摘要(yao):針對天(tian)然氣回(hui)流工況(kuang)對孔闆(pan)流量計(ji) 上下遊(you)截面壓(ya)力的影(ying)響問題(ti)，依據現(xian)場數據(ju)，采用solidworks軟(ruan)件建立(li)DN150标準孔(kong)闆流量(liang)計幾何(he)模型，基(ji)于CFD軟件(jian)對此狀(zhuang)态下孔(kong)闆💚流量(liang)💃🏻計内部(bu)流場進(jin)行數值(zhi)模拟分(fen)析。研究(jiu)發現:管(guan)👉内天然(ran)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻氣回流(liu)工況越(yue)嚴重，對(dui)孔闆流(liu)量計上(shang)下遊截(jie)面壓力(li)變化影(ying)響越大(da)。随着管(guan)輸量的(de)增加，回(hui)流程度(du)逐漸平(ping)緩，孔闆(pan)處流動(dong)幾乎不(bu)受上遊(you)回流🔅渦(wo)💛旋的影(ying)響，上下(xia)遊截面(mian)壓力變(bian)化幅度(du)較爲穩(wen)定，對孔(kong)闆流量(liang)計精度(du)影響也(ye)随之降(jiang)低。
　　目前(qian)，孔闆流(liu)量計相(xiang)對于其(qi)它流量(liang)計具有(you)結構簡(jian)🌏單、耐🤟用(yong)可靠和(he)維修便(bian)利等優(you)勢，已經(jing)成爲天(tian)然氣行(hang)業使用(yong)最頻繁(fan)的--種流(liu)量計量(liang)設備。但(dan)是在城(cheng)市天然(ran)氣配送(song)管網中(zhong)，客戶用(yong)氣量差(cha)異無法(fa)消除田(tian)。尤其在(zai)用氣高(gao)峰期，輸(shu)氣站内(nei)彙管相(xiang)連的各(ge)供氣🤟支(zhi)路相互(hu)影響最(zui)爲嚴重(zhong)。主要體(ti)現在:由(you)于大流(liu)量供氣(qi)支路的(de)管輸量(liang)遠遠高(gao)于小流(liu)量供氣(qi)支☔路的(de)管輸量(liang)，在彙管(guan)的特殊(shu)構造下(xia)，導緻大(da)流量供(gong)氣支路(lu)在輸氣(qi)過程中(zhong)會迫使(shi)小流量(liang)供氣支(zhi)路在彙(hui)管♋連接(jie)處發生(sheng)天然氣(qi)回🔞流工(gong)況，造成(cheng)管内天(tian)然氣流(liu)動工況(kuang)不穩定(ding)，渦旋加(jia)劇。從而(er)影響與(yu)小流量(liang)供氣👌支(zhi)路相連(lian)的孔闆(pan)流量計(ji)㊙️上下遊(you)壓力，瞬(shun)間出現(xian)壓🈲力波(bo)👈動，計量(liang)精度降(jiang)低，無法(fa)較好的(de)完成計(ji)量任務(wu)。本文依(yi)據某輸(shu)氣站供(gong)氣支路(lu)發生天(tian)然氣回(hui)流工況(kuang)的現場(chang)數據，基(ji)于CFD軟件(jian)4，對回流(liu)狀态下(xia)的孔闆(pan)流量計(ji)内部流(liu)場進行(hang)系統分(fen)析，得到(dao)不❌同天(tian)然氣回(hui)流工況(kuang)對孔闆(pan)流量計(ji)上下遊(you)壓力的(de)影響規(gui)律，同🛀時(shi)提出較(jiao)爲合理(li)的解決(jue)方案。
1模(mo)型建立(li)
　　孔闆流(liu)量計計(ji)量原理(li)如圖1所(suo)示。孔闆(pan)前後取(qu)截面1和(he)2,根據兩(liang)🌍截面壓(ya)差換算(suan)出某一(yi)時刻天(tian)然氣流(liu)量。

　　本文(wen)使用DN150标(biao)準孔闆(pan)流量計(ji)幾何尺(chi)寸，采用(yong)solidworks軟件建(jian)立三🌍維(wei)實體模(mo)型，利用(yong)ICEM-CFD軟件劃(hua)分網格(ge)，壁面設(she)置4層邊(bian)界層，比(bi)例爲💘1.0。整(zheng)體網格(ge)劃分在(zai)保證計(ji)算精度(du)的前提(ti)下，盡量(liang)提高計(ji)算效率(lü)。選取結(jie)構🧑🏾‍🤝‍🧑🏼化網(wang)格劃分(fen)并在孔(kong)闆與管(guan)道連接(jie)處作加(jia)密處理(li)，最終得(de)到計算(suan)網格如(ru)圖2所示(shi)。
 
