[摘(zhai)要]在(zai)利用(yong)孔闆(pan)流量(liang)計 量(liang)裝置(zhi)進行(hang)煤氣(qi)流量(liang)計量(liang)時，管(guan)道積(ji)水會(hui)改變(bian)孔闆(pan)流量(liang)計量(liang)裝置(zhi)的幾(ji)何特(te)性，從(cong)而影(ying)響流(liu)量計(ji)量的(de)準确(que)性。文(wen)章通(tong)過分(fen)析管(guan)道積(ji)水對(dui)孔闆(pan)流量(liang)計流(liu)量方(fang)🏃程中(zhong)各參(can)數的(de)💰影響(xiang)，得出(chu)管道(dao)積水(shui)對流(liu)量計(ji)量産(chan)生🧡的(de)影響(xiang)，最後(hou)以工(gong)業上(shang)某實(shi)際✉️孔(kong)闆流(liu)量❄️計(ji)量裝(zhuang)置定(ding)🔞期放(fang)水的(de)實驗(yan)數據(ju)作驗(yan)證。
　　被(bei)測介(jie)質爲(wei)濕煤(mei)氣的(de)孔闆(pan)流量(liang)計量(liang)裝置(zhi)運行(hang)一段(duan)🚶‍♀️時間(jian)後，拆(chai)卸孔(kong)闆時(shi)，會有(you)水從(cong)測量(liang)管道(dao)中流(liu)出來(lai)，有時(shi)孔闆(pan)上遊(you)端🈚面(mian)還😘會(hui)有積(ji)水痕(hen)迹，說(shuo)明孔(kong)闆♉上(shang)遊測(ce)量管(guan)道中(zhong)會有(you)積水(shui)。管道(dao)積水(shui)，會改(gai)變孔(kong)闆流(liu)量計(ji)量裝(zhuang)置的(de)幾何(he)特性(xing)，從而(er)影響(xiang)流👈量(liang)計量(liang)的準(zhun)确性(xing)。一般(ban)，用來(lai)測量(liang)濕煤(mei)氣的(de)孔闆(pan)流量(liang)計量(liang)裝置(zhi)建立(li)在地(di)面之(zhi)上，而(er)城市(shi)燃氣(qi)管道(dao)敷設(she)于⭕地(di)下，這(zhe)樣，孔(kong)闆流(liu)量計(ji)量裝(zhuang)置高(gao)于城(cheng)市燃(ran)氣管(guan)道。裝(zhuang)置中(zhong)，孔闆(pan)上遊(you)測量(liang)管道(dao)較長(zhang)、煤氣(qi)壓力(li)較高(gao)，下遊(you)測⛹🏻‍♀️量(liang)管道(dao)較短(duan)、煤氣(qi)壓力(li)較低(di);孔闆(pan)上遊(you)測量(liang)管道(dao)中，煤(mei)氣在(zai)逼近(jin)孔闆(pan)的.沖(chong)擊壓(ya)力的(de)影響(xiang)下，易(yi)使孔(kong)闆🌈上(shang)遊測(ce)量管(guan)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼道産(chan)生積(ji)水。下(xia)👣遊測(ce)量管(guan)道不(bu)易産(chan)生積(ji)水，即(ji)使下(xia)遊産(chan)生少(shao)量🚶‍♀️積(ji)水，也(ye)會被(bei)流動(dong)的煤(mei)氣挾(jia)帶進(jin)入地(di)下城(cheng)市燃(ran)氣管(guan)道中(zhong)🛀。因此(ci)，研究(jiu)管道(dao)積水(shui)對流(liu)量計(ji)量的(de)影響(xiang)是十(shi)分必(bi)要📧的(de)，從工(gong)業實(shi)際出(chu)發，主(zhu)要研(yan)究孔(kong)闆上(shang)遊測(ce)量管(guan)道積(ji)水對(dui)流量(liang)計量(liang)的影(ying)響。
