[摘要]在利(lì)用孔闆流量計(jì) 量裝置進行煤(mei)氣流量計量時(shi)，管道積水會改(gai)變孔闆流量計(jì)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻裝置的幾何(he)特性，從而影響(xiǎng)流量計量的準(zhun)确性。文章通過(guo)分析管道積水(shuǐ)對孔闆流量計(ji)流量方程中各(ge)參數的影響，得(de)出管道積水對(duì)流量計量産生(sheng)的影響，最🆚後以(yi)工業上某實際(jì)孔闆流量計量(liang)裝置定🌐期放水(shuǐ)的實✨驗數據作(zuò)驗證。
　　被測介質(zhi)爲濕煤氣的孔(kǒng)闆流量計量裝(zhuang)置運行一段時(shí)間後🧡，拆卸孔闆(pan)時，會有水從測(ce)量管道中流出(chū)來，有時孔闆上(shàng)遊端面還💃🏻會有(yǒu)積水痕迹，說明(míng)孔闆上遊測量(liang)管道⁉️中會有積(jī)水。管道積水，會(huì)改變孔闆流量(liang)計量裝置的幾(jǐ)何特性，從而影(yǐng)響流量計量的(de)準确性。一般，用(yong)來測量濕🐆煤氣(qi)的孔闆流量計(ji)量裝置建立在(zai)地面🌈之上，而城(chéng)市燃氣管道敷(fū)設于地下，這樣(yàng)，孔闆流量計量(liang)裝置高于城市(shi)燃氣管道。裝置(zhì)中✂️，孔闆上遊測(ce)量管🐆道較長、煤(mei)氣壓力較高，下(xia)遊測量管道較(jiào)短、煤氣壓力較(jiào)低;孔闆上遊測(cè)量管道中，煤氣(qi)在逼近孔闆的(de).沖擊壓力的影(yǐng)響下🤞，易使孔闆(pan)♉上遊測量管道(dào)産生積水。下遊(yóu)測量管道不易(yi)産生積水，即使(shi)下遊産生少量(liàng)積水，也🔅會被流(liú)動的煤氣挾帶(dai)進入地下城市(shi)燃氣管道中。因(yin)此，研究管道積(ji)水對流量計量(liang)的影響是十分(fen)必要的，從工業(yè)實際出發，主要(yào)研究孔闆上遊(you)測量管道積水(shui)對流量計量的(de)㊙️影響。
1理論基礎(chu)
　　标準孔闆流量(liang)計 是在已知流(liu)體狀态、标準孔(kong)闆節流件尺寸(cun)和管道幾何尺(chi)寸的條件下，通(tong)過測得流體流(liu)經孔闆時，在孔(kong)闆🔴前、後産生的(de)差🌈壓求得流體(ti)流量的。該差壓(yā)與流量之間有(yǒu)确定的數🌈值關(guan)系，這關系即爲(wei)孔闆流🤩量計的(de)流量方程

