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基于单相不变流的条件下研讨管道积水对孔板流量计的影响

作者: 来历: 宣布时候:2017-02-27 12:57:32


    在操纵孔板流量计量装配停止煤气流量计量时,管道积水会转变孔板流量计量装配的多少特征,从而影响流量计量的精确性。文章经由进程阐发管道积水对孔板流量计流量方程中各参数的影响,得出管道积水对流量计量产生的影响,zui后以产业上某现实孔板流量计量装配按期放水的尝试数据作考证。
    被测介质为湿煤气的孔板流量计量装配运转一段时候后,装配孔板时,会有水从丈量管道中流出来,偶然孔板下流端面还会有积水陈迹,申明孔板下流丈量管道中会有积水。管道积水,会转变孔板流量计量装配的多少特征,从而影响流量计量的精确性。普通,用来丈量湿煤气的孔板流量计量装配成立在空中之上,而都会燃气管道敷设于公开,如许,孔板流量计量装配高于都会燃气管道。装配中,孔板下流丈量管道较长、煤气压力较高,下流丈量管道较短、煤气压力较低; 孔板下流丈量管道中,煤气在迫近孔板的打击压力的影响下,易使孔板下流丈量管道产生积水。下流丈量管道不易产生积水,即便下流产生少许积水,也会被活动的煤气挟带进入公开都会燃气管道中。是以,研讨管道积水对流量计量的影响是非常须要的,本文从产业现实动身,首要研讨孔板下流丈量管道积水对流量计量的影响。

1、现实根本:
    规范孔板流量计是在已知流体状况、规范孔板节省件尺寸和管道多少尺寸的条件下,经由进程测得流体流经孔板时,在孔板前、后产生的差压求得流体流量的。该差压与流量之间有肯定的数值干系,这干系即为孔板流量计的流量方程[1]:

2.jpg
   

 计较公式
      式中: qV为流经孔板流量计的流体流量,m3/ s; d 为孔径,m; C 为流出系数,无穷纲; ε 为可收缩系数,无穷纲; β 为直径比,孔径 d 与管道内径 D 之比,即β = d / D,无穷纲; Δp 为孔板前、后取压孔处被测流体的差压,Pa; ρ 为流体密度,kg /m3。
    孔板流量计量装配的丈量特征决议于装配的多少特征和流体的活动特征[2]。在流量丈量规模内,必然多少特征的孔板流量计量装配,流量与差压之间具备肯定的流量干系式。多少特征转变,流量干系随之转变。
    孔板流量计量装配在丈量湿煤气流量的现实利用中,丈量管道积水,使管道内气体现实畅通截面积减小,装配的多少特征产生了转变,流量干系转变。按照装配时的流量干系式获得的计量流量 ( 即流量示值) 与现实流量产生了偏离。这类偏离,恰是本文所要研讨的题目。
    文献 [3] 中研讨了孔板前管道积水对流量系数的影响。三畅仪表是在阐发了管道积水对流量方程中各参数的影响的根本上,获得丈量管道积水后流量示值与现实流量之间偏离水平。
 
2、阐发研讨:
    2. 1、管道积水对流量方程中各参数的影响:
      由流量方程可见,流量 q 为 d、C、ε、β、Δp 和ρ 等 6 个参数的函数,此中孔径 d 为已知量,受任务温度和材料热收缩系数的影响; 差压 Δp 是孔板流量计量装配实丈量; 密度 ρ 取决于煤气组分、任务温度和任务压力。可见,d、Δp 和 ρ 值不受管道积水的影响,不予阐发。以下首要阐发丈量管道积水对直径比β、可收缩系数 ε 和流出系数 C 的影响。
    上面以某孔板流量计量装配为例,经由进程详细计较,
    来研讨丈量管道积水对流量方程顶用于流量计较的各参数产生的影响。已知某孔板流量计量装配丈量管道的直径 D 为 699. 31mm,孔径 d 为 335. 382mm。取 压 方 式 为 径 距 取 压。 结 算 状 态 为: 15. 5℃,101. 671k Pa。该计量装配在温度 t 为 35℃ 、绝对湿度φ 为 100% 、压力 p 为 60k Pa、差压 Δp 为 9k Pa 时,直径比 β 为 0. 479629,可收缩系数 ε 为 0. 984971,流出系数 C 为 0. 602500,
计量流量 qV为 38743m3/ h。阐发中,以现实积水高度 h 与堰高 H 之比: h /H,表现管道积水高度,此中堰高 H = ( D - d) /2 =181. 981mm。
    ( 1) 管道积水对直径比的影响:
    孔板流量计量装配丈量管道中的积水是柔性的,在煤气压力的感化下,管道内积水面会产生必然的曲折。因为管道内煤气压力较低,可疏忽因气体压力而引发的积水面的细小弧度,以为积水面为立体。只需积水高度必然 ( 即图 1 中暗影局部面积必然) ,就能够肯定气体畅通截面积。是以,选用与气体畅通截面积不异面积的圆的直径作为等效直径,以积水高度表现管道积水后气体畅通截面积。如图 1 为管道截面表示图,暗影局部为积水。经计较获得管道积水后,等效直径比 β'为:
 

