[摘(zhai)要]在利(li)用孔闆(pan)流量計(ji) 量裝置(zhi)進行煤(méi)氣流量(liàng)計量時(shí)，管道積(jī)水會改(gai)變孔🐅闆(pǎn)流量計(jì)量裝置(zhì)的幾何(he)特性，從(cong)而影響(xiang)流量計(ji)量💚的準(zhun)确性🔆。文(wen)章通過(guò)分析管(guan)道積水(shui)對孔闆(pǎn)流量計(jì)💛流量方(fāng)程中各(gè)參數的(de)影響，得(de)出管道(dào)積水對(duì)流量計(ji)量産生(shēng)的影響(xiang)，最✊後以(yi)工業上(shang)某實際(ji)✊孔闆流(liu)量計量(liàng)裝置定(ding)期放水(shuǐ)的實🧡驗(yan)數據作(zuo)驗證。
　　被(bei)測介質(zhì)爲濕煤(mei)氣的孔(kǒng)闆流量(liang)計量裝(zhuang)置運行(háng)一段時(shi)間後，拆(chāi)卸孔闆(pan)時，會有(yǒu)水從測(ce)量管道(dao)中流出(chu)來，有時(shi)孔闆上(shàng)🎯遊端面(miàn)還會有(you)積水痕(hen)迹，說明(míng)孔闆上(shang)遊測量(liang)管道中(zhōng)會有積(ji)水。管道(dào)積水，會(hui)改變孔(kong)闆流量(liàng)計量裝(zhuāng)置的幾(ji)⛷️何特性(xing)，從而影(yǐng)響流量(liàng)計量的(de)準确性(xìng)。一般，用(yong)來測量(liàng)濕煤氣(qi)的孔闆(pǎn)流量計(ji)量裝置(zhì)建立在(zài)地面之(zhi)上，而城(cheng)市燃氣(qi)管道敷(fu)設于地(di)下，這樣(yang)，孔闆流(liú)量計量(liàng)裝置高(gao)于城市(shi)燃氣管(guan)道。裝置(zhì)🥵中♍，孔闆(pǎn)上遊測(cè)量管道(dào)較長、煤(méi)氣壓力(lì)☂️較高，下(xia)遊測量(liang)管道較(jiào)短、煤氣(qì)壓力較(jiào)低;孔🥵闆(pǎn)上遊測(ce)量管道(dao)中☔，煤氣(qi)在逼近(jin)孔闆的(de).沖擊壓(yā)力的影(yǐng)響下，易(yì)使孔闆(pǎn)上遊測(ce)量管道(dao)産生積(jī)水。下💯遊(you)測量管(guan)道不易(yi)産生積(ji)水，即使(shi)下遊産(chan)生少量(liang)積水，也(yě)會被流(liú)動的煤(méi)氣挾帶(dai)進入地(dì)下城市(shi)燃氣管(guan)道中✊。因(yīn)此，研究(jiu)管道積(jī)水對流(liu)量計量(liang)的影響(xiang)是十分(fèn)必要的(de)，從工業(yè)實際📱出(chu)發，主要(yao)研究孔(kǒng)闆上遊(yóu)測量管(guǎn)道積水(shuǐ)對流量(liang)計量的(de)影響。
1理(li)論基礎(chǔ)
　　标準孔(kǒng)闆流量(liang)計 是在(zài)已知流(liu)體狀态(tai)、标準孔(kǒng)闆節流(liú)件尺寸(cun)和管道(dào)❓幾♻️何尺(chǐ)寸的條(tiáo)件下，通(tong)過測得(dé)流體流(liu)經孔闆(pan)時，在孔(kǒng)闆前、後(hòu)🐆産生的(de)差壓求(qiú)得流體(tǐ)流量的(de)。該差壓(ya)與流量(liang)之🈲間有(yǒu)确👣定的(de)數值關(guān)系，這關(guān)系即爲(wèi)孔闆流(liú)量計的(de)流🐆量方(fāng)程