　　式中(zhōng):qy爲流經孔闆流(liu)量計的流體流(liu)量，m3/s;d爲孔徑，m;C爲流(liu)出系💰數，無量綱(gāng);ε爲可膨脹系數(shù)，無量綱;β爲直徑(jìng)比，孔💰徑d與管道(dao)内徑㊙️D之比，即β=d/D，無(wu)量綱;Ap爲孔闆前(qián)、後取壓孔處被(bèi)測流體的差壓(ya)，Pa;ρ爲💯流體密度，kg/m3.
　　孔(kǒng)闆流量計量裝(zhuāng)置的測量特性(xìng)決定于裝置的(de)幾何特性🔞和流(liu)體的流動特性(xìng)日。在流量測量(liàng)範圍内，一定幾(ji)何特性的孔闆(pǎn)流量計量裝置(zhi)，流量與差壓之(zhi)間具有.确定🎯的(de)流量關系式。幾(ji)何特性改變，流(liu)量關系随之改(gǎi)變。
　　孔闆流量計(ji)量裝置在測量(liàng)濕煤氣流量的(de)實際應用中💔，測(ce)量管道積水，使(shǐ)管道内氣體實(shi)際流通截面積(ji)減小，裝置的幾(ji)何特性發生了(le)改變，流量關系(xi)改變。按照安裝(zhuang)時的流量👌關系(xì)式🛀🏻得到的計量(liàng)流量即流量示(shì)值)與實際流量(liang)發生了偏離。這(zhè)種偏離，正是所(suǒ)要問題。
2分析研(yan)究
2.1管道積水對(duì)流量方程中各(ge)參數的影響
　　由(yóu)流量方程可見(jian)，流量q爲d、C、ε、β、△p和ρ等6個(ge)參數的函數，其(qí)中孔徑d爲已知(zhī)量，受工作.溫度(du)和材料熱膨脹(zhàng)系數的✂️影響;差(chà)壓Δp是孔🔞闆流量(liàng)計量裝置實測(ce)量;密度ρ取決于(yú)煤氣組分、工作(zuò)溫度和工作壓(ya)力。可見，d、Δp和ρ值不(bu)受管道積水的(de)影響，不予分析(xī)。以下主要分析(xī)測量管🍓道積水(shuǐ)對直徑比β、可膨(peng)脹系數ε和流出(chū)系數C的影響。
　　通(tong)過具體計算，測(cè)量管道積水對(duì)流量方程中用(yong)于流量計🐅算的(de)各參數産生的(de)影響。已知某孔(kǒng)闆流量🤞計量裝(zhuāng)置測量管道的(de)直🏃‍♀️徑D爲699.31mm，孔徑d爲(wèi)335.382mm。取壓方式爲👣徑(jing)距取🛀🏻壓。結算🔞狀(zhuang)态爲📐:15.5℃，101.671kPa。該計量🌈裝(zhuang)置在溫度t爲35℃、相(xiàng)對濕度φ爲100%、壓力(lì)p爲60kPa、差壓Δp爲9kPa時，直(zhi)徑比β爲0.479629，可膨脹(zhàng)系數ε爲🌈0.984971，流出系(xì)數C爲0.602500，計量流量(liàng)qv爲38743m3/h。分析中，以實(shi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻際積水高度h與(yu)堰高H之比:h/H，表示(shi)管道積水高度(du)，其中堰高H=（D-d)/2=181.981mm。
(1)管道(dào)積水對直徑比(bǐ)的影響
　　孔闆流(liú)量計量裝置測(ce)量管道中的積(ji)水是柔性的，在(zài)🌍煤氣🧑🏽‍🤝‍🧑🏻壓力🙇‍♀️的作(zuò)用下，管道内積(ji)水面會發生一(yi)定的彎曲。由于(yú)管道内♉煤氣壓(ya)力較低，可忽略(lue)因氣體壓力而(ér)引起的積水面(miàn)的微小弧度，認(rèn)🙇🏻爲積水面爲平(ping)面。隻要積水高(gāo)度一定即圖1中(zhōng)陰影部📧分面積(ji)一定)，就能确定(dìng)氣體流通截面(miàn)積。因此，選用與(yǔ)氣體流✨通截面(miàn)積相同面積的(de)圓的直徑作爲(wei)等效直徑，以積(ji)水高度表示管(guan)道積水🌐後氣體(ti)流通截面積。如(ru)圖1爲管道截面(miàn)示意圖🌈，陰影部(bu)分爲積水。經計(jì)算得到管道積(ji)水後，等效直徑(jing)比β爲:

式中:β′爲管(guǎn)道積水後，等效(xiào)直徑比，無量綱(gāng);d爲孔徑，m;D爲測量(liàng)管道直徑，m;h爲積(jī)水高度，m。
公式2)是(shì)在測量管道積(jī)水時，等效直徑(jìng)比的計算公式(shì)。積水🤩高⛹🏻‍♀️度與等(děng)效直徑比的變(bian)化關系如圖2。
　　圖(tú)2可見:當積水高(gao)度爲堰高的10%時(shi)，等效直徑比增(zeng)大0.3553%;積❓水✔️高度🔆爲(wei)堰高的20%時，等效(xiào)直徑比增大1.007%;積(jī)水高度爲堰高(gāo)的50%時，等效直徑(jìng)比增大4.058%。因此，管(guan)道積水後，等效(xiao)直徑比增大;積(ji)水高度越高㊙️，等(deng)效直🔴徑比增大(dà)越顯著。

式(shi)中:p1、p2爲孔闆前、後(hou)取壓孔處被測(cè)流體的壓力，Pa。

管(guǎn)道積水高度與(yu)可膨脹系數的(de)變化關系見圖(tú)3。可㊙️知:管道🈚積水(shui)使可膨脹系數(shu)減小，并且影響(xiǎng)很小。
（3)管道積水(shuǐ)對流出系數的(de)影響
　　國内外有(you)關資料對于孔(kǒng)闆在實際應用(yong)中産生的偏離(lí)标準的程度，皆(jiē)用流出系數的(de)偏差來衡量甲(jia)。孔闆前管🔴道積(jī)水會改變流出(chu)系數目，下面看(kàn)一下管道積❗水(shui)對流🤩出系數的(de)影響✊。
IS05167-2006推薦流出(chu)系數的計算公(gong)式采用裏德-哈(ha)利斯/加拉赫公(gong)式:4

　　Re,爲管道雷諾(nuo)數，無量綱;L爲孔(kong)闆上遊端面到(dao)上遊取壓口的(de)距離除以管道(dao)直徑得出的商(shang)，無量綱;認爲🥵孔(kong)闆下遊端面✉️到(dào)下遊取♌壓口的(de)距離除以管道(dao)直徑得出的商(shang)，無量綱。
　　計算管(guǎn)道積水後的實(shi)際流出系數和(hé)實際流量時，應(ying)以等🔴效直🛀🏻徑比(bi)β′代替直徑比β、以(yǐ)實際可膨脹系(xì)數ε′代替可膨脹(zhang)系數ε′，可求出管(guǎn)道積水後相應(yīng)的C′和q′V值。如圖4爲(wèi)積水高🥰度對流(liú)出系數的影響(xiǎng)㊙️。

　　圖4可見:積水高(gao)度爲堰高的10%時(shí)，實際流出系數(shù)增加👉0.0102%;積水高⛱️度(du)爲堰高的20%時，實(shi)際流出系數增(zeng)加0.0289%;積水高度爲(wei)堰高🌏的50%時🔞，實際(ji)流出系數增加(jiā)0.1182%。因此，孔闆上遊(yóu)測量管🏃🏻‍♂️道積水(shui)後，實際流出系(xi)數增大。積水高(gao)度越高，實際流(liu)🤞出系數增🌏大越(yuè)顯著👌，呈現近似(sì)✊正向二次函數(shù)的關系。
2.2管道積(ji)水對流量計量(liang)的影響
　　在分析(xi)了管道積水對(duì)直徑比、可膨脹(zhàng)系數和流出‼️系(xi)數🔞等參🆚數的影(ying)響之後，來看一(yi)看測量管道積(ji)水對流🔴量計量(liang)的影響✔️。将管道(dao)積水後的各參(cān)數實際‼️值分别(bié)代入流量方程(chéng)，求出管道積水(shui)後的實際流量(liang)，并将其♻️與計量(liàng)流量流量示🔞值(zhí))作比較🚶。
　　圖5爲管(guǎn)道積水後，對于(yú)不同的積水高(gao)度，實際流量與(yu)🐕計量流量(流量(liàng)示值)的關系。圖(tú)中δq=(q′-q)/q×100%，其中:q′爲管道(dào)積水時的實🌈際(jì)流🤩量，q爲🌈流量示(shì)值。

