气体涡轮流量计是法定认可的用于燃气贸易计量的三大流量仪表之一,因其具有高精度、高可靠性、量程比大、重复性好、压损小等优点,被广泛用于天然气计量领域,是关系现代生产、民生和国家发展的重要计量器具。随着大量的气体涡轮流量计被用于贸易计量,需要对其性能提出更高的要求。

本文采用计算流体力学方法结合理论以及实验对80mm口径的CNi M-TM系列气体涡轮流量计进行研究,结合涡轮流量计流道内的速度分布对其压力损失进行了分析讨论。

主要研究工作和结果如下:

(1)对涡轮流量计进行工况条件下不同流量值的数值模拟研究,得到流道内部速度分布、压力分布等数据。采用音速喷嘴气体流量标准装置进行实验,实验结果与数值模拟结果差别很小。分析不同流量下涡轮流量计各部件对总压力损失的影响及压力损失与流速的关系,得到流速与压力损失的二次函数关系;

(2)计算数据获得涡轮流量计各部件的压损系数,并分析各部件对压力损失的影响。结果表明,后导流器相对于其他部件是压力损失的主要因素,约占总压力损失的一半,随着流速的增加其压力损失占总压力损失的比例上升了12.06%。这为该型号气体涡轮流量计减小压力损失的优化提供依据;

(3)根据以上结论,结合涡轮流量计流道内部的速度分布情况提出涡轮流量计的改进方案,优化后导流器的几何结构并进行数值模拟计算,结果表明,新后导流器的压力损失比原后导流器最高减少了121Pa,采用新后导流器的涡轮流量计比原涡轮流量计减少了6.02%以上的压力损失。