　　式中(zhōng):qy爲流經(jīng)孔闆流(liú)量計的(de)流體流(liú)量，m3/s;d爲孔(kǒng)徑，m;C爲流(liú)出系數(shu)，無量綱(gāng);ε爲可膨(peng)脹系數(shù)，無量綱(gāng);β爲直徑(jìng)比，孔☁️徑(jing)d與管道(dào)内徑D之(zhī)比，即β=d/D，無(wú)量綱;Ap爲(wei)孔闆前(qián)、後取壓(ya)孔處被(bei)測流體(ti)的差壓(ya)，Pa;ρ爲流體(tǐ)密度，kg/m3.
　　孔(kong)闆流量(liang)計量裝(zhuāng)置的測(cè)量特性(xing)決定于(yu)裝置的(de)幾何特(te)性和流(liú)體的流(liú)動特性(xìng)日。在流(liu)量測量(liàng)範圍内(nèi)，一定幾(ji)何特性(xing)🈚的孔闆(pan)流量計(ji)量裝置(zhì)，流量與(yǔ)差壓之(zhi)間具有(yǒu).确定的(de)流量關(guan)系式。幾(jǐ)何特性(xìng)改變，流(liu)量關系(xi)随之改(gai)變。
　　孔闆(pan)流量計(jì)量裝置(zhi)在測量(liang)濕煤氣(qi)流量的(de)實際應(yīng)用中，測(ce)量管☁️道(dao)積水，使(shǐ)管道内(nèi)氣體實(shí)際流通(tōng)截面積(ji)減小，裝(zhuang)置的幾(jǐ)何特性(xing)發生了(le)改變，流(liu)量關系(xì)改變。按(àn)照💃安裝(zhuāng)時的流(liu)量關系(xì)式得到(dào)的計量(liang)流量即(ji)流量示(shì)值)與實(shí)際流量(liàng)發生了(le)偏離。這(zhè)種偏離(lí)，正是㊙️所(suo)要問題(tí)。
2分析研(yán)究
2.1管道(dao)積水對(dui)流量方(fāng)程中各(gè)參數的(de)影響
　　由(you)流量方(fāng)程可見(jiàn)，流量q爲(wei)d、C、ε、β、△p和ρ等6個(ge)參數的(de)函數，其(qi)中孔徑(jìng)d爲已🧑🏽‍🤝‍🧑🏻知(zhī)量，受工(gong)作.溫度(du)和材料(liào)熱膨脹(zhang)系數的(de)影響;差(chà)壓Δp是孔(kong)闆流量(liang)計量裝(zhuāng)置實測(cè)量;密度(du)ρ取決于(yú)煤氣⛹🏻‍♀️組(zu)分、工🐅作(zuò)溫度和(he)工作壓(ya)力。可見(jiàn)，d、Δp和ρ值不(bú)受管道(dào)積水的(de)影響，不(bú)🚩予分析(xī)。以下主(zhu)要分析(xī)測量管(guǎn)道積水(shuǐ)對直徑(jìng)比β、可膨(péng)脹系數(shù)ε和流出(chū)系數C的(de)影響♈。
　　通(tōng)過具體(ti)計算，測(ce)量管道(dào)積水對(duì)流量方(fāng)程中用(yòng)于流🤞量(liàng)計🔴算的(de)各參數(shù)産生的(de)影響。已(yi)知某孔(kong)闆流量(liang)計量裝(zhuang)置測量(liàng)管道的(de)直徑D爲(wèi)699.31mm，孔徑d爲(wei)335.382mm。取壓方(fāng)式爲徑(jing)距取壓(ya)。結算狀(zhuàng)态爲:15.5℃，101.671kPa。該(gai)計量裝(zhuāng)置在溫(wen)度t爲35℃、相(xiang)對濕度(du)φ爲100%、壓力(lì)p爲60kPa、差壓(yā)Δp爲9kPa時，直(zhí)徑比β爲(wei)0.479629，可膨脹(zhang)系數ε爲(wei)0.984971，流出系(xì)數C爲0.602500，計(jì)量流量(liang)qv爲38743m3/h。分析(xi)中，以實(shí)際積水(shuǐ)高度h與(yǔ)堰高H之(zhī)比:h/H，表示(shì)管道積(ji)水高度(du)，其中堰(yàn)高H=（D-d)/2=181.981mm。
(1)管道(dào)積水對(duì)直徑比(bǐ)的影響(xiang)
　　孔闆流(liú)量計量(liàng)裝置測(ce)量管道(dao)中的積(jī)水是柔(rou)性的，在(zai)煤🔱氣📧壓(yā)力的作(zuo)用下，管(guǎn)道内積(ji)水面會(huì)發生一(yī)定的彎(wān)曲。由于(yú)管道内(nei)煤氣壓(yā)力較低(di)，可忽略(lue)因氣體(ti)壓力而(ér)♉引起的(de)積水面(mian)的微小(xiao)弧度，認(rèn)爲積水(shuǐ)面爲平(ping)面。隻要(yào)積水高(gāo)度一定(ding)即圖🚩1中(zhong)陰影部(bù)分面積(jī)一😄定)，就(jiu)能确定(ding)氣體流(liu)通截♈面(mian)積。因此(cǐ)，選用與(yǔ)氣體流(liu)通截面(mian)積相同(tóng)面積的(de)圓的直(zhí)🔞徑作爲(wèi)等效直(zhí)🤟徑，以積(jī)水高度(dù)表示管(guǎn)道積水(shuǐ)後氣體(ti)流通截(jié)面積。如(ru)圖1爲管(guan)道截面(mian)示意圖(tu)，陰影部(bù)分爲積(ji)水。經❌計(jì)算得到(dao)管道積(jī)水後，等(deng)效直徑(jìng)比β爲:

式(shi)中:β′爲管(guan)道積水(shuǐ)後，等效(xiào)直徑比(bǐ)，無量綱(gang);d爲孔徑(jing)，m;D爲測🚩量(liàng)管道直(zhi)🔞徑，m;h爲積(ji)水高度(dù)，m。
公式2)是(shì)在測量(liàng)管道積(jī)水時，等(děng)效直徑(jing)比的計(jì)算公式(shì)。積水高(gāo)🤞度☀️與等(deng)效直徑(jìng)比的變(bian)化關系(xì)如圖2。
　　圖(tu)2可見:當(dāng)積水高(gao)度爲堰(yàn)高的10%時(shi)，等效直(zhí)徑比增(zēng)大0.3553%;積水(shuǐ)高度爲(wèi)堰高的(de)20%時，等效(xiào)直徑比(bi)增大1.007%;積(ji)水高度(du)爲堰💛高(gāo)的50%時，等(deng)效直徑(jing)比增大(da)4.058%。因此，管(guan)道積水(shuǐ)後，等❤️效(xiào)直徑比(bǐ)增大;積(ji)水高度(du)越高💋，等(deng)效直🌈徑(jìng)比增大(da)越顯著(zhe)。

式(shi)中:p1、p2爲孔(kong)闆前、後(hòu)取壓孔(kong)處被測(ce)流體的(de)壓力，Pa。

管(guǎn)道積水(shui)高度與(yu)可膨脹(zhàng)系數的(de)變化關(guan)系見圖(tu)3。可知🌈:管(guan)🐅道積水(shuǐ)使可膨(péng)脹系數(shù)減小，并(bìng)且影響(xiang)很小。
（3)管(guǎn)道積水(shuǐ)對流出(chu)系數的(de)影響
　　國(guo)内外有(you)關資料(liào)對于孔(kǒng)闆在實(shí)際應用(yong)中産生(sheng)的偏離(lí)标準的(de)程度，皆(jie)用流出(chū)系數的(de)偏差來(lai)衡量甲(jiǎ)。孔闆前(qián)管道積(ji)水會改(gai)變流出(chu)系數目(mu)，下面看(kàn)一下管(guǎn)道積水(shui)對流出(chū)系數的(de)影響。
IS05167-2006推(tuī)薦流出(chu)系數的(de)計算公(gong)式采用(yong)裏德-哈(ha)利斯/加(jia)拉💋赫公(gong)式:4

