摘要:針對(dui)天然氣回流工況(kuàng)對孔闆流量計 上(shàng)下遊截面壓力的(de)影響問題，依據現(xiàn)場數據，采用solidworks軟件(jiàn)建立DN150标🈲準孔闆流(liú)量計幾何模型，基(ji)于CFD軟件對此狀🈲态(tài)下孔闆流量計内(nèi)部流場進行數值(zhí)模拟分析。研究發(fā)現:管内天然🔴氣回(huí)流工況越嚴重，對(dui)孔闆流量計上下(xia)遊截面壓力變化(huà)影響越大。随着管(guan)輸✌️量的增加，回流(liú)程度逐漸平緩，孔(kong)闆處流動幾乎不(bú)受上遊回流渦❗旋(xuán)的影響，上下遊截(jie)面壓力變化幅度(dù)較爲穩定，對孔闆(pan)流量計精度影響(xiang)也随之降低。
　　目前(qián)，孔闆流量計相對(dui)于其它流量計具(jù)有結構簡單、耐用(yòng)可靠和維修便利(lì)等優勢，已經成爲(wèi)天然氣行業使用(yong)最頻繁的--種流量(liang)計量設備。但是在(zai)城市天然氣配送(sòng)管網中，客戶用氣(qì)量差異無法消除(chu)田。尤其在用氣高(gao)峰期，輸氣站内彙(huì)管相連😍的各供氣(qi)支路相互影響最(zui)爲嚴重🔴。主要體現(xiàn)在:由于大流量供(gòng)氣支路的管輸量(liang)遠遠高于小流量(liàng)供氣支路的管輸(shu)量，在彙管的特殊(shū)構造下，導緻大流(liú)量供氣支路😍在輸(shū)氣過程中會迫使(shǐ)小流量供氣支路(lu)在彙管連接處發(fā)生天然氣回流工(gōng)況，造成管内天然(rán)㊙️氣流動工況不穩(wěn)定，渦💚旋加劇。從而(ér)影響與小流量供(gong)氣❄️支路相連的孔(kong)闆流量計上下遊(you)壓力，瞬間出現壓(yā)力波動，計量精度(dù)降低，無法較好的(de)完成計量任務。本(ben)文依據某輸氣站(zhàn)供氣支路發生天(tian)😄然氣回流工況的(de)現場數據，基于⭐CFD軟(ruǎn)件4，對回流狀态下(xia)的孔闆流量計内(nèi)部流場進行🥰系統(tong)分析❄️，得到不同天(tian)然氣回流工況對(duì)孔🈲闆流量計上下(xia)遊壓力的影響規(gui)律，同時提出較爲(wei)合理的解決方案(an)。
1模型建立
　　孔闆流(liú)量計計量原理如(ru)圖1所示。孔闆前後(hou)取截面1和2,根據兩(liǎng)截面壓差換算出(chu)某一時刻天然氣(qi)流量。

　　本文使用DN150标(biāo)準孔闆流量計幾(ji)何尺寸，采用solidworks軟件(jiàn)建☔立三維👣實體模(mó)型，利用ICEM-CFD軟件劃分(fèn)網格，壁面設置4層(céng)邊界層，比例爲1.0。整(zheng)體網格劃分在保(bao)證計算精度的🔱前(qian)提下，盡量提高計(ji)算效率。選取結構(gou)化網格劃分并在(zài)孔闆與管道連接(jie)處作加密處理，最(zuì)終得到計算網格(gé)如圖☎️2所示。
 
　　基于Fluent-CFD軟(ruan)件，邊界條件爲(velocity-inlet)入(ru)口,值取10m/s，和(outlow)出口，采(cai)用RANS氣體狀态方程(chéng)，RNGk-ε湍流模型，對流離(li)散格式爲2階迎風(feng)格式⚽，算法采用耦(ou)合求解⛹🏻‍♀️。從而🌈數值(zhí)求解天然氣回流(liu)狀💯态下孔闆流量(liang)計内部流動特征(zhēng)。
2計算分析
　　某輸氣(qì)站供氣實況發現(xian)，由于彙管結構的(de)影響因素，當小流(liú)量供氣支路管輸(shu)量占比總流量10%時(shi)，必然産生❗回流工(gong)況且管輸量越小(xiao)回流程度越嚴重(zhòng)。因🤟此分析㊙️小流量(liang)⭐供氣支🍓路管輸量(liang)分别占比總流量(liang)2%、4%、6%、8%、10%時，天然氣💛回流工(gōng)況對孔闆流量計(ji)上下遊截面壓力(li)的影響程度。經計(jì)算得到不同輸量(liàng)♻️下孔闆流量計，上(shang)下遊截💚面🌈壓力随(sui)軸線距離的變化(hua)，如圖3所示。
 
　　由圖3可(ke)知，一開始，天然氣(qi)回流工況明顯，通(tōng)過孔闆流量計的(de)天然氣流量很小(xiao)，流速很低，導緻孔(kǒng)闆流量計上下❗遊(you)截💚面處形成渦旋(xuán)，壓力變化幅度較(jiào)大㊙️，流動極🈲不均勻(yún)。當管輸量爲2%時，孔(kǒng)闆流量計上下遊(yóu)截面壓力随軸線(xiàn)距離變化程⭐度尤(you)爲劇烈。随着管輸(shū)量逐漸增加，孔闆(pǎn)處的流動逐漸變(bian)得較爲均勻，但仍(réng)然受到上遊回流(liu)渦旋的影響，直接(jiē)導緻孔闆流量計(jì)入口和出口截面(miàn)壓力随軸線距離(li)變化幅度較大。當(dang)流量接近臨界值(zhi)時，孔闆處的☔流動(dong)逐漸變得均勻💋，孔(kong)闆流量計入口和(he)出口截面的壓力(lì)變📐化幅度較爲穩(wěn)定，幾乎不👣受，上遊(yóu)回流渦旋的影響(xiang)♍。
3結論
　　研究發現，随(suí)着管内天然氣回(hui)流工況越嚴重，對(duì)孔闆🥵流🥵量計上下(xia)遊壓力變化影響(xiang)程度加劇，進而對(dui)孔闆流量🏃🏻計計量(liàng)精🚩度影響也越大(da)。随着管輸量上升(shēng)，管内天然氣回流(liú)工況趨于平緩，對(dui)孔闆流量計上下(xia)遊壓力變化影響(xiǎng)程度逐漸降低，孔(kong)☂️闆流量計計量誤(wù)差迅速減小。因此(ci)，建議在城市天然(rán)氣配送管網中的(de)小流量供氣支路(lù)上遊單獨安裝調(diào)壓閥或止回閥，可(kě)以較好的阻止天(tian)然氣回流工況的(de)發生，從而較大程(cheng)度上💔降低對孔闆(pǎn)流量計❤️.上下遊截(jié)面壓力變化的影(ying)響，提高計量精度(dù)。

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