差壓式流量測(cè)量技術(shù)問(wèn)答（五）

天津石化煉油廠 汪玉忠

33 用實(shí)例說(shuō)明采用行標(biāo)（SY/T6143）是如何計(jì)算天然氣流量的孔板孔徑？

（1）已知條件

①天然氣正常流量：qvcon=8.15m3/s，最大流量qvmax=11.25 m3/s，最小流量qvmin=4.00 m3/s

②天然氣操作溫度t1=15℃

③測(cè)量管內(nèi)徑：D20=259.38 mm

④正常差壓：Δp=12500 Pa，（最大差壓ΔP=2500 0Pa）

⑤管道靜壓：p1=1.48 MPa

⑥當(dāng)?shù)爻Ｓ么髿鈮海簆a=0.0981 MPa

⑦介質(zhì)真實(shí)相對(duì)密度：Gr=0.6640

⑧介質(zhì)等熵系數(shù)K=1.36，介質(zhì)動(dòng)力粘度μ=0.01096

（2）輔助計(jì)算

①操作條件下的管內(nèi)徑D

②計(jì)算雷諾數(shù)ReD

正常流量雷諾數(shù)：

最大流量雷諾數(shù)：

最小流量雷諾數(shù)：

（3）計(jì)算

由本題數(shù)據(jù)求出（也可以查圖SY/T6143—2004 88頁(yè)）

④迭代計(jì)算

（4）結(jié)果

34 內(nèi)錐式流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置相比在計(jì)算方法上有什么不同？

根據(jù)工程的要求，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的計(jì)算方法大致分為兩大類(lèi)：

一類(lèi)是根據(jù)已知的管內(nèi)徑、流量以及流體的物理性質(zhì)等數(shù)據(jù)，選擇一個(gè)合理的差壓，計(jì)算出節(jié)流裝置的孔徑。這類(lèi)方法通常稱(chēng)為設(shè)計(jì)計(jì)算，是主要的計(jì)算方法；

另一類(lèi)是根據(jù)節(jié)流裝置的孔徑、差壓、管內(nèi)徑以及流體的物理性質(zhì)等數(shù)據(jù)，核算流量的大小，這類(lèi)方法通常稱(chēng)為校驗(yàn)計(jì)算。

內(nèi)錐式流量計(jì)計(jì)算時(shí)，根據(jù)實(shí)際工程和機(jī)械加工技術(shù)的需要，常常把內(nèi)錐體的直徑與管內(nèi)徑固定下來(lái)，用等效直徑比βV表示：

式中：D — 管內(nèi)徑 dV— 內(nèi)錐體直徑

內(nèi)錐體的等效直徑比βV的物理意義相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的孔徑比β（β=d/D是計(jì)算得到），其等效直徑比βV時(shí)常為固定值0.45、0.55、0.65、0.75、0.85，計(jì)算時(shí)時(shí)常作為選擇的已知量來(lái)處理。

內(nèi)錐式流量計(jì)的流出系數(shù)C是使用實(shí)際的標(biāo)定裝置標(biāo)定出來(lái)的，因此在計(jì)算方法上要比標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流出系數(shù)簡(jiǎn)單得多。

一般內(nèi)錐式流量計(jì)有三種計(jì)算方法：

（1）已知流量qV（或qm），選擇差壓Δp和等效直徑比βV，計(jì)算流量刻度的上限qV上限或qm上限；

（2）已知流量qV或qm，選擇等效直徑比βV，計(jì)算差壓Δp；

（3）已知流量qV或qm，選擇差壓Δp，計(jì)算等效直徑比βV。

35 內(nèi)錐式流量計(jì)計(jì)算實(shí)例1，已知流量qV或qm、選擇差壓ΔP和等效直徑比βV，如何計(jì)算流量刻度的上限qV上限或qm上限？