1理(li)論基(ji)礎
　　标(biao)準孔(kong)闆流(liu)量計(ji) 是在(zai)已知(zhi)流體(ti)狀态(tai)、标準(zhun)孔闆(pan)節流(liu)件尺(chi)寸和(he)管道(dao)📞幾何(he)尺寸(cun)的條(tiao)件下(xia)，通過(guo)測得(de)流體(ti)流經(jing)孔闆(pan)時，在(zai)孔闆(pan)🔴前、後(hou)👌産生(sheng)的差(cha)壓求(qiu)得流(liu)體流(liu)量的(de)。該差(cha)壓與(yu)流量(liang)之間(jian)有确(que)🤩定的(de)數值(zhi)關系(xi)，這關(guan)系即(ji)爲孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的流(liu)量方(fang)程

　　式(shi)中:qy爲(wei)流經(jing)孔闆(pan)流量(liang)計的(de)流體(ti)流量(liang)，m3/s;d爲孔(kong)徑，m;C爲(wei)流🌈出(chu)系數(shu)，無量(liang)綱;ε爲(wei)可膨(peng)脹系(xi)數，無(wu)量綱(gang);β爲直(zhi)徑比(bi)，孔徑(jing)d與☂️管(guan)道💁内(nei)徑D之(zhi)比，即(ji)β=d/D，無量(liang)綱;Ap爲(wei)孔闆(pan)前、後(hou)取壓(ya)孔處(chu)被測(ce)流體(ti)的差(cha)壓，Pa;ρ爲(wei)🏒流體(ti)密度(du)，kg/m3.
　　孔闆(pan)流量(liang)計量(liang)裝置(zhi)的測(ce)量特(te)性決(jue)定于(yu)裝置(zhi)的幾(ji)何特(te)性和(he)流體(ti)的流(liu)動特(te)性日(ri)。在流(liu)量測(ce)量範(fan)圍内(nei)，一定(ding)幾何(he)特性(xing)的孔(kong)闆流(liu)量計(ji)量裝(zhuang)置，流(liu)量與(yu)差壓(ya)之間(jian)具有(you).确定(ding)的流(liu)量關(guan)系式(shi)。幾何(he)特🎯性(xing)改變(bian)，流量(liang)關系(xi)随之(zhi)改變(bian)。
　　孔闆(pan)流量(liang)計量(liang)裝置(zhi)在測(ce)量濕(shi)煤氣(qi)流量(liang)的實(shi)際應(ying)用中(zhong)，測量(liang)管✨道(dao)積水(shui)，使管(guan)道内(nei)氣體(ti)實際(ji)流通(tong)截面(mian)積減(jian)小，裝(zhuang)置的(de)👅幾何(he)🈲特性(xing)發生(sheng)了改(gai)變，流(liu)量關(guan)系改(gai)變。按(an)照安(an)裝時(shi)的流(liu)量關(guan)系式(shi)得到(dao)的☎️計(ji)量流(liu)量即(ji)流量(liang)示值(zhi))與實(shi)際流(liu)量發(fa)生了(le)💯偏離(li)。這種(zhong)偏離(li)，正是(shi)所要(yao)問題(ti)。
2分析(xi)研究(jiu)
2.1管道(dao)積水(shui)對流(liu)量方(fang)程中(zhong)各參(can)數的(de)影響(xiang)
