汇管出口流量分配对下游孔板流量计计量的影响研究

配气站中，由于汇管结构不合理且汇管出口流量差异太大，管路孔板流量计计量曲线常出现波动较大，测量值失真的现象。针对这种情况，文章使用流体仿真软件 Fluent 建立了标准孔板内气体三维稳定流动模型，计算了孔板稳定流动时的流出系数和孔板前后 D 和 D/2 截面上的压力差，利用压力差、流出系数得到孔板计量流量，结合实际流量和孔板计量流量对孔板进行标定；分别计算了孔板在不同流量分配比例下的计量误差。结果表明：采用 CFD 数值模拟可以有效获得孔板流量计内部的流场分布情况，并可根据具体的应用场合得到相应的计量流量和实际流量，从而实现对孔板流量计的标定。

孔板流量计由于结构简单、工作可靠、成本低廉、又具有一定准确度,能满足工程测量的需要,而且设计加工已经标准化目前已成为天然气计量中使用最广泛的流量计。但是其准确测量是以流体的平稳流动为基本条件的,当流体处于脉动流的情形下,流量计计量会产生很大误差,严重时会使流量测量值失真[1]。根据部分参考文献,其影响值可达12%以上[2]。长期的计量不准确可能会导致经济损失、计量纠纷。近年来,随着各种CFD软件功能的日益强大,许多研究者将这些商用软件应用于孔板等节流元件相关流场的研究中,但专门针对孔板流量计内部回流流场进行系统分析还很少[3-8]。本文通过流体仿真软件Fluent建立了孔板三维稳定流动模型,计算了孔板流量计内部的流场分布,分析了汇管较小流量出口孔板流量计计量误差产生的原因,为孔板流量计计量误差分析提供了新的思路。

1模型建立及求解

1.1理论基础孔板流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据,根据节流原理,当流体流经节流件时在其前后产生压差,此差压值与该流量的平方成正比,从而计算出流体流量。其取压方式有D和D/2取压、角接取压和法兰取压等多种,其中D和D/2取压法的结构如图 1 所示。