鄭立東 蒲文 蘭燕華

摘要：天然氣計量標(biāo)準(zhǔn)工藝流程管件的設(shè)備種類較多，在使用過程中會受到外界因素的影響，在實際運行過程中，只有在投產(chǎn)運行之后影響計量標(biāo)準(zhǔn)的因素才會顯現(xiàn)出來，因此相應(yīng)的整改難度系數(shù)非常大。通過分析建設(shè)初期科學(xué)優(yōu)化流量及計量標(biāo)準(zhǔn)的工藝流程，才能夠有效提高流量計在測量過程中的精確度，減少外界因素對你流量計計量標(biāo)準(zhǔn)裝置性能的影響，才能夠有效提高流量計的工作效率。

關(guān)鍵詞：天然氣;計量標(biāo)準(zhǔn);工藝流程

天然氣流量計量標(biāo)準(zhǔn)裝置要想獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)傳遞工作，需要加強工藝流程的優(yōu)化以及對天然氣介質(zhì)流態(tài)工況條件的確定，對于天然氣流量計量標(biāo)準(zhǔn)的影響。因此，在進行建設(shè)初期，需要建立相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，對工藝流程進行優(yōu)化，能夠有效提高天然氣計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的精確度。

1工藝流程流體力學(xué)理論計算

標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定工藝流程主要包括：標(biāo)準(zhǔn)支路、檢定支路、匯管和彎管等設(shè)備組成。為了能夠有效減少管道容量對于檢定結(jié)果的影響，因此需要采取分區(qū)域設(shè)置，由小流量檢定系統(tǒng)、大流量檢定系統(tǒng)及檢定臺位的組成。

利用流體力學(xué)對三維流場進行仿真模擬設(shè)計，流程的求解需要建立在流體力學(xué)的基礎(chǔ)上，形成連續(xù)性方程，動量方程和能量方程，在這些方程計算過程中需要考慮到質(zhì)質(zhì)量守恒定律、牛頓第二定律以及能量守恒定律三個基本原理。另外，由于管道內(nèi)的流體會處于湍流狀態(tài)，還需要進行湍流方程對流程控制的求解過程。

不同模式下的湍流模型，主要在計算湍流粘性方法，控制湍流擴散和體壁面上位置的處理，因此需要結(jié)合天然氣流量的實際情況，選擇合適的湍流模型。

2建模和數(shù)值模擬

2.1仿真模型建立

在管道系統(tǒng)中彎管是最基本的結(jié)構(gòu)件，彎管主要安裝在測量管道的上游，在模型建立過程中，閥門、整流器等其他阻流元件都能夠與彎管進行組合。通過分析彎管對管路流場的影響建立起3D模型。

模型主要有入口緩沖管道、上游彎管、檢測直管道、出口緩沖管道等部分組成，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中的實行標(biāo)準(zhǔn)，彎管的半徑是管道直徑的1.5倍。為了確保氣體能夠充分流過上游彎道達到下游的測量值管道，因此需要設(shè)置合理的緩沖管道長度，管道利用法蘭進行連接，并且在不同的位置設(shè)置檢測截面。

不同類型的流量計應(yīng)用的環(huán)境和工作范圍不同，例如加油站所使用的流量計需要流量小、量程小的計量儀器。但是對于原油運輸?shù)牧髁坑嬓枰褂么笮土髁坑嫞⑶伊髁坑嫷臏y量范圍要大，對精度的要求稍微低一些。如果使用小型流量計對大流量進行檢測，會導(dǎo)致計量不匹配，產(chǎn)生的誤差也會更大。

2.2入口彎頭對標(biāo)準(zhǔn)管路速度分布的影響

天然氣站場內(nèi)的大小流量檢定系統(tǒng)入口均采用彎頭設(shè)計，彎頭的曲率半徑存在兩種規(guī)格，分別為1D和1.5D。不同規(guī)格的曲率半徑彎頭所引起的管道內(nèi)流量變形，對于下游標(biāo)準(zhǔn)支路會產(chǎn)生不同的影響，并且也會對計量結(jié)果帶來明顯誤差，因此在識記過程中需要進行仿真計算，才能夠獲得精確的數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.3整流器下游速度場分析

