等問題，符(fu)合國家規定的(de)使用标準，有效(xiao)提高了整流🌈器(qi)清洗與維護的(de)效率。
0引言
天然(ran)氣作爲清潔能(néng)源，其需求量随(sui)着社會的發展(zhan)逐年增大，與之(zhi)相應的是對天(tiān)然氣計量的精(jing)度要✏️求高。目前(qian)，天然氣計量廣(guang)泛使用标準孔(kǒng)闆流量計。其原(yuan)理☔是以流體進(jin)入孔闆前、後所(suo)形成的壓差爲(wei)☔基礎，通過理想(xiang)流态下的經驗(yàn)公式結合✂️數學(xue)模型進行計算(suàn)，得出具體數值(zhí)。實際使用過程(cheng)中管内流态是(shi)否能滿足相應(ying)要求是計量精(jīng)度的關鍵。通過(guò)✉️前人研究表明(míng)，影響流量計精(jing)度的因素較多(duō)，特别是氣體流(liú)态對計量精度(dù)的影響。現階🏃段(duàn)✉️我國所使用的(de)整流❓器爲固定(dìng)式結構，但其存(cún)在較多缺陷，因(yīn)此提出一種可(ke)在線維護的體(ti)積流量計整流(liu)器的設計思路(lu)，其使用、維護方(fang)便，無需繁瑣的(de)工藝流程，使操(cāo)作人員的勞動(dong)強度及作業風(fēng)險得以降低，工(gōng)☁️作效率提💚高的(de)同時還可節約(yue)生🤞産成本♉。
1固定(ding)式整流器缺陷(xian)分析
整流器爲(wèi)氣體平整裝置(zhi)，安裝于标準孔(kǒng)闆流量計的前(qián)端，其🌈作用是将(jiāng)天然氣的流态(tai)從紊流變爲平(píng)🔆流，從而使後端(duan)标準⛷️孔闆流量(liàng)計的計量更加(jiā)正确。目前所使(shi)用的⛷️整流器均(jun)爲固定式結⭕構(gòu)（圖1）。
整流器在工(gōng)作過程中，由于(yu)氣流所攜帶的(de)雜質會✊使管❓内(nèi)堆🔴積污垢，引起(qǐ)管束内部堵塞(sāi)或半堵塞，易形(xing)成紊流，使整🔱流(liu)效❤️果變差。通過(guò)對現有固定式(shi)整🚶流器結構及(jí)使用效果分析(xi)，主🏃♂️要存在以下(xià)不足：①維護、清洗(xǐ)時必須要實施(shi)關井、放空、置換(huàn)等一系列流程(chéng)倒換及停🏃産斷(duan)氣等操💘作，工作(zuò)程序㊙️繁瑣，不但(dàn)影響氣井的正(zhèng)常生産，還影響(xiang)對👨❤️👨下遊天然氣(qi)用戶的🏃🏻正常供(gong)氣⛱️；②整流器作爲(wèi)計量裝置的一(yi)部分，與計量精(jīng)度密切相關，若(ruò)長🐆時間不清洗(xǐ)，會降🧡低整流效(xiao)果，使紊流加重(zhòng)，影響計量的正(zhèng)确率，對企業經(jing)濟✂️效益造成直(zhí)接影響；③若☂️在拆(chai)卸、更換的過程(chéng)中遇到有毒或(huò)高壓氣流，可能(neng)會對操✌️作人員(yuán)的人身安全造(zao)成☎️威脅。
2新型整(zheng)流器設計思路(lu)與特點
2.1工作原(yuán)理
設計改進以(yǐ)分體式閥腔爲(wei)基礎，通過滑闆(pǎn)閥的阻隔♉将🧑🏽🤝🧑🏻其(qi)分爲上、下兩個(ge)閥腔，并在工作(zuò)中利用齒輪軸(zhou)逐層傳遞的方(fāng)式将整流管（闆(pǎn)）從下閥腔移至(zhì)上閥腔。通過放(fang)空閥平衡上閥(fá)腔與外界壓力(lì)，安全取出整流(liu)管💋（闆）。在對其清(qing)洗、維護後用相(xiàng)同方式将其安(an)裝歸位。
2.2結構設(she)計
根據國家标(biao)準（GB／T21446-2008）規定，标準孔(kǒng)闆流量計整流(liu)器分爲兩種：一(yi)種爲⛷️管束式，即(ji)整流管；另一種(zhǒng)爲孔闆式，即整(zhěng)流♋闆。兩者均爲(wei)固🈚定式安裝模(mo)式。新型整流器(qì)在固定式整流(liú)器結構的基礎(chu)上，以國家标準(zhun)爲依據，利用閥(fa)腔阻隔結構，結(jié)合齒輪💚傳動原(yuán)理進行設計，使(shǐ)其滿足對☂️管束(shù)式及孔🌏闆式的(de)使用需求（圖2）。
