摘要:随(sui)着國家節(jie)能環保戰略的實施(shi)，天然氣發(fa)展迅速(su)，計(ji)量糾(jiu)紛及(ji)輸差(cha)問題(ti)也日(ri)益(yi)突出，如(ru)何準(zhun)确(que)計量确(que)保買賣雙(shuang)方的合法(fa)利益(yi)成爲(wei)關注(zhu)的(de)重(zhong)點，天(tian)然氣(qi)爲多組分(fen)氣體(ti)，影(ying)響(xiang)計量(liang)結果(guo)的(de)因(yin)素較(jiao)多，文章(zhang)主要分(fen)析整(zheng)流(liu)闆(pan)對 超(chao)聲流量計(ji) 計量(liang)結果的影響，爲(wei)天然氣流量計(ji) 的安(an)裝(zhuang)、選型、檢(jian)定提(ti)供(gong)技術支(zhi)撐。
　　按(an)照GB/T18604《用氣體(ti)超聲(sheng)流(liu)量計測(ce)量天(tian)然(ran)氣流量(liang)》要求(qiu)早(zao)，進(jin)入超聲流(liu)量計的天(tian)然氣應是(shi)對稱的充(chong)分(fen)發(fa)展的(de)紊流速(su)度分布(bu)，但由(you)于(yu)上遊管(guan)路的管道配件、調壓(ya)閥(fa)及(ji)直管(guan)段長度等(deng)會影響進入流量計(ji)的氣體速(su)度剖(pou)面，從(cong)而影(ying)響測(ce)量精度。爲(wei)了減小流(liu)速(su)剖面對(dui)計量(liang)的影(ying)響，各流量(liang)計(ji)廠商均(jun)配備了(le)整流闆(pan)安裝(zhuang)至流量計(ji)前10D位置，用(yong)于減(jian)少旋(xuan)渦和改善(shan)天然(ran)氣速度分布。
　　不同(tong)廠家流(liu)量計的聲(sheng)道布(bu)置及(ji)流量(liang)計算(suan)數學模型(xing)不同，對進入流量計(ji)的流态要(yao)求不(bu)同，配套(tao)的整流(liu)闆也不(bu)同(tong)，圖1是(shi)三個(ge)廠家配套(tao)的整(zheng)流闆，由圖(tu)可以看出(chu)，每款(kuan)整流闆(pan)的(de)開孔(kong)布局(ju)、分布方式(shi)均不相同(tong)。由于大家(jia)對(dui)流量計(ji)整流闆關(guan)注的(de)少，錯(cuo)誤的(de)認爲(wei)隻要(yao)有整(zheng)流闆(pan)就能(neng)保證流量(liang)計的(de)精(jing)度(du)，在流(liu)量計配整流闆(pan)時未(wei)嚴(yan)格(ge)按照(zhao)廠家(jia)要求進行(hang)配置，同(tong)時送檢(jian)流量(liang)計時(shi)也未(wei)将配套(tao)整(zheng)流闆同時(shi)送檢(jian)早，導(dao)緻檢定過(guo)程用整流闆與(yu)現場(chang)應用過(guo)程(cheng)整流(liu)闆不(bu)一-緻甲。