（1）在流量計上游安裝整流器能夠有效縮短流量計前面的直管長度，通常情況下在進行天然氣流量計算過程中會安裝板式整流器，板式整流器的作用可以有效優(yōu)化管道內(nèi)流體的不對稱性，使流體在較短的直管段內(nèi)可以充分流動。在進行大小流量檢定系統(tǒng)過程中選擇檢定之路，模擬檢定支路板式整流器后直管段內(nèi)不同位置的天然氣速度分布曲線，可以有效分析流產(chǎn)恢復(fù)穩(wěn)定所需要的直管長度，可以有效計算出流量計安裝直管段的最低要求。另外，現(xiàn)場檢定工作準(zhǔn)備完成以后，使計算機進入檢定狀態(tài)，斷開與流量計所連接的脈沖發(fā)訊器，查看計算機是否有瞬時流量顯示，如果沒有瞬時流量顯示，可以對流量計進行檢定工作。

2.4修正方法

天然氣流量計量的特性曲線必須保持良好的線性關(guān)系，途徑流量計裝置的流體必須是完全通過的流體，管道中的測定流體流速對于消除渦流和脈動流的影響。為了確保途徑渦輪流量計的流體充分通過，需要在流量計裝置的上游和下游區(qū)域留出相當(dāng)長的長度，以使流體形成一種充分發(fā)展的流程。但是，由于安裝條件的限制，通常難以形成流體充分發(fā)展的流量模式，這會影響流量計裝置的性能。研究人員在兩個方面進行了大量研究，以消除或抵消這種影響。一方面，研究了渦輪流動設(shè)備的各個上游所需管道的實際長度，所以在進行安裝時應(yīng)該加長管道的長度來減少漩渦流動因素對渦輪流量計的誤差影響。

3數(shù)值模擬結(jié)果分析

在日常管的連接過程中，各種角度的彎管都會得到廣泛使用，因此利用軟件模擬設(shè)計，彎管角度從15°到90°之間的管道模型。

氣體流場固定截面流速相對誤差會隨著彎管角度變化而形成相應(yīng)的曲線關(guān)系，測量不同角度彎管下的流體誤差，實驗結(jié)果表明，隨著彎管角度的不斷增大，相對誤差會形成遞增變化，其變化的軌跡近似于拋物線。由此可以說明，彎管角度的變化是影響流體損失的一個重要因素，彎管角度越大所形成的流體損失就會越大，會直接影響到下游流程的流量計算結(jié)果。

當(dāng)氣體流過彎管時，對下游直管道進行測量，氣體流速誤差相對于雷諾數(shù)的變化趨勢，由此可以說明，氣體流速誤差會隨著湍流程度的大小而出現(xiàn)明顯增加。在川流不完全發(fā)展的階段中，相對誤差會隨著他流程度的增加而呈現(xiàn)出遞增變化，在曲線圖中的增幅較為明顯。

4結(jié)束語

綜上所述，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)模擬分析，及時了解氣體在管道內(nèi)的流體變化狀況，可以為天然氣流量計的工藝流程進行優(yōu)化，相應(yīng)的工藝流程優(yōu)化具有以下標(biāo)準(zhǔn)：

（1）確定工藝流程的支路和檢定支路上游增加匯管的方式，減少上游彎路管道對于下游氣體流量的影響。

（2）通過被檢流量計以及超聲流量計在上游安裝整流器的方式，可以減少天然氣流動狀態(tài)對于計量結(jié)果的影響，從而有效提高天然氣流量計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的精確度。

參考文獻

[1]秦云松，張吉軍，林媛媛.天然氣流量計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的工藝流程優(yōu)化[J].天然氣工業(yè)，2017

[2]裴全斌，沈超.天然氣流量計算機標(biāo)準(zhǔn)裝置的實驗方法研究[J].計量技術(shù)，2018：31-33.

[3]晁宏洲，黃明基，方林劍.高壓天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置設(shè)計優(yōu)化[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2019：40-42+49.

中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司輸氣管理處? 重慶? 401120