裝(zhuang)置整體爲上、下(xià)雙閥腔式，外部(bù)通過閥體固定(ding)螺絲🌈使其相連(lián)，閥腔内部通過(guo)滑閥的移動上(shàng)、下阻隔。整流管(guǎn)（闆）安放⭐于下閥(fá)腔下部，兩端與(yǔ)輸氣管道相接(jiē)，内部可使氣流(liu)平穩流通。整流(liú)管（闆♈）兩端外側(cè)設有齒輪槽，下(xià)閥腔底部爲排(pai)污槽，排污槽順(shun)氣流方⭐向的一(yī)側安裝有排污(wū)閥。下閥腔上部(bu)兩端安裝有齒(chi)輪軸，其轉動時(shí)可帶動整流管(guan)（闆）上下移動。上(shang)閥腔底部爲滑(hua)閥，中部兩端設(she)計有與下閥腔(qiang)相同的齒輪軸(zhou)，其作用是接🔱替(ti)下閥腔齒輪對(duì)✊整流管（闆）的✍️作(zuo)用，上閥腔頂部(bù)設計有壓闆、頂(ding)闆以及頂絲，作(zuò)用爲密封及固(gù)定整流器頂部(bu)。腔體兩側安👈裝(zhuang)有輔助🤟設計，如(ru)下閥腔與上閥(fa)腔連接處設有(you)平衡閥及注脂(zhī)口，上閥腔頂部(bu)側面設置有放(fàng)空閥。
注：1.輸氣管(guan)道；2.排污槽；3.下閥(fa)體；4.下閥腔；5.滑闆(pan)；6.滑闆閥；7.上閥體(tǐ)；8.上閥腔；9.平衡閥(fá)；10.放空閥；11.壓闆；12.頂(dǐng)闆；13.頂絲；14.第一驅(qu)動裝🔴置；15.第二驅(qu)動裝置；16.注脂孔(kong)；17.螺栓；18.整流管；19.導(dao)闆齒輪；20.滑闆齒(chi)輪；21.放空閥閥腔(qiāng)；22.平衡🚶閥閥腔
2.3使(shi)用方法
裝置工(gong)作前，首先對密(mì)封性進行檢查(chá)，保證其處于安(ān)❤️全工作狀态。工(gōng)作時主要包括(kuò)整流管（闆）平穩(wěn)提升、整流管💃🏻（闆(pǎn)）安全取出以及(jí)整流管（闆）安裝(zhuang)歸位三個部分(fen)。整流管（闆）平穩(wěn)提升：打開平衡(heng)閥，使上閥腔與(yu)下閥腔連通，從(cóng)而平衡上閥腔(qiang)與下閥⛱️腔内的(de)壓力。其次，打開(kāi)滑闆閥，驅動下(xia)閥腔齒輪🈚軸，将(jiang)整流管（闆）從下(xià)閥腔移至上閥(fá)腔，接着關閉滑(hua)闆閥，關閉平衡(héng)閥。整流🐇管（闆）安(an)全取出：打開放(fang)空🏃♂️閥，上閥體通(tong)過🈲放空通孔與(yǔ)外界大氣連通(tong)，使上閥腔與外(wai)界的壓🐉力平衡(heng)。打♻️開頂絲，取出(chu)頂闆、壓闆。驅動(dong)上閥腔齒輪軸(zhou)，将整流管（闆）從(cong)上閥腔🌈取出。整(zhěng)流管（闆）安裝歸(guī)位：将整流管（闆(pǎn)）放入上閥腔，驅(qū)💋動上閥腔齒輪(lún)軸，将整流管（闆(pan)）下放上閥腔底(di)部爲止。蓋好壓(yā)闆、頂闆，安裝頂(dǐng)絲，關閉㊙️放空閥(fá)。打開平衡閥，使(shǐ)🙇♀️上閥腔與下閥(fá)腔内的壓力平(ping)衡。打開滑闆閥(fa)，驅動下閥腔齒(chi)輪軸，将整流管(guan)（闆）從上閥腔移(yí)至下閥腔。關閉(bi)🌂滑闆閥，關閉平(ping)衡閥。打開放空(kōng)閥，将上閥腔氣(qì)體放空，确保上(shàng)閥腔内部壓力(li)平穩，最後關閉(bì)放🔅空閥。
2.4性能特(te)點
設計發明的(de)新型整流器的(de)優勢主要在于(yú)提取、安裝整流(liu)管的過程中無(wu)需截斷流體或(huo)置換流體管✍️路(lù)，實現在✍️線維🧡護(hù)整流器。此外，設(she)計驅動裝置使(shi)整流管在上下(xià)閥👉腔内穿梭時(shi)，可實現整流管(guǎn)兩端同步升降(jiang)，使整流器安裝(zhuang)與拆卸快捷、簡(jiǎn)便。整個維護過(guò)程可避免高壓(yā)流體給現場操(cao)作人員帶來傷(shang)害，同時也解決(jue)了清洗、更換整(zheng)流器時需要停(ting)産的問題。