　　爲(wei)了确認(ren)整(zheng)流闆(pan)對超(chao)聲流量計(ji)計量的影響本(ben)文首(shou)先采用三(san)維仿真(zhen)模拟，利(li)用模(mo)拟數(shu)據進(jin)行計算，計(ji)算不(bu)同整(zheng)流闆對同(tong)一流量計的影響量(liang)，然後(hou)通過(guo)在檢(jian)定(ding)站(zhan)進行實流(liu)測試對模(mo)拟計(ji)算結(jie)果進(jin)行驗證(zheng)。
1三維仿(pang)真模拟計(ji)算
1.1建(jian)立模(mo)型
　　利(li)用計(ji)算流(liu)體(ti)力(li)學軟(ruan)件FLUENT對(dui)三維流場(chang)進行仿(pang)真，對流場的求解建立(li)在流(liu)體(ti)力學的基本控制(zhi)方程(cheng)之上(shang)，即(ji)連(lian)續性(xing)方程(cheng)、動量(liang)方程(cheng)和能量方(fang)程，這(zhe)些方(fang)程(cheng)遵(zun)守了(le)質量守恒(heng)、牛頓(dun)第二定(ding)律和能(neng)量守恒(heng)三(san)個物(wu)理學基(ji)本(ben)原理(li)。同時(shi)由于(yu)管道(dao)内流(liu)體處(chu)于湍(tuan)流狀(zhuang)态，還(hai)需使(shi)用湍流(liu)方(fang)程對(dui)流場控(kong)制求解(jie)四。.
　　FLUENT中(zhong)有多種湍(tuan)流模(mo)型(xing)，其(qi)中k-ε模(mo)型是(shi)目前應用(yong)最爲廣泛(fan)的模(mo)型，該(gai)模型又分(fen)爲标(biao)準(zhun)k-ε模型，重(zhong)組化(hua)的k-ε模型和(he)可實現的h-ε模型(xing)。
　　三種(zhong)湍(tuan)流模型(xing)在形(xing)式上(shang)類似(si)，主要差别在于(yu)計算湍流粘性(xing)的方(fang)法(fa)、控(kong)制湍(tuan)流擴散的湍流普朗(lang)特(te)數、體壁(bi)面位置上如何(he)進行(hang)處理(li)等存(cun)在不(bu)同(tong)。結(jie)合天(tian)然氣(qi)流量計計(ji)量的工(gong)況(kuang)條件(jian)和相關文(wen)獻資(zi)料，采用(yong)重組化(hua)的h-ε模(mo)型(RNG模型)。
　　計(ji)算流(liu)體力(li)學軟(ruan)件FLUENT計算管道内(nei)湍流流(liu)場(chang)時，正(zheng)是基于上述三(san)個基本控(kong)制方(fang)程，同時結合合(he)适的(de)湍流模型(xing)并在給定邊界(jie)條件下進(jin)行求解，得(de)到了流場(chang)内部各(ge)變(bian)量，模(mo)拟結(jie)果見(jian)圖2。
1.2計(ji)算分析
　　以(yi)Daniel流量(liang)計爲(wei)例(li)進行分(fen)析，不同整(zheng)流闆(pan)對流(liu)量(liang)計(ji)量結(jie)果的影響。Daniel流量計爲四聲(sheng)道流(liu)量計(ji)，四(si)個(ge)聲道(dao)分布(bu)如圖3所示(shi)。

　　通過(guo)模(mo)拟(ni)分析可見，不同(tong)整流(liu)闆在(zai)下(xia)遊(you)10D位置(zhi)的流(liu)體速度分(fen)布梯(ti)度(du)有(you)較大(da)差異(yi)，通過(guo)同一(yi)流量計進(jin)行計量後有較(jiao)大偏(pian)差，Daniel與Elster整流(liu)闆差異較(jiao)大，計量偏(pian)差也(ye)較大(da)，可達(da)0.59%，Daniel與Sick整(zheng)流闆較爲(wei)相似，整流(liu)闆對流量(liang)計(ji)的影響(xiang)相對偏小(xiao)，約0.15%，但(dan)不同(tong)流速的影(ying)響量不同(tong)。
2試驗(yan)驗證(zheng)
2.1三(san)維仿真(zhen)結果驗證(zheng)
　　爲了(le)驗證(zheng)三維仿真(zhen)分析(xi)的結果，選用了(le)一(yi)台(tai)DN200Daniel超聲(sheng)流量(liang)計(ji)進行實(shi)流檢(jian)定測試，測(ce)量範圍(wei)爲(wei):85.19~3124.64m'/h,測試(shi)流量(liang)點分别爲(wei)4000、3000、2000、560m'/h，分别在流(liu)量計(ji)上遊(you)10D處(chu)安裝Daniel、Elster、Sick整(zheng)流闆，測試(shi)結果(guo)見表3和圖4。

　　通過(guo)實驗測試(shi)分析(xi)，實驗(yan)結(jie)果與三(san)維仿真模拟結(jie)果基(ji)本一緻，三(san)種類型整流闆(pan)對流量(liang)計計量(liang)結果有一定的(de)影響(xiang)，Daniel與Elster影(ying)響的(de)偏差最大(da)，Sick處于(yu)中間位置(zhi)，計量(liang)結果的最(zui)大偏(pian)差可(ke)達0.6%，同(tong)時在(zai)不同(tong)流速(su)下，整流闆(pan)對(dui)計(ji)量結(jie)果的影(ying)響(xiang)不同，在40%Qm.流量點(dian)處影(ying)響相對較小，在往大(da)流量或者(zhe)小流量偏移時影響量(liang)逐漸變(bian)大。
2.2流(liu)态剖面影(ying)響試(shi)驗驗證
　　爲(wei)了驗證流速剖面對(dui)計量的影(ying)響，選用一台DN150Daniel流(liu)量計進行試驗(yan)網，流量範(fan)圍爲47~1846m3/h，分别(bie)對不安裝(zhuang)整流闆、整(zheng)流闆(pan)部分(fen)整流孔堵(du)塞及整流(liu)闆正常安(an)裝條件下(xia)進行測試(shi)，測試結果(guo)如表4所示(shi)。

