差压式流量测量技术问答（五）

天津石化炼油厂 汪玉忠

33 用实例说明采用行标（SY/T6143）是如何计算天然气流量的孔板孔径？

（1）已知条件

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

②天然气操作温度t1=15℃

③测量管内径：D20=259.38 mm

④正常差压：Δp=12500 Pa，（最大差压ΔP=2500 0Pa）

⑤管道静压：p1=1.48 MPa

⑥当地常用大气压：pa=0.0981 MPa

⑦介质真实相对密度：Gr=0.6640

⑧介质等熵系数K=1.36，介质动力粘度μ=0.01096

（2）辅助计算

①操作条件下的管内径D

②计算雷诺数ReD

正常流量雷诺数：

最大流量雷诺数：

最小流量雷诺数：

（3）计算

由本题数据求出（也可以查图SY/T6143—2004 88页）

④迭代计算

（4）结果

34 内锥式流量计与标准节流装置相比在计算方法上有什么不同？

根据工程的要求，标准节流装置的计算方法大致分为两大类：

一类是根据已知的管内径、流量以及流体的物理性质等数据，选择一个合理的差压，计算出节流装置的孔径。这类方法通常称为设计计算，是主要的计算方法；

另一类是根据节流装置的孔径、差压、管内径以及流体的物理性质等数据，核算流量的大小，这类方法通常称为校验计算。

内锥式流量计计算时，根据实际工程和机械加工技术的需要，常常把内锥体的直径与管内径固定下来，用等效直径比βV表示：

式中：D — 管内径 dV— 内锥体直径

内锥体的等效直径比βV的物理意义相当于标准节流装置的孔径比β（β=d/D是计算得到），其等效直径比βV时常为固定值0.45、0.55、0.65、0.75、0.85，计算时时常作为选择的已知量来处理。

内锥式流量计的流出系数C是使用实际的标定装置标定出来的，因此在计算方法上要比标准节流装置的流出系数简单得多。

一般内锥式流量计有三种计算方法：

（1）已知流量qV（或qm），选择差压Δp和等效直径比βV，计算流量刻度的上限qV上限或qm上限；

（2）已知流量qV或qm，选择等效直径比βV，计算差压Δp；

（3）已知流量qV或qm，选择差压Δp，计算等效直径比βV。

35 内锥式流量计计算实例1，已知流量qV或qm、选择差压ΔP和等效直径比βV，如何计算流量刻度的上限qV上限或qm上限？

（1）已知条件

①介质：空气（干）

②流量：qVmax=650m3/h

qVcon=500m3/h

qVmin=200m3/h

③操作压力：P1=270kPa（绝）

④操作温度：t=195℃

⑤操作密度：ρ1=2.175kg/m3

⑥操作粘度：μ1=0.0000231Pa•s

⑦等熵指数：K=1.4

⑧管道内径：D20=100.00mm

⑨流出系数：C=0.8200（标定值）

（2）选择值

①差压上限：Δp上限=5000Pa

③等效直径比：βV20=0.65

（3）辅助计算

①操作条件下的D、dV、βV：

②计算雷诺数ReD：

③初步计算流量刻度上限qVtop′：设ε=1

④初步计算Δpcon′：

⑤计算可膨胀系数：

（4）最终计算

①流量刻度上限qVtop：

②计算流量qV与差压的对应值：

36 内锥式流量计计算实例2：已知流量qm或qV和等效直径比βV、 如何计算差压ΔP？

（1）已知条件

①介质：过热蒸汽

②流量：qmmax=240000kg/h

qmcon=200000kg/h

qmmin=100000kg/h

③操作压力：p1=140×105Pa（绝）④操作温度：t1==550℃

⑤操作密度：ρ1=40.766kg/m3

⑥操作粘度：μ1=31.3×10-6Pa•s

⑦等熵指数：K=1.28

⑧管道内径：D20=200.00mm

⑨流出系数：C=0.8205（标定值）

（2）选择

①流量刻度上限：qm上限=250000kg/h

③等效直径比：βV20=0.55

（3）辅助计算

①操作条件下的D、dV、βV：

②计算雷诺数ReD

③初步计算差压正常值 设ε=1

④计算ε

（4）最终计算

⑤差压上限

⑥计算流量与差压的对应值

流量：qmmax=240000kg/h ΔPmax=50470.00Pa

qmcon=200000kg/h ΔPcon=35048.00Pa

qmmin=100000kg/h ΔPmin=8762.00Pa

37 内锥式流量计计算实例3：已知流量qm或qV和差压ΔP，如何计算等效直径比βV、内锥体直径dV？

（1）已知条件

①介质：水

②流量：qmmax=400000kg/h

qmcon=320000kg/h

qmmin=120000kg/h

③操作压力：P1=13×105Pa（绝）

④操作密度：ρ1=988.057kg/m3

⑤操作粘度：μ1=544×10-6Pa•s

⑥管道内径：D20=250.00mm

⑦流出系数：C=0.8210（标定值）

⑧操作温度：t1==50℃

（2）选择数据

①流量刻度上限：qm上限=400000kg/h

②差压上限：Δp=40000Pa

（3）辅助计算

①操作条件下的D：

②计算雷诺数ReD：

（4）最终计算

根据基本方程式并将已知条件代入

38 用内锥式流量计测量天然气流量时，以行标SY/T6143方法如何进行计算？

由于内锥式流量计与标准节流装置都采用测量差压的原理，石油天然气行业标准SY/T6143—2004中规定的流量计算公式基本也适用于内锥式流量计。

天然气在标准参比条件下的体积流量计算公式为：

式中 ρ1— 天然气在操作条件下的密度kg/m3

ρn— 天然气在标准参比条件下的密度kg/m3

将上面3个式子联解并整理，得到采用标准节流装置在标准参比条件下测量体积流量的实用公式：

式中：qVn— 天然气在标准参比条件下的体积流量；

AVn—计量系数（采用m3/s时，AVn=3.1795×10-6；采用m3/h时，AVn=1.1446×10-2；采用m3/d时，AVn =2.7471×10-1）；

C —流出系数；

E —渐近速度系数；

d —节流件孔径 mm；

FG—相对密度系数；

ε—可膨胀系数；

FZ—超压缩系数；

FT—流动温度系数；

P1—节流件上游侧绝对静压 MPa；

Δp—差压 Pa。

如果孔径d用βV×D表示，则：

将式（67-5）代入（67-4）中，得到内锥式流量计计算天然气的实用公式：

式中：C的典型数值在0.75～0.85之间，由实际标定给出；ε的计算公式为：

其余各项与SY/T6143—2004规定相同。