通過(guò)上閥腔齒輪軸(zhóu)、滑闆閥、下閥腔(qiāng)齒輪軸的配合(hé)就🌏可移動☁️管腔(qiāng)内的整流管（闆(pan)），取出與安裝歸(guī)位的🐕整個過程(cheng)🙇♀️簡單、平穩、快捷(jié)✂️，實現了在線維(wéi)護整流器，減少(shǎo)天然氣或有毒(du)有害氣體與操(cāo)作人員的接觸(chù)，消除了潛🔞在的(de)危險。
3新型整流(liú)器與固定式整(zheng)流器實用性對(duì)比
新型整流器(qi)較傳統固定式(shì)整流器在清洗(xǐ)時間、清洗方式(shì)♍、作業方式、計量(liàng)精度影響以及(jí)操作的安全性(xing)方面具有更👈好(hao)的效果，提高工(gong)作效率的同時(shí)，對作業期間的(de)安🔴全性也有了(le)明顯保障（表1）。同(tóng)時，根據相關管(guǎn)理規定，計量設(shè)備需在半年内(nei)清洗、維護，但受(shòu)實際生産條件(jiàn)的限制，難以達(dá)到管♋理規定要(yào)求，新型整流器(qi)設計的提出，可(ke)有效解決無法(fǎ)按期清洗維護(hu)的問題。
4經濟效(xiao)益分析
固定式(shì)整流器從停産(chǎn)斷氣開始完成(cheng)一套清洗流程(cheng)💛一🔆般需要約4h，根(gen)據要求每半年(nian)需清洗一次。清(qīng)洗過程中無🧡法(fa)持續生産，會🚩影(yǐng)響天然氣銷售(shòu)量以及用戶用(yòng)氣。以單井日産(chan)量爲30×104m³計算，天然(rán)氣出廠價按1.548元(yuán)／m³（含稅及管輸費(fèi)）計算，清洗一次(ci)影響天然氣銷(xiāo)售量約爲5×10104m³，損失(shi)銷售額達7.74萬元(yuan)，全年合計則爲(wèi)15.48萬元。若👅按照油(you)氣田全年生産(chan)天然氣量爲300×108m³計(ji)算，由于清洗影(yǐng)響全年❓天然氣(qì)銷售量達2700×10104m³，損失(shī)銷售額約爲4000萬(wàn)元。
對于低壓低(dī)産積液氣井，年(nian)度産氣量約爲(wei)5×108m³，一旦氣井🌍關井(jing)将⛱️有😄可能不能(neng)複産，需要氣舉(jǔ)增壓機等措施(shi)輔助複産，預計(jì)年度因實施複(fú)産措施而減産(chǎn)的天然氣産量(liàng)約爲500×104m³，損失的價(jia)值約爲770萬元。若(ruò)采用新型整流(liu)器，預計可有效(xiao)解決上述兩項(xiàng)問♍題，減少企業(yè)經濟效益損失(shi)。
5結論
1）通過查閱(yue)整流器相關資(zi)料，發現并總結(jié)了目前國内現(xian)有固🏒定式整流(liú)器的缺點與不(bu)足。
2）經過對現有(yǒu)固定式整流器(qi)設計的優化，原(yuan)創性地設計了(le)👉一種🈲可在線維(wei)護的體積流量(liàng)計整流器。克服(fú)了傳統整流器(qi)拆裝工藝繁瑣(suo)、作業風險高等(děng)不足，在實現可(kě)在線清洗㊙️、維護(hù)的同時提高了(le)現場作業的安(an)全性。
3）雖然所設(shè)計的裝置暫未(wèi)在氣田現場進(jìn)行實際應用，但(dàn)目前🤟已通過國(guó)家石油天然氣(qi)大流量計量站(zhan)成都分站🏃的檢(jiǎn)🧑🏾🤝🧑🏼測，表明該設計(ji)符合國家規定(dìng)的使用标準，後(hòu)期将會結合🧑🏽🤝🧑🏻現(xiàn)場實🔴際應用效(xiào)果進一步優化(huà)。
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