由圖5可見:
(1)測量(liang)管道積水後，實(shi)際流量大于計(jì)量流量流量示(shi)值㊙️)。也就是說，與(yu)實際流量相比(bǐ)計量流量偏小(xiao)。
(2)在計量流量流(liu)量示值)不變的(de)情況下，實際流(liu)量随管道積水(shui)高🛀度的升高而(ér)增大。積水高度(dù)越高，實際流量(liang)🈲增大越顯著，亦(yì)呈現近似正向(xiang)二次函數的關(guan)系。當積水高度(dù)爲堰高的10%時，實(shí)際流量增大0.0492%;積(ji)水高⛱️度爲堰高(gāo)的20%時，實際❤️流量(liang)增大🤟0.1395%;積水高度(dù)爲堰高的50%時，實(shí)際流量增大0.5912%。.
　　當(dāng)計量流量爲38743m'/h，管(guǎn)道積水高度爲(wèi)堰高的50%時，實際(ji)流🥰量與計量⭐流(liu)量的偏差爲0.5912%，一(yi)年以365天計，實際(ji)流量增大了200m3因(yīn)此，在貿易結算(suan)中，管道積水對(dui)流量的影響是(shi)不容忽視的。
3實(shi)際數據
　　爲驗證(zhèng)理論計算結果(guǒ)，對某實際運行(hang)中的人工 煤氣(qi)孔闆流量計 量(liang)裝置定期放水(shui)，将放水前、後的(de)計量流量作對(duì)比👈。先将由于用(yong)氣或供氣量發(fā)生變化，造成有(you)明顯變化或波(bō)動🙇🏻的流量數據(jù)予以剔除，對穩(wen)定運行工況下(xià)，放水前、後計量(liang)流量的變化進(jin)行分析。表1中所(suǒ)取數據爲:穩🌐定(ding)的運行工沉下(xià)，放水前、後各10min的(de)平均時流量。
　　由(yóu)表1可見:在穩定(dìng)的運行工況下(xia)，放水後計量流(liu)量大于放水前(qián)的計量流量。這(zhe)表明:測量管道(dao)積水使流量示(shi)值👨‍❤️‍👨小于實際流(liu)量。由于這些數(shù)據是孔闆流量(liang)計量裝置實🧑🏾‍🤝‍🧑🏼際(jì)運行時采集的(de)流量數據，該數(shù)據或多或少會(hui)受到環境或用(yong)戶的影響，但至(zhi)少可以😍說明:測(cè)量管道積水使(shi)計量流量即流(liú)量示值)小于實(shi)際流量。

4結論
　　綜(zong)上可知，測量管(guan)道積水會導緻(zhi)計量流量流量(liàng)示值)減小，随🔅積(jī)水高度的升高(gāo)，計量流量與實(shí)際流量之間偏(piān)離程度增大。貿(mào)易結算中，管道(dao)積水對流量計(jì)量的影響是不(bu)容忽視的。實際(jì)應用中，應特别(bie)注🏃🏻意定期排💰水(shui)。由于管道積水(shuǐ)對流量計量的(de)影響是同一方(fang)向的🔅，因此可考(kao)慮對管道積水(shui)引入的流量誤(wù)差予以修正，假(jiǎ)定測量管道以(yǐ)相同速率積水(shuǐ)，根據排水周🤟期(qī)及積水量，對未(wèi)來的流量影響(xiang)值進行預測或(huo)補償。另外，孔🔞闆(pǎn)流量計量裝置(zhi)适用于單相穩(wen)定流，基于單相(xiàng)穩定流的前提(ti)下給出了管道(dào)積水對流量計(ji)量影響的結論(lùn)。有時，管道的積(ji)水會導緻氣體(ti)流動過程中形(xíng)成脈動流，脈動(dòng)流對流量計量(liàng)的影響不在範(fàn)圍之内🍉。

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