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                研究了回气对孔板流量计上游和下游压力的影响

                时间:2021-12-11
                研究了回气对孔板流量计上游和下游压力的影响。
                文摘:针对天然气回流情况对孔板流量计上游和下游段压力的影响,根据现场资料,采用solidworks软件建立了DN150标准孔板流量计的几何模型,并在CFD软件的基础上对孔板流量计内部流场进行数值模拟分析。结果表明,天然气在管道回流情况越严重,孔板流量计上游、下游段压力变化的影响越大。当管输出量增大时,回流程度变平,孔板流动基本不受上游回流涡旋的影响,上游段压力变化较为稳定,对孔板流量的影响较小。
                孔板式流量计具有结构简单、寿命长、可靠性高、维修方便等特点,是天然气工业中常用的流量计量装置。而城市燃气管网用户用气量差异不能消除3。尤其在用气高峰期间,输气站与汇管连接的供气支路相互影响严重。其主要表现在:大流量供气支路输送能力比小供气支路输送能力高得多,这种输送方式具有独特的汇流结构,大流道的供气支路在输气过程中,会迫使小流量供气支在汇管连接处出现回气现象。天然气在管道中的流动造成工况不稳定,涡旋加剧。因此影响孔板流量计与小流量供气支连接,并在上游上游产生压力波动,使计量精度下降,不能较好地完成计量任务。针对某输气站供气支路发生回气工况的现场数据CFD软件4,系统地分析了回水条件下孔板流场,得到了不同孔板流量计上下游压力的影响,并提出更为合理的解决方案。
                1.建模。
                孔面板流量计的计量原理见图1??浊?、后取横断面1和2,并根据两断面的压差换算到一定时间的天然气流量。
                利用DN150标准孔板流量计的几何尺寸,用solidworks软件对三维实体进行建模,用ICEM-CFD软件对流场进行网格划分,在墙面上设置4层边界层,其比例为1.0。整个网格划分应在保证计算精度的前提下,尽量提高计算效率。选取了结构化网格划分,加密孔板和管线之间的连接,最后生成计算网格,如图2所示。
                根据Fluent-CFD软件,边界条件为(velocity-inlet)入口,数值为10m/s和(outflow)出口,RANS气态方程,RNGK-霹雳湍流模型对流型离散格式是2阶迎风格式,对其进行耦合求解。为此,对孔板流量计内流场进行了数值求解。
                2计算分析。
                在输气站供气现场发现,受汇管结构影响,当供气支路管输送量占总流量的10%时,就必然产生回流条件,管道输量越小,回流程度越重。所以,在分析小流量供气支路管输量时,天然气回流条件对孔板上、下游段压力的影响程度分别占总流量的2%.4%.6%.10%。对不同输量下孔板流量计的上游、下游截面的压力进行了计算,见图3。
                "管输量占比
                如图3所示,起初,天然气回流状况明显地很少通过孔板流量计的天然气流量很小,流速很低,造成孔板流量计的上游和下游部分形成涡旋,压力变化大,流量非常不均匀。在输出量为2%时,孔板流量计的上游、下游截面压力随轴距的变化尤为严重。当输出量逐渐增大时,孔板处的流量逐渐趋于均匀,但仍然受到上游回流涡旋的影响,直接导致孔板流入量与出口截面压力随轴距变化较大。在此条件下,在流场附近的流速逐渐趋于均匀,所算孔与出流截面的压力变化相对稳定,且与上游回流涡流基本无关。
                3结论
                结果表明,随着天然气在管道中的回流程度越来越重,其对孔板流量计测量精度的影响也越大,其影响也越大。随管道输出量的增加,回气条件趋于平缓,孔板流量计上游、下游压力变化的影响逐渐减小,孔板流量计测量误差迅速减小。为此,提出在城市天然气输送管网中,小流量供气支路上游应设置单独的调压阀或止回阀,能较好地防止天然气回流情况的发生,大大降低对孔板流量计上游、下游段压力变化的影响。
                前一篇:孔板流量计的故障处理方法是什么?
                第二部分:孔板流量计的计量现状及相关分析。
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