　　基于Fluent-CFD軟(ruan)件，邊界(jie)條件爲(wei)(velocity-inlet)入口,值(zhi)取10m/s，和(outlow)出(chu)口，采用(yong)RANS氣體狀(zhuang)态🐅方程(cheng)💰，RNGk-ε湍流模(mo)型，對流(liu)離散格(ge)式爲2階(jie)迎風格(ge)式，算法(fa)采用耦(ou)合求解(jie)。從而💛數(shu)值求解(jie)天然氣(qi)回流狀(zhuang)🌍态下孔(kong)闆流量(liang)計内部(bu)流動特(te)征。
2計算(suan)分析
　　某(mou)輸氣站(zhan)供氣實(shi)況發現(xian)，由于彙(hui)管結構(gou)的影響(xiang)因💃🏻素，當(dang)小流量(liang)供氣支(zhi)路管輸(shu)量占比(bi)總流量(liang)10%時，必然(ran)産生回(hui)流工況(kuang)且管🙇🏻輸(shu)量越小(xiao)回流程(cheng)度越嚴(yan)重。因此(ci)分析‼️小(xiao)流量供(gong)氣支路(lu)管輸💞量(liang)分别占(zhan)比總流(liu)量2%、4%、6%、8%、10%時，天(tian)然氣🔴回(hui)流工況(kuang)對孔闆(pan)流♈量計(ji)上下遊(you)截面壓(ya)🌏力的影(ying)響程度(du)。經計算(suan)得到不(bu)同輸量(liang)下孔闆(pan)流量計(ji)，上下遊(you)截🔆面壓(ya)力随軸(zhou)線距🚶離(li)的變化(hua)，如圖3所(suo)示。
 
　　由圖(tu)3可知，一(yi)開始，天(tian)然氣回(hui)流工況(kuang)明顯，通(tong)過孔闆(pan)流量計(ji)的天然(ran)氣流量(liang)很小，流(liu)速很低(di)，導緻孔(kong)闆流量(liang)計♉上下(xia)遊截面(mian)處形成(cheng)渦旋，壓(ya)力變化(hua)幅度較(jiao)大，流動(dong)極不均(jun)勻。當管(guan)輸量爲(wei)2%時，孔闆(pan)流量計(ji)上下遊(you)截面壓(ya)力随軸(zhou)線距離(li)變化程(cheng)度尤爲(wei)劇烈。随(sui)着管🈚輸(shu)量逐漸(jian)增加，孔(kong)闆處的(de)流動逐(zhu)漸變得(de)較爲均(jun)勻，但仍(reng)然受到(dao)上🐉遊回(hui)流渦旋(xuan)的影響(xiang)，直接導(dao)緻孔闆(pan)流量計(ji)入口和(he)出🎯口截(jie)面壓力(li)随軸線(xian)距離變(bian)化幅度(du)較大。當(dang)流量接(jie)近🏃‍♂️臨界(jie)值時，孔(kong)闆處的(de)流動逐(zhu)漸變得(de)均勻，孔(kong)闆流量(liang)計入口(kou)和出口(kou)截面的(de)壓力變(bian)🈲化幅度(du)較爲穩(wen)定⭐，幾乎(hu)不受，上(shang)遊回流(liu)渦旋的(de)影響。
3結(jie)論
　　研究(jiu)發現，随(sui)着管内(nei)天然氣(qi)回流工(gong)況越嚴(yan)重，對孔(kong)闆流量(liang)計上下(xia)遊壓力(li)變化影(ying)響程度(du)加劇，進(jin)而對☁️孔(kong)闆流量(liang)計計量(liang)精度影(ying)響也越(yue)大。随着(zhe)管輸量(liang)上🤞升，管(guan)内天然(ran)氣回流(liu)工況趨(qu)于平緩(huan)，對孔闆(pan)流量計(ji)上下遊(you)壓力變(bian)化影響(xiang)程度逐(zhu)漸降低(di)，孔闆流(liu)量計計(ji)量誤差(cha)迅速減(jian)小。因此(ci)，建議在(zai)城市💘天(tian)然氣配(pei)送❄️管網(wang)中的小(xiao)流量供(gong)氣支路(lu)上遊單(dan)獨安裝(zhuang)調♋壓閥(fa)或止回(hui)閥，可以(yi)較好的(de)阻止天(tian)然氣回(hui)流工況(kuang)的發生(sheng)，從而較(jiao)大程度(du)上降低(di)對孔闆(pan)流量計(ji).上下遊(you)截面壓(ya)力變化(hua)的影響(xiang)，提高計(ji)量精度(du)。

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