　　由流(liu)量方(fang)程可(ke)見，流(liu)量q爲(wei)d、C、ε、β、△p和ρ等(deng)6個參(can)數的(de)函數(shu)，其中(zhong)孔徑(jing)d爲已(yi)知♈量(liang)，受工(gong)作.溫(wen)度和(he)材料(liao)熱膨(peng)脹系(xi)數的(de)🌂影響(xiang)🐅;差壓(ya)Δp是孔(kong)闆流(liu)量計(ji)量裝(zhuang)置實(shi)測量(liang);密度(du)ρ取決(jue)于煤(mei)氣組(zu)分、工(gong)🈚作溫(wen)度和(he)工作(zuo)壓力(li)。可見(jian)，d、Δp和ρ值(zhi)不受(shou)管道(dao)積水(shui)的影(ying)響，不(bu)予分(fen)析。以(yi)下主(zhu)要分(fen)析測(ce)量管(guan)道積(ji)水對(dui)直徑(jing)比β、可(ke)膨脹(zhang)系數(shu)ε和流(liu)出系(xi)數C的(de)影響(xiang)。
　　通過(guo)具體(ti)計算(suan)，測量(liang)管道(dao)積水(shui)對流(liu)量方(fang)程中(zhong)用于(yu)流⚽量(liang)計算(suan)😘的☂️各(ge)參數(shu)産生(sheng)的影(ying)響。已(yi)知某(mou)孔闆(pan)流量(liang)計量(liang)裝置(zhi)測量(liang)管道(dao)的直(zhi)徑D爲(wei)699.31mm，孔徑(jing)d爲335.382mm。取(qu)壓方(fang)式爲(wei)徑距(ju)取壓(ya)。結算(suan)狀态(tai)爲:15.5℃，101.671kPa。該(gai)計量(liang)裝置(zhi)在溫(wen)度t爲(wei)35℃、相對(dui)濕度(du)φ爲100%、壓(ya)力p爲(wei)60kPa、差壓(ya)Δp爲9kPa時(shi)，直徑(jing)比β爲(wei)0.479629，可膨(peng)📧脹系(xi)數ε爲(wei)0.984971，流出(chu)系數(shu)C爲0.602500，計(ji)量流(liu)量qv爲(wei)38743m3/h。分析(xi)中，以(yi)實際(ji)積水(shui)高度(du)h與堰(yan)高H之(zhi)比:h/H，表(biao)示管(guan)道積(ji)水高(gao)‼️度，其(qi)中堰(yan)高H=（D-d)/2=181.981mm。
(1)管(guan)道積(ji)水對(dui)直徑(jing)比的(de)影響(xiang)
　　孔闆(pan)流量(liang)計量(liang)裝置(zhi)測量(liang)管道(dao)中的(de)積水(shui)是柔(rou)性的(de)，在煤(mei)氣壓(ya)力的(de)作用(yong)下，管(guan)道内(nei)積水(shui)面會(hui)發生(sheng)一定(ding)💁的彎(wan)曲。由(you)于管(guan)㊙️道内(nei)煤氣(qi)壓力(li)較低(di)，可忽(hu)略因(yin)氣體(ti)壓力(li)而引(yin)起的(de)積水(shui)面的(de)微小(xiao)弧度(du)，認✌️爲(wei)積水(shui)面爲(wei)平面(mian)。隻要(yao)積水(shui)高度(du)一定(ding)即圖(tu)1中陰(yin)影部(bu)分面(mian)積一(yi)定)，就(jiu)能确(que)定🙇‍♀️氣(qi)體流(liu)通截(jie)面積(ji)。因此(ci)，選用(yong)與氣(qi)體流(liu)🔞通截(jie)面積(ji)相同(tong)🔞面積(ji)的圓(yuan)的直(zhi)徑作(zuo)爲等(deng)效直(zhi)徑，以(yi)積水(shui)高度(du)表示(shi)管道(dao)積水(shui)後氣(qi)體流(liu)通截(jie)面積(ji)。如圖(tu)💔1爲管(guan)道截(jie)面示(shi)意圖(tu)，陰影(ying)部分(fen)爲積(ji)水。經(jing)計算(suan)得到(dao)🌍管道(dao)積水(shui)後，等(deng)效直(zhi)徑比(bi)β爲:

式(shi)中:β′爲(wei)管道(dao)積水(shui)後，等(deng)效直(zhi)徑比(bi)，無量(liang)綱;d爲(wei)孔徑(jing)，m;D爲測(ce)☁️量管(guan)道直(zhi)徑，m;h爲(wei)積水(shui)高度(du)，m。
公式(shi)2)是在(zai)測量(liang)管道(dao)積水(shui)時，等(deng)效直(zhi)徑比(bi)的計(ji)算公(gong)式。積(ji)🔞水高(gao)度💁與(yu)等效(xiao)直徑(jing)比的(de)變化(hua)關系(xi)如圖(tu)2。
　　圖2可(ke)見:當(dang)積水(shui)高度(du)爲堰(yan)高的(de)10%時，等(deng)效直(zhi)徑比(bi)增大(da)0.3553%;積水(shui)📧高度(du)爲堰(yan)高的(de)20%時，等(deng)效直(zhi)徑比(bi)增大(da)1.007%;積水(shui)高度(du)爲堰(yan)高的(de)50%時，等(deng)☁️效直(zhi)👈徑比(bi)增大(da)4.058%。因此(ci)，管道(dao)積水(shui)後，等(deng)效直(zhi)徑比(bi)增大(da)✏️;積水(shui)高度(du)越高(gao)，等效(xiao)直徑(jing)比增(zeng)大越(yue)顯著(zhe)。

式中(zhong):p1、p2爲孔(kong)闆前(qian)、後取(qu)壓孔(kong)處被(bei)測流(liu)體的(de)壓力(li)，Pa。

管道(dao)積水(shui)高度(du)與可(ke)膨脹(zhang)系數(shu)的變(bian)化關(guan)系見(jian)圖3。可(ke)👄知:管(guan)道積(ji)水使(shi)可膨(peng)脹系(xi)數減(jian)小，并(bing)且影(ying)響很(hen)小。
（3)管(guan)道積(ji)水對(dui)流出(chu)系數(shu)的影(ying)響
　　國(guo)内外(wai)有關(guan)資料(liao)對于(yu)孔闆(pan)在實(shi)際應(ying)用中(zhong)産生(sheng)的偏(pian)離标(biao)準的(de)程度(du)，皆用(yong)流出(chu)系數(shu)的偏(pian)差來(lai)衡量(liang)甲。孔(kong)闆前(qian)管道(dao)積水(shui)會改(gai)變流(liu)出系(xi)數目(mu)，下面(mian)看一(yi)下管(guan)道積(ji)水對(dui)流出(chu)系數(shu)的影(ying)響。
IS05167-2006推(tui)薦流(liu)出系(xi)數的(de)計算(suan)公式(shi)采用(yong)裏德(de)-哈利(li)斯/加(jia)拉赫(he)公式(shi):4

　　Re,爲管(guan)道雷(lei)諾數(shu)，無量(liang)綱;L爲(wei)孔闆(pan)上遊(you)端面(mian)到上(shang)遊取(qu)🐕壓口(kou)的距(ju)離除(chu)以管(guan)道直(zhi)徑得(de)出的(de)商，無(wu)量綱(gang);認爲(wei)孔闆(pan)㊙️下遊(you)端面(mian)到下(xia)遊取(qu)💁壓口(kou)的距(ju)離除(chu)以管(guan)道直(zhi)徑得(de)出的(de)商，無(wu)😍量綱(gang)。
　　計算(suan)管道(dao)積水(shui)後的(de)實際(ji)流出(chu)系數(shu)和實(shi)際流(liu)量時(shi)♍，應❄️以(yi)等💯效(xiao)直徑(jing)比β′代(dai)替直(zhi)徑比(bi)β、以實(shi)際可(ke)膨脹(zhang)系數(shu)ε′代替(ti)可膨(peng)脹系(xi)數ε′，可(ke)⛱️求出(chu)管道(dao)積水(shui)後相(xiang)應的(de)C′和q′V值(zhi)。如圖(tu)4爲積(ji)水高(gao)度對(dui)流出(chu)系數(shu)的影(ying)響👨‍❤️‍👨。

