石油和天然氣在中國的能源構(gòu)成中一直處于主導(dǎo)地位，其運(yùn)輸方式仍然與長距離運(yùn)輸和集輸管道工程密不可分。在油氣集輸過程中，孔板流量計(jì)尤其是先進(jìn)的孔板閥處于絕對主導(dǎo)地位。隨著國內(nèi)石油天然氣工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，對高壓大流量測量的需求日益旺盛，孔板流量計(jì)由于自身結(jié)構(gòu)的限制，其局限性十分明顯。

　　近年來，國內(nèi)市場也出現(xiàn)了一些新的流量計(jì)，并獲得了一系列成功的經(jīng)驗(yàn)。最值得一提的是，超聲波流量計(jì)在高壓大流量場合優(yōu)勢明顯，有潛力取代先進(jìn)的孔板閥。現(xiàn)在我給大家對比一下孔板流量計(jì)和超聲波流量計(jì)的區(qū)別，大家來看看！

　　畫

　　單孔流量計(jì)的應(yīng)用要求

　　孔板流量計(jì)的應(yīng)用條件、應(yīng)用范圍和管道要求(流量與壓差的平方成正比液體

　　應(yīng)為單相均質(zhì)牛頓流體，通過節(jié)流裝置時(shí)不會發(fā)生相變和沉淀雜質(zhì)，節(jié)流裝置內(nèi)不得有任何形式的物質(zhì)附著或聚集。

　　管道

　　僅適用于圓管，管徑有限。上下游均有長直管段，節(jié)流閥上下游10D and直管段的內(nèi)表面粗糙度和圓度應(yīng)嚴(yán)格符合具體規(guī)定。

　　流動(dòng)狀態(tài)

　　流量要連續(xù)穩(wěn)定，不能脈動(dòng)。在受到節(jié)流元件的影響之前，已經(jīng)形成了典型的、充分發(fā)展的速度分布(紊流速度分布)，流線平行于管道軸線，不應(yīng)是旋轉(zhuǎn)流。

　　兩種技術(shù)性能比較

　　低量程比

　　由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，孔板流量計(jì)是用節(jié)流部件測量的，所以量程比通常只有1: 3，最高可達(dá)1: 10，而超聲波流量計(jì)沒有節(jié)流部件，量程比可達(dá)1: 200。這兩個(gè)數(shù)據(jù)表明，如果實(shí)施一個(gè)測量方案，假設(shè)其流量范圍為1m/h至40m/h，使用超聲波流量計(jì)只需要一個(gè)過程計(jì)量回路，使用孔板流量計(jì)需要多條路徑。

　　壓力損失

　　由于孔板流量計(jì)有節(jié)流器，超聲波流量計(jì)沒有節(jié)流器，顯然孔板流量計(jì)的壓力損失很大，超聲波流量計(jì)的壓力損失實(shí)際上可以忽略不計(jì)。

　　節(jié)流裝置的能耗計(jì)算如下

　　以下能耗按典型用戶用氣量參數(shù)計(jì)算:用氣量160× 104m/d，氣壓節(jié)流裝置壓力損失計(jì)算公式:(最大刻度壓差50kPa，βδP =(1-0.24β-0.52β2-0.16β3)δ

　　×

　　千帕

　　節(jié)流裝置能耗計(jì)算公式:(壓縮機(jī)效率η

　　δp×QV/η

　　×

　　計(jì)算能耗成本:能源價(jià)格0.4元/千瓦時(shí)

　　能耗成本(年)=(W/1000)×(運(yùn)行小時(shí)/年)×(元/千瓦時(shí)×365×24×

　　元/年

　　這個(gè)計(jì)算只是能耗損失，不包括壓縮機(jī)運(yùn)行等費(fèi)用。

　　精度

　　孔板流量計(jì)的計(jì)量精度理論上可達(dá)1%，但大量實(shí)踐證明，由于孔板流量計(jì)抗干擾能力差，現(xiàn)場精度最高可達(dá)2%，一般在3%左右。超聲波流量計(jì)的精度可以達(dá)到0.5%甚至更高。由此可見，選擇兩種不同的測量儀器，對測量的影響是很大的。

　　測量脈動(dòng)流量

　　由于孔板流量計(jì)通過孔板前后的壓差信號實(shí)現(xiàn)流量測量，脈動(dòng)流會使孔板前后的壓差不準(zhǔn)確，因此孔板流量計(jì)不適合測量脈動(dòng)流，而超聲波流量計(jì)可以測量脈動(dòng)流的強(qiáng)度并消除其干擾，因此適合測量脈動(dòng)流。

　　測量雙向流量

　　孔板流量計(jì)根據(jù)節(jié)流元件達(dá)到測量目的，節(jié)流元件具有嚴(yán)格的方向性，因此不能測量雙向流量。超聲波流量計(jì)只與超聲波信號在流體中的傳播時(shí)間有關(guān)，因此可以測量雙向流量。

