差壓式流量測量技術問答（五）

天津石化煉油廠 汪玉忠

33 用實例說明采用行標（SY/T6143）是如何計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測量管內徑：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當地常用大氣壓：pa=0.0981 MPa

⑦介質真實相對密度：Gr=0.6640

⑧介質等熵系數K=1.36，介質動力粘度μ=0.01096

（2）輔助計算

①操作條件下的管內徑D

②計算雷諾數ReD

正常流量雷諾數：

最大流量雷諾數：

最小流量雷諾數：

（3）計算

由本題數據求出（也可以查圖SY/T6143—2004 88頁）

④迭代計算

（4）結果

34 內錐式流量計與標準節流裝置相比在計算方法上有什么不同？

根據工程的要求，標準節流裝置的計算方法大致分為兩大類：

一類是根據已知的管內徑、流量以及流體的物理性質等數據，選擇一個合理的差壓，計算出節流裝置的孔徑。這類方法通常稱為設計計算，是主要的計算方法；

另一類是根據節流裝置的孔徑、差壓、管內徑以及流體的物理性質等數據，核算流量的大小，這類方法通常稱為校驗計算。

內錐式流量計計算時，根據實際工程和機械加工技術的需要，常常把內錐體的直徑與管內徑固定下來，用等效直徑比βV表示：

式中：D — 管內徑 dV— 內錐體直徑

內錐體的等效直徑比βV的物理意義相當于標準節流裝置的孔徑比β（β=d/D是計算得到），其等效直徑比βV時常為固定值0.45、0.55、0.65、0.75、0.85，計算時時常作為選擇的已知量來處理。

內錐式流量計的流出系數C是使用實際的標定裝置標定出來的，因此在計算方法上要比標準節流裝置的流出系數簡單得多。

一般內錐式流量計有三種計算方法：

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

（2）已知流量qV或qm，選擇等效直徑比βV，計算差壓Δp；

（3）已知流量qV或qm，選擇差壓Δp，計算等效直徑比βV。

35 內錐式流量計計算實例1，已知流量qV或qm、選擇差壓ΔP和等效直徑比βV，如何計算流量刻度的上限qV上限或qm上限？

（1）已知條件

①介質：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：K=1.4

⑧管道內徑：D20=100.00mm

⑨流出系數：C=0.8200（標定值）

（2）選擇值

①差壓上限：Δp上限=5000Pa

③等效直徑比：βV20=0.65

（3）輔助計算

①操作條件下的D、dV、βV：

②計算雷諾數ReD：

③初步計算流量刻度上限qVtop′：設ε=1

④初步計算Δpcon′：

⑤計算可膨脹系數：

（4）最終計算

①流量刻度上限qVtop：

②計算流量qV與差壓的對應值：

36 內錐式流量計計算實例2：已知流量qm或qV和等效直徑比βV、 如何計算差壓ΔP？

（1）已知條件

①介質：過熱蒸汽

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：K=1.28

⑧管道內徑：D20=200.00mm

⑨流出系數：C=0.8205（標定值）

（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）輔助計算

①操作條件下的D、dV、βV：

②計算雷諾數ReD

③初步計算差壓正常值 設ε=1

④計算ε

（4）最終計算

⑤差壓上限

⑥計算流量與差壓的對應值

流量：qmmax=240000kg/h ΔPmax=50470.00Pa

qmcon=200000kg/h ΔPcon=35048.00Pa

qmmin=100000kg/h ΔPmin=8762.00Pa

37 內錐式流量計計算實例3：已知流量qm或qV和差壓ΔP，如何計算等效直徑比βV、內錐體直徑dV？

（1）已知條件

①介質：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管道內徑：D20=250.00mm

⑦流出系數：C=0.8210（標定值）

⑧操作溫度：t1==50℃

（2）選擇數據

①流量刻度上限：qm上限=400000kg/h

②差壓上限：Δp=40000Pa

（3）輔助計算

①操作條件下的D：

②計算雷諾數ReD：

（4）最終計算

根據基本方程式并將已知條件代入

38 用內錐式流量計測量天然氣流量時，以行標SY/T6143方法如何進行計算？

由于內錐式流量計與標準節流裝置都采用測量差壓的原理，石油天然氣行業標準SY/T6143—2004中規定的流量計算公式基本也適用于內錐式流量計。

天然氣在標準參比條件下的體積流量計算公式為：

式中 ρ1— 天然氣在操作條件下的密度kg/m3

ρn— 天然氣在標準參比條件下的密度kg/m3

將上面3個式子聯解并整理，得到采用標準節流裝置在標準參比條件下測量體積流量的實用公式：

式中：qVn— 天然氣在標準參比條件下的體積流量；

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

C —流出系數；

E —漸近速度系數；

d —節流件孔徑 mm；

FG—相對密度系數；

ε—可膨脹系數；

FZ—超壓縮系數；

FT—流動溫度系數；

P1—節流件上游側絕對靜壓 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，得到內錐式流量計計算天然氣的實用公式：

式中：C的典型數值在0.75～0.85之間，由實際標定給出；ε的計算公式為：

其余各項與SY/T6143—2004規定相同。