管道积水对孔板流量计量装置影响的分析

　　被测介质为湿煤气的孔板流量计量装置运行一段时间后，拆卸孔板时，会有水从测量管道中流出来，有时孔板上游端面还会有积水痕迹，说明孔板上游测量管道中会有积水。管道积水，会改变孔板流量计量装置的几何特性，从而影响流量计量的准确性。一般，用来测量湿煤气的孔板流量计量装置建立在地面之上，而城市燃气管道敷设于地下，这样，孔板流量计量装置高于城市燃气管道。装置中，孔板上游测量管道较长、煤气压力较高，下游测量管道较短、煤气压力较低; 孔板上游测量管道中，煤气在逼近孔板的冲击压力的影响下，易使孔板上游测量管道产生积水。下游测量管道不易产生积水，即使下游产生少量积水，也会被流动的煤气挟带进入地下城市燃气管道中。因此，研究管道积水对流量计量的影响是十分必要的，本文从工业实际出发，主要研究孔板上游测量管道积水对流量计量的影响。

　　1 理论基础

　　标准孔板流量计是在已知流体状态、标准孔板节流件尺寸和管道几何尺寸的条件下，通过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确定的数值关系，这关系即为孔板流量计的流量方程[1]:

　　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，无量纲; ε 为可膨胀系数，无量纲; β 为直径比，孔径 d 与管道内径 D 之比，即β = d / D，无量纲; 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。

　　孔板流量计量装置的测量特性决定于装置的几何特性和流体的流动特性[2]。在流量测量范围内，一定几何特性的孔板流量计量装置，流量与差压之间具有确定的流量关系式。几何特性改变，流量关系随之改变。

　　孔板流量计量装置在测量湿煤气流量的实际应用中，测量管道积水，使管道内气体实际流通截面积减小，装置的几何特性发生了改变，流量关系改变。按照安装时的流量关系式得到的计量流量 ( 即流量示值) 与实际流量发生了偏离。这种偏离，正是本文所要研究的问题。

　　文献 [3] 中研究了孔板前管道积水对流量系数的影响。本文是在分析了管道积水对流量方程中各参数的影响的基础上，得到测量管道积水后流量示值与实际流量之间偏离程度。

　　2 分析研究

　　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，其中孔径 d 为已知量，受工作温度和材料热膨胀系数的影响; 差压 Δp 是孔板流量计量装置实测量; 密度 ρ 取决于煤气组分、工作温度和工作压力。可见，d、Δp 和 ρ 值不受管道积水的影响，不予分析。以下主要分析测量管道积水对直径比β、可膨胀系数 ε 和流出系数 C 的影响。下面以某孔板流量计量装置为例，通过具体计