图 1 管道截面表示图

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    式中: β'为管道积水后,等效直径比,无穷纲; d 为孔径,m ; D 为 测 量 管 道 直 径,m; h 为 积 水 高度,m。
    公式 ( 2) 是在丈量管道积水时,等效直径比的计较公式。积水高度与等效直径比的变更干系如图 2。
    图 2 可见: 当积水高度为堰高的 10% 时,等效直径比增大 0. 3553% ; 积水高度为堰高的 20% 时,等效直径比增大 1. 007% ; 积水高度为堰高的 50% 时,等效直径比增大 4. 058% 。是以,管道积水后,等效直径比 增 大; 积 水 高 度 越 高,等 效 直 径 比 增 大 越较着。
 

图 2 管道积水对直径比的影响图

4.jpg


    ( 2) 管道积水对可收缩系数的影响可收缩系数的计较公式为:

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    计较公式
    式中: p1、p2为孔板前、后取压孔处被测流体的压力,Pa。


    图 3 管道积水对可紧缩系数的影响图

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    管道积水高度与可收缩系数的变更干系见图 3。可知: 管道 积 水 使可 膨 胀 系数 减 小,并 且 影 响 很小
    ( 3) 管道积水对流出系数的影响国际外有关材料对孔板在现实利用中产生的偏离规范的水平,皆用流出系数的偏差来权衡[4]。孔板前管道积水会转变流出系数[5],上面看一下管道积水对流出系数的影响。ISO5167 - 2006 保举流出系数的计较公式接纳里德 - 哈利斯/加拉赫公式:[4]

7.jpg


    计较公式
      式中: C 为流出系数,无穷纲; β 为直径比,无穷纲;
    ReD为管道雷诺数,
    无穷纲; L1为孔板下流端面到下流取压口的间隔除以管道直径得出的商,
    无穷纲; L'2为孔板下流端面到下流取压口的间隔除以管道直径得出的商,无穷纲。
    计较管道积水后的现实流出系数和现实流量时,应以等效直径比 β'取代直径比 β、以现实可收缩系数 ε'取代可收缩系数 ε,可求出管道积水后响应的 C'和q'V值。如图 4 为积水高度对流出系数的影响。


图 4 管道积水对流出系数的影响图

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  图 4 可见: 积水高度为堰高的 10% 时,现实流出系数增添 0. 0102% ; 积水高度为堰高的 20% 时,现实流出系数增添 0. 0289% ; 积水高度为堰高的 50%时,现实流出系数增添 0. 1182% 。是以,孔板下流丈量管道积水后,现实流出系数增大。积水高度越高,现实流出系数增大越较着,显现类似正向二次函数的干系。

    2. 2、管道积水对流量计量的影响:
    在阐发了管道积水对直径比、可收缩系数和流出系数等参数的影响以后,来看一看丈量管道积水对流量计量的影响。将管道积水后的各参数现实值别离代入流量方程,求出管道积水后的现实流量,并将其与计量流量 ( 流量示值) 作比拟。
    图 5 为管道积水后,对差别的积水高度,现实流量与计量流量 ( 流量示值) 的干系。图中 δq =( q' - q ) /q × 100% ,此中: q' 为管道积水时的现实流量,q 为流量示值。


图 5 管道积水对流量的影响

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    由图 5 可见:
    ( 1) 丈量管道积水后,现实流量大于计量流量( 流量示值) 。也便是说,与现实流量比拟计量流量偏小。
    ( 2) 在计量流量 ( 流量示值) 不变的情况下,现实流量随管道积水高度的降低而增大。积水高度越高,现实流量增大越较着,亦显现类似正向二次函数的干系。当积水高度为堰高的 10% 时,现实流量增大0. 0492% ; 积水高度为堰高的 20% 时,现实流量增大0. 1395% ; 积水高度为堰高的 50% 时,现实流量增大 0. 5912% 。
    当计量流量为 38743m3/ h, 管道积水高度为堰高的 50% 时, 实 际 流 量 与 计 量 流 量 的 偏 差 为0. 5912% ,一年以 365 天计,现实流量增大了 200m3。是以,在商业结算中,管道积水对流量的影响是不容轻忽的。
 
3、现实数据:
    为考证现实计较成果,对某现实运转中的野生煤气孔板流量计量装配按期放水,将放水前、后的计量流量作对照。先将因为用气或供宇量产生变更,构成有较着变更或动摇的流量数据予以剔除,对不变运转工况下,放水前、后计量流量的变更停止阐发。表 1中所取数据为: 不变的运转工况下,放水前、后各10min 的均匀时流量。
    由表 1 可见: 在不变的运转工况下,放水后计量流量大于放水前的计量流量。这标明: 丈量管道积水使流量示值小于现实流量。因为这些数据是孔板流量计量装配现实运转时收罗的流量数据,该数据或多或少会遭到情况或用户的影响,但最少能够申明: 丈量管道积水使计量流量 ( 即流量示值) 小于现实流量。


    表 1 放水前、后 10min 的均匀时流量统计表

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4、论断:
    综上可知,丈量管道积水会致使计量流量 ( 流量示值) 减小,随积水高度的降低,计量流量与现实流量之间偏离水平增大。商业结算中,管道积水对流量计量的影响是不容轻忽的。现实利用中,应出格注重按期排水。因为管道积水对流量计量的影响是统一标的目的的,是以可斟酌对管道积水引入的流量偏差予以批改,假设丈量管道以不异速度积水,按照排水周期及积水量,对将来的流量影响值停止展望或弥补。
    别的,孔板流量计量装配合用于单相不变流,本文的阐发亦是基于单相不变流的条件下给出了管道积水对流量计量影响的论断。偶然,管道的积水会致使气体活动进程中构成脉动流,脉动流对流量计量的影响不在本文的研讨规模以内。
 

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