　　三種安裝(zhuang)條件(jian)下測試結(jie)果偏(pian)差較大(da)，說(shuo)明流(liu)速剖(pou)面對(dui)計量(liang)結果影響(xiang)較大，在上(shang)遊10D處安裝(zhuang)整流闆(pan)可(ke)有效(xiao)較小流态的畸(ji)變，測試(shi)結果相(xiang)對可(ke)靠(kao)，其(qi)他安(an)裝條件(jian)與(yu)之對(dui)比可分析出安(an)裝對(dui)計(ji)量(liang)的影響。在不安(an)裝整(zheng)流闆時計(ji)量結(jie)果相對偏大0.3%左(zuo)右，整流(liu)闆(pan)部分(fen)堵塞(sai)時，計量結(jie)果相(xiang)對偏大0.6%左(zuo)右。對(dui)于(yu)不同類(lei)型的流量(liang)計安(an)裝條件(jian)對計量(liang)結果的影響不盡相同，該(gai)測試(shi)結果僅(jin)對被測流量計(ji)适(shi)用，測(ce)試結果(guo)表(biao)明安裝條件的不同(tong)會導(dao)緻經(jing)過流量計(ji)的(de)流(liu)體流(liu)态不同，對(dui)計量(liang)有較大(da)影(ying)響，至(zhi)于影響趨勢及(ji)影響量需經過(guo)大量理論及試(shi)驗數據(ju)進行分(fen)析回(hui)。
3.案例(li)分析(xi)
　　在某(mou)長輸管道(dao)計量(liang)站内(nei)計量(liang)用流(liu)量(liang)計(ji)爲DN400Elster超(chao)聲流(liu)量計，在應用過(guo)程中與下(xia)遊計量監(jian)督站(zhan)出現(xian)較(jiao)大(da)的計(ji)量交接(jie)差(cha)，通過對計量系統的(de)排查(cha)，發(fa)現(xian)檢定(ding)時選(xuan)用的是相(xiang)同口徑的Daniel整流(liu)闆，未選用Elster配套(tao)整流(liu)闆(pan)，爲(wei)了确(que)認是(shi)否是(shi)整流(liu)闆的影響(xiang)，利用(yong)移動标(biao)準裝置(zhi)到現場進行了(le)在線(xian)實流測試(shi)，測試結(jie)果(guo)與前檢定結果有較(jiao)大偏差，最(zui)大偏(pian)差爲(wei)0.7%，具體結果(guo)見表(biao)5。

4結論(lun)及建(jian)議
(1)整流闆對天(tian)然氣流體具有整流(liu)效果，可有(you)效提高流(liu)量計計量的(de)精(jing)度，不(bu)同型号(hao)整(zheng)流闆适用不同(tong)類型(xing)的流量(liang)計，不能混用(yong)，混用後會(hui)引入較大的偏(pian)差，偏差最大可(ke)達0.7%。
(2)通過(guo)三(san)維模(mo)拟仿(pang)真(zhen)及流量(liang)計計(ji)量(liang)的(de)數學模型(xing)可分析不(bu)同整流(liu)闆(pan)對流(liu)量計(ji)的影(ying)響量(liang)，通過模拟和大量的試驗(yan)數據(ju)可建(jian)立(li)一(yi)套整(zheng)流闆對流(liu)量計(ji)計量(liang)的(de)修(xiu)正模(mo)型，在(zai)檢定與使(shi)用過程中(zhong)選用(yong)整流闆(pan)不同時(shi)可通過模(mo)型進(jin)行修(xiu)正補(bu)償，同(tong)時可(ke)在.計(ji)量系(xi)統評(ping)定時(shi)通過(guo)該方(fang)法(fa)定(ding)量分析計(ji)量結果的(de)偏差。
(3)建議(yi)流量(liang)計使(shi)用及檢定(ding)時采用相(xiang)同的(de)整流闆，有(you)條件(jian)的場站可(ke)将在(zai)用整流闆與流(liu)量計(ji)整體(ti)送檢(jian)，避免因整(zheng)流闆(pan)選型造成(cheng)計量偏差。

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