　　圖(tu)4可見(jian):積水(shui)高度(du)爲堰(yan)高的(de)10%時，實(shi)際流(liu)出系(xi)數增(zeng)加♻️0.0102%;積(ji)水高(gao)度🏃爲(wei)🐕堰高(gao)的20%時(shi)，實際(ji)流出(chu)系數(shu)增加(jia)0.0289%;積水(shui)高度(du)爲堰(yan)高的(de)50%時，實(shi)際流(liu)出系(xi)數增(zeng)加0.1182%。因(yin)此，孔(kong)闆上(shang)遊測(ce)量管(guan)道積(ji)水後(hou)，實際(ji)🔴流出(chu)系數(shu)增大(da)。積水(shui)高度(du)越高(gao)，實際(ji)流出(chu)系數(shu)增大(da)越顯(xian)著，呈(cheng)現近(jin)似正(zheng)向二(er)次函(han)數的(de)關系(xi)💛。
2.2管道(dao)積水(shui)對流(liu)量計(ji)量的(de)影響(xiang)
　　在分(fen)析了(le)管道(dao)積水(shui)對直(zhi)徑比(bi)、可膨(peng)脹系(xi)數和(he)流出(chu)系數(shu)等參(can)數的(de)影響(xiang)之後(hou)，來看(kan)一看(kan)測量(liang)管道(dao)積水(shui)對流(liu)量計(ji)量的(de)影響(xiang)🙇🏻。将管(guan)道積(ji)水後(hou)的各(ge)參數(shu)實際(ji)♉值分(fen)别代(dai)入流(liu)量方(fang)程，求(qiu)出管(guan)道積(ji)水♻️後(hou)的實(shi)際流(liu)量，并(bing)将其(qi)與計(ji)量流(liu)量流(liu)量示(shi)❗值)作(zuo)比較(jiao)🔴。
　　圖5爲(wei)管道(dao)積水(shui)後，對(dui)于不(bu)同的(de)積水(shui)高度(du)，實際(ji)流量(liang)💋與計(ji)量流(liu)量(流(liu)量示(shi)值)的(de)關系(xi)。圖中(zhong)δq=(q′-q)/q×100%，其中(zhong):q′爲管(guan)道積(ji)水時(shi)的實(shi)際流(liu)量，q爲(wei)流量(liang)示值(zhi)。

由(you)圖5可(ke)見:
(1)測(ce)量管(guan)道積(ji)水後(hou)，實際(ji)流量(liang)大于(yu)計量(liang)流量(liang)流量(liang)示值(zhi))。也就(jiu)🌈是說(shuo)，與實(shi)際流(liu)量相(xiang)比計(ji)量流(liu)量偏(pian)小。
(2)在(zai)計量(liang)流量(liang)流量(liang)示值(zhi))不變(bian)的情(qing)況下(xia)，實際(ji)流量(liang)随管(guan)道積(ji)水高(gao)度的(de)升高(gao)而增(zeng)大。積(ji)水高(gao)度越(yue)高，實(shi)際🙇🏻流(liu)量增(zeng)大越(yue)顯著(zhe)，亦呈(cheng)現❤️近(jin)似正(zheng)向二(er)次函(han)數的(de)關系(xi)。當積(ji)水高(gao)度爲(wei)堰高(gao)的10%時(shi)，實✔️際(ji)流量(liang)增大(da)0.0492%;積水(shui)高㊙️度(du)爲堰(yan)高的(de)20%時，實(shi)際🔴流(liu)量增(zeng)大0.1395%;積(ji)水高(gao)度爲(wei)堰高(gao)的50%時(shi)，實際(ji)流量(liang)增大(da)0.5912%。.