　　Re,爲管(guan)道雷諾(nuo)數，無量(liàng)綱;L爲孔(kǒng)闆上遊(yóu)端面到(dao)上遊取(qu)🌈壓口的(de)距離💚除(chú)以管道(dao)直徑得(dé)出的商(shāng)，無量綱(gāng);認爲孔(kǒng)闆下遊(yóu)端面🔴到(dao)下遊取(qu)壓口的(de)距離除(chu)以管道(dao)直徑得(dé)出的商(shang)，無量綱(gang)。
　　計算管(guan)道積水(shui)後的實(shí)際流出(chū)系數和(he)實際流(liu)量時，應(ying)以等♉效(xiao)直徑比(bi)β′代替直(zhí)徑比β、以(yi)實際可(kě)膨脹系(xì)數♍ε′代替(ti)可膨脹(zhang)系數ε′，可(kě)求出管(guan)道積水(shuǐ)後相應(yīng)的C′和q′V值(zhí)🌈。如圖4爲(wei)積水高(gao)度對流(liu)出系數(shu)的影響(xiǎng)。

　　圖4可見(jian):積水高(gao)度爲堰(yàn)高的10%時(shí)，實際流(liú)出系數(shu)增加0.0102%;積(jī)水🐅高度(dù)爲堰高(gao)的20%時，實(shi)際流出(chu)系數增(zēng)加0.0289%;積水(shui)高✍️度爲(wèi)堰高的(de)50%時，實際(jì)流出系(xi)數增加(jiā)0.1182%。因此，孔(kǒng)闆上遊(yóu)測量管(guǎn)道積水(shuǐ)後，實際(ji)流出系(xi)數增大(dà)🌍。積水高(gāo)度越高(gāo)，實際流(liú)出系數(shu)增💜大越(yuè)顯著🔆，呈(cheng)現近似(sì)👅正向二(èr)次函數(shu)的關系(xì)⭕。
2.2管道積(ji)水對流(liú)量計量(liàng)的影響(xiǎng)
　　在分析(xi)了管道(dào)積水對(duì)直徑比(bi)、可膨脹(zhang)系數和(hé)流出系(xi)數等🈲參(cān)🙇‍♀️數的影(ying)響之後(hòu)，來看一(yi)看測量(liang)管道積(jī)水對流(liú)🌈量計量(liang)的影響(xiǎng)。将管道(dao)積水後(hòu)的各參(can)數實際(jì)值分别(bié)代入流(liú)❗量方程(chéng)，求出管(guan)道積水(shui)後的實(shi)際流量(liang)，并将其(qi)與計量(liàng)流量流(liu)量示值(zhí))作比較(jiao)。
　　圖5爲管(guan)道積水(shui)後，對于(yú)不同的(de)積水高(gāo)度，實際(ji)流量與(yǔ)計量流(liú)量(流量(liang)示值)的(de)關系。圖(tu)中δq=(q′-q)/q×100%，其中(zhong):q′爲管道(dào)積水時(shi)的實際(ji)流量，q爲(wei)流量示(shì)值。