（1）已知條件

①介質(zhì)：空氣（干）

②流量：qVmax=650m3/h

qVcon=500m3/h

qVmin=200m3/h

③操作壓力：P1=270kPa（絕）

④操作溫度：t=195℃

⑤操作密度：ρ1=2.175kg/m3

⑥操作粘度：μ1=0.0000231Pa?s

⑦等熵指數(shù)：K=1.4

⑧管道內(nèi)徑：D20=100.00mm

⑨流出系數(shù)：C=0.8200（標(biāo)定值）

（2）選擇值

①差壓上限：Δp上限=5000Pa

③等效直徑比：βV20=0.65

（3）輔助計(jì)算

①操作條件下的D、dV、βV：

②計(jì)算雷諾數(shù)ReD：

③初步計(jì)算流量刻度上限qVtop′：設(shè)ε=1

④初步計(jì)算Δpcon′：

⑤計(jì)算可膨脹系數(shù)：

（4）最終計(jì)算

①流量刻度上限qVtop：

②計(jì)算流量qV與差壓的對(duì)應(yīng)值：

36 內(nèi)錐式流量計(jì)計(jì)算實(shí)例2：已知流量qm或qV和等效直徑比βV、 如何計(jì)算差壓ΔP？

（1）已知條件

①介質(zhì)：過(guò)熱蒸汽

②流量：qmmax=240000kg/h

qmcon=200000kg/h

qmmin=100000kg/h

③操作壓力：p1=140×105Pa（絕）④操作溫度：t1==550℃

⑤操作密度：ρ1=40.766kg/m3

⑥操作粘度：μ1=31.3×10-6Pa?s

⑦等熵指數(shù)：K=1.28

⑧管道內(nèi)徑：D20=200.00mm

⑨流出系數(shù)：C=0.8205（標(biāo)定值）

（2）選擇

①流量刻度上限：qm上限=250000kg/h

③等效直徑比：βV20=0.55

（3）輔助計(jì)算

①操作條件下的D、dV、βV：

②計(jì)算雷諾數(shù)ReD

③初步計(jì)算差壓正常值 設(shè)ε=1

④計(jì)算ε

（4）最終計(jì)算

⑤差壓上限

⑥計(jì)算流量與差壓的對(duì)應(yīng)值

流量：qmmax=240000kg/h ΔPmax=50470.00Pa

qmcon=200000kg/h ΔPcon=35048.00Pa

qmmin=100000kg/h ΔPmin=8762.00Pa

37 內(nèi)錐式流量計(jì)計(jì)算實(shí)例3：已知流量qm或qV和差壓ΔP，如何計(jì)算等效直徑比βV、內(nèi)錐體直徑dV？

（1）已知條件

①介質(zhì)：水

②流量：qmmax=400000kg/h

qmcon=320000kg/h

qmmin=120000kg/h

③操作壓力：P1=13×105Pa（絕）

④操作密度：ρ1=988.057kg/m3

⑤操作粘度：μ1=544×10-6Pa?s

⑥管道內(nèi)徑：D20=250.00mm

⑦流出系數(shù)：C=0.8210（標(biāo)定值）

⑧操作溫度：t1==50℃

（2）選擇數(shù)據(jù)

①流量刻度上限：qm上限=400000kg/h

②差壓上限：Δp=40000Pa

（3）輔助計(jì)算

①操作條件下的D：

②計(jì)算雷諾數(shù)ReD：

（4）最終計(jì)算

根據(jù)基本方程式并將已知條件代入

38 用內(nèi)錐式流量計(jì)測(cè)量天然氣流量時(shí)，以行標(biāo)SY/T6143方法如何進(jìn)行計(jì)算？

由于內(nèi)錐式流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置都采用測(cè)量差壓的原理，石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6143—2004中規(guī)定的流量計(jì)算公式基本也適用于內(nèi)錐式流量計(jì)。

天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積流量計(jì)算公式為：

式中 ρ1— 天然氣在操作條件下的密度kg/m3

ρn— 天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的密度kg/m3

將上面3個(gè)式子聯(lián)解并整理，得到采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下測(cè)量體積流量的實(shí)用公式：

式中：qVn— 天然氣在標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積流量；

AVn—計(jì)量系數(shù)（采用m3/s時(shí)，AVn=3.1795×10-6；采用m3/h時(shí)，AVn=1.1446×10-2；采用m3/d時(shí)，AVn =2.7471×10-1）；

C —流出系數(shù)；

E —漸近速度系數(shù)；

d —節(jié)流件孔徑 mm；

FG—相對(duì)密度系數(shù)；

ε—可膨脹系數(shù)；

FZ—超壓縮系數(shù)；

FT—流動(dòng)溫度系數(shù)；

P1—節(jié)流件上游側(cè)絕對(duì)靜壓 MPa；

Δp—差壓 Pa。

如果孔徑d用βV×D表示，則：

將式（67-5）代入（67-4）中，得到內(nèi)錐式流量計(jì)計(jì)算天然氣的實(shí)用公式：

式中：C的典型數(shù)值在0.75～0.85之間，由實(shí)際標(biāo)定給出；ε的計(jì)算公式為：

其余各項(xiàng)與SY/T6143—2004規(guī)定相同。