　　當計(ji)量流(liu)量爲(wei)38743m'/h，管道(dao)積水(shui)高度(du)爲堰(yan)高的(de)50%時，實(shi)際流(liu)👨‍❤️‍👨量與(yu)計量(liang)流量(liang)的偏(pian)差爲(wei)0.5912%，一年(nian)以365天(tian)計，實(shi)際流(liu)量增(zeng)大了(le)200m3因此(ci)，在貿(mao)易結(jie)算中(zhong)，管道(dao)積水(shui)對流(liu)量的(de)影響(xiang)⛱️是不(bu)容忽(hu)視的(de)🔴。
3實際(ji)數據(ju)
　　爲驗(yan)證理(li)論計(ji)算結(jie)果，對(dui)某實(shi)際運(yun)行中(zhong)的人(ren)工 煤(mei)氣孔(kong)闆流(liu)量計(ji) 量裝(zhuang)置定(ding)期放(fang)水，将(jiang)放水(shui)前、後(hou)的計(ji)量流(liu)量作(zuo)對比(bi)。先将(jiang)由于(yu)用氣(qi)或供(gong)氣量(liang)發生(sheng)變化(hua)，造成(cheng)有明(ming)顯變(bian)化或(huo)波動(dong)的流(liu)量數(shu)據予(yu)以剔(ti)除，對(dui)穩定(ding)運行(hang)工況(kuang)下，放(fang)水🛀🏻前(qian)、後計(ji)量流(liu)量的(de)變化(hua)進行(hang)分析(xi)。表1中(zhong)所取(qu)數據(ju)爲:穩(wen)定的(de)運行(hang)工沉(chen)下，放(fang)💔水前(qian)、後各(ge)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼10min的平(ping)均時(shi)♍流量(liang)。
　　由表(biao)1可見(jian):在穩(wen)定的(de)運行(hang)工況(kuang)下，放(fang)水後(hou)計量(liang)流量(liang)🌈大于(yu)放水(shui)前的(de)計量(liang)流量(liang)。這表(biao)明:測(ce)量管(guan)道積(ji)水使(shi)流量(liang)示值(zhi)💯小于(yu)🥰實際(ji)流量(liang)。由于(yu)這些(xie)數據(ju)是孔(kong)闆流(liu)🚶量計(ji)量裝(zhuang)置實(shi)🈲際運(yun)行☎️時(shi)采集(ji)的流(liu)量⭕數(shu)據，該(gai)數據(ju)或多(duo)或少(shao)會受(shou)到環(huan)境或(huo)用戶(hu)的影(ying)響，但(dan)🤟至少(shao)可以(yi)☂️說明(ming):測量(liang)管道(dao)積水(shui)使計(ji)量流(liu)量即(ji)流量(liang)示值(zhi))小于(yu)實際(ji)流量(liang)。

4結論(lun)
　　綜上(shang)可知(zhi)，測量(liang)管道(dao)積水(shui)會導(dao)緻計(ji)量流(liu)量流(liu)量示(shi)值)減(jian)📞小，随(sui)❄️積💃🏻水(shui)高度(du)的升(sheng)高，計(ji)量流(liu)量與(yu)實際(ji)流量(liang)之間(jian)偏離(li)❓程度(du)增大(da)🔴。貿易(yi)💞結算(suan)中，管(guan)道積(ji)水對(dui)流量(liang)🔞計量(liang)的影(ying)響是(shi)🤩不容(rong)忽視(shi)的。實(shi)際應(ying)用中(zhong)，應特(te)别注(zhu)🐇意定(ding)期排(pai)水。由(you)于管(guan)道積(ji)水對(dui)流量(liang)計量(liang)的影(ying)響是(shi)同一(yi)方向(xiang)的，因(yin)此可(ke)考慮(lü)對管(guan)道積(ji)水引(yin)入的(de)流量(liang)誤差(cha)予以(yi)修正(zheng)，假定(ding)測量(liang)管道(dao)以相(xiang)同速(su)率積(ji)水，根(gen)據排(pai)水周(zhou)期及(ji)積水(shui)量，對(dui)未來(lai)的流(liu)量影(ying)響值(zhi)進行(hang)預測(ce)或補(bu)償。另(ling)外，孔(kong)闆流(liu)量計(ji)量裝(zhuang)置适(shi)用于(yu)單相(xiang)穩定(ding)流，基(ji)于單(dan)相穩(wen)定流(liu)的前(qian)提下(xia)給出(chu)了管(guan)‼️道積(ji)⭐水對(dui)流量(liang)計量(liang)影響(xiang)的結(jie)論。有(you)時，管(guan)道的(de)積水(shui)會導(dao)緻氣(qi)體流(liu)動😘過(guo)程中(zhong)形成(cheng)脈動(dong)流，脈(mo)動流(liu)對流(liu)量計(ji)量的(de)影響(xiang)不在(zai)範圍(wei)之内(nei)。

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