由圖5可(kě)見:
(1)測量(liang)管道積(jī)水後，實(shi)際流量(liang)大于計(ji)量流量(liang)流量示(shi)值)。也就(jiù)是說，與(yu)實際流(liú)量相比(bi)計量流(liu)量偏小(xiǎo)。
(2)在計量(liàng)流量流(liu)量示值(zhi))不變的(de)情況下(xià)，實際流(liu)量随管(guǎn)道✏️積水(shuǐ)✨高度的(de)升高而(er)增大。積(ji)水高度(du)越高，實(shí)際流量(liàng)🔞增大越(yue)顯著，亦(yi)呈現近(jin)似正向(xiang)二次函(han)數的關(guan)🈲系。當積(ji)水高度(dù)👅爲堰高(gao)的10%時，實(shí)際流量(liàng)增大0.0492%;積(jī)水高度(du)爲堰高(gāo)☂️的20%時，實(shi)際流量(liang)增大0.1395%;積(ji)水高度(dù)♌爲堰高(gao)的㊙️50%時，實(shi)際流量(liàng)☔增大0.5912%。.
　　當(dang)計量流(liú)量爲38743m'/h，管(guǎn)道積水(shui)高度爲(wèi)堰高的(de)50%時，實際(jì)流☎️量與(yu)計量流(liu)量的偏(piān)差爲0.5912%，一(yi)年以365天(tiān)計，實際(ji)流量增(zēng)大了❄️200m3因(yin)此，在貿(mao)易結🔞算(suàn)中，管道(dao)積水對(duì)流量的(de)影響是(shi)不容忽(hu)視的⛱️。
3實(shí)際數據(ju)
　　爲驗證(zhèng)理論計(jì)算結果(guo)，對某實(shí)際運行(háng)中的人(rén)工 煤氣(qì)孔闆流(liú)量計 量(liàng)裝置定(ding)期放水(shui)，将放水(shuǐ)前、後的(de)計量流(liu)量作對(duì)比。先将(jiang)由于用(yòng)氣或供(gong)氣量發(fā)生變化(hua)，造成有(yǒu)明顯變(bian)化或波(bō)動💚的流(liú)量數據(jù)予以剔(ti)除，對穩(wen)定運行(hang)工況🔞下(xià)，放水前(qián)、後計量(liàng)流量的(de)變化進(jìn)行分㊙️析(xī)。表1中所(suǒ)取數據(ju)爲:穩定(ding)的運行(hang)🛀工沉下(xia)，放水前(qian)、後各10min的(de)平均時(shí)流量。
　　由(you)表1可見(jiàn):在穩定(ding)的運行(háng)工況下(xià)，放水後(hou)計量流(liu)量🌈大于(yú)☁️放水前(qián)的計量(liang)流量。這(zhe)表明:測(cè)量管道(dao)積水使(shǐ)流量示(shì)值小于(yu)實際流(liu)量⭐。由于(yu)這些數(shu)據是孔(kong)闆流量(liàng)計量🔴裝(zhuāng)置實際(ji)運行🤞時(shi)采集的(de)流量數(shu)據，該數(shu)據或多(duō)或少會(hui)受到環(huan)境或用(yòng)戶的影(ying)響，但至(zhì)少可以(yi)🍉說明:測(cè)量管道(dào)積水使(shǐ)計量流(liú)量即流(liu)量示值(zhi))小于💜實(shi)際流量(liàng)。

4結論
　　綜(zōng)上可知(zhī)，測量管(guan)道積水(shuǐ)會導緻(zhì)計量流(liú)量流量(liang)示💜值)減(jiǎn)小，随積(ji)水高度(dù)的升高(gao)，計量流(liú)量與實(shi)際流量(liang)之間偏(pian)離程度(du)增大。貿(mào)易結算(suàn)中，管道(dao)積水對(dui)流量計(ji)量的影(yǐng)響是不(bu)容忽視(shi)的。實際(jì)應用中(zhōng)，應特别(bié)注意定(ding)期排水(shui)。由于管(guǎn)道積水(shuǐ)對流量(liàng)計量的(de)影響是(shi)同一方(fāng)向的，因(yīn)此可考(kǎo)慮對管(guǎn)道積水(shui)引入的(de)流量誤(wù)差予以(yǐ)修正，假(jia)定測量(liàng)管道以(yi)相同速(su)率積水(shui)，根🤟據排(pai)水周期(qī)及積水(shuǐ)量，對📱未(wei)來的流(liú)🏒量影響(xiang)值進行(háng)預測或(huò)補償。另(ling)外，孔闆(pan)流量計(jì)量裝置(zhi)适用于(yú)單相穩(wěn)定流，基(ji)于單相(xiang)穩定🈲流(liu)的前提(ti)下給出(chu)了管道(dao)積✌️水對(duì)流量計(ji)量影響(xiǎng)的結論(lun)。有時，管(guǎn)道的積(jī)水會導(dǎo)緻氣體(tǐ)流動過(guo)程中形(xíng)成脈動(dòng)流，脈動(dong)流對流(liú)量計量(liang)的影響(xiang)不在範(fan)圍之内(nei)。

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