　　測量濕度氣體

　　孔板流量計(jì)不適合測量濕氣；如果被測氣體為濕氣，則孔板流量計(jì)前端容易積聚液體，使上下游壓差發(fā)生變化?？装辶髁坑?jì)根據(jù)上游和下游壓差測量流量。如果壓差發(fā)生變化，孔板流量計(jì)就不可能準(zhǔn)確測量氣體流量。超聲波流量計(jì)具有自檢功能。如果被測氣體是濕氣，儀器本身在影響超聲波流量計(jì)時(shí)可以進(jìn)行校正。因此，超聲波流量計(jì)適用于測量濕氣(濕氣的體積成分含量小于5%)。

　　清潔計(jì)量管道

　　孔板流量計(jì)本身有節(jié)流器，清潔球無法通過，所以在管道上安裝孔板流量計(jì)時(shí)無法在線清洗計(jì)量管道，只有拆下孔板流量計(jì)才能清洗管道。但是對于超聲波流量計(jì)來說，就沒有這個(gè)問題了。

　　渦流影響

　　孔板流量計(jì)采用差壓法測量氣體流量，渦流直接影響孔板兩端的差壓，因此孔板流量計(jì)對渦流敏感，需要較長的直管段來滿足測量精度的要求。

　　速度分布的影響

　　由于結(jié)構(gòu)原理的限制，孔板流量計(jì)在測量時(shí)要求速度分布均勻。然而，由于現(xiàn)場計(jì)量管道的復(fù)雜性，管道中氣體的速度分布不能均勻?qū)ΨQ，因此孔板流量計(jì)對非對稱速度分布非常敏感。超聲波流量計(jì)可以糾正速度分布不對稱的現(xiàn)象。

　　重復(fù)性

　　對于孔板流量計(jì)，孔板流量計(jì)的精度和重復(fù)性會隨著使用中孔板邊緣的磨損而降低，而超聲波流量計(jì)無壓力損失，無指示漂移，重復(fù)性高。

　　工藝管道復(fù)雜性比較

　　對于孔板流量計(jì)，由于量程比窄，計(jì)量管道多，上下游管道長且直，現(xiàn)場工藝管道復(fù)雜。超聲波流量計(jì)量程比大，上下游直管段短，工藝管道簡單。

　　維護(hù)率的比較

　　孔板流量計(jì)有一個(gè)節(jié)流器，容易在上游積聚液體。對于含硫量高的天然氣，孔板磨損快，維修率高。超聲波流量計(jì)沒有運(yùn)動(dòng)部件，特殊材料制成的超聲波探頭可以抵抗HS的腐蝕，維護(hù)簡單。

　　一次性投資對比

　　由于量程比窄，對于相同的流量計(jì)量要求，孔板流量計(jì)有許多計(jì)量管道。雖然直接計(jì)量儀表投資小，但相關(guān)閥門、溫度變送器、壓力變送器、直管段、管匯等一次性投資大。超聲波流量計(jì)的單表價(jià)格高于孔板流量計(jì)，但由于量程比大，整個(gè)計(jì)量回路較少，實(shí)際站的一次性投入較少。

　　長期使用對比

　　精度變化

　　由于長期使用孔板流量計(jì)，孔板入口邊緣磨損，孔板彎曲變形，會造成精度損失。超聲波流量計(jì)由于無磨損、無指示漂移，可以長時(shí)間保持高精度。

　　污垢的影響

　　由于孔板流量計(jì)由節(jié)流部件組成，長期使用時(shí)，孔板上游會積聚污垢，導(dǎo)致差壓信號不準(zhǔn)確，直接影響測量精度。臟污和孔板鈍化會造成2% ~ 10%的計(jì)量偏差。超聲波流量計(jì)為空心管段，探頭在流量計(jì)的上部。臟不容易影響探頭的工作和測量精度。而且流量計(jì)可以檢測臟污情況，進(jìn)行糾正，報(bào)警提示，及時(shí)清洗。

　　調(diào)試

　　由于孔板流量計(jì)的儀表特性取決于節(jié)流元件的幾何形狀和尺寸，因此需要經(jīng)常檢查節(jié)流元件，一旦節(jié)流元件發(fā)生變化，就必須更換。節(jié)流元件的壽命取決于氣體的成分、流速和壓力。超聲波流量計(jì)本身具有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦不正常，就會報(bào)警，并在報(bào)警期間自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)它的使用壽命至少為8年，可以在線更換。

　　備件

　　由于孔板流量計(jì)經(jīng)常磨損變形，需要準(zhǔn)備多套節(jié)流部件；超聲波流量計(jì)只需要一套探頭，可以互換使用。

　　日常維護(hù)

　　孔板流量計(jì)需要經(jīng)常維護(hù)，檢查節(jié)流閥的幾何尺寸和其他參數(shù)。在線更換孔板后很難保證不泄漏，導(dǎo)致壓差不準(zhǔn)確，測量精度難以保證。

　　超聲波流量計(jì)免維護(hù)，自檢功能強(qiáng)大。

　　強(qiáng)檢驗(yàn)周期

　　孔板流量計(jì)每年檢驗(yàn)一次，一般采用幾何檢定法。超聲波流量計(jì)可以每三年檢查一次，可以實(shí)現(xiàn)在線校準(zhǔn)。

　　綜上所述，使用氣體超聲波流量計(jì)在安全性能、技術(shù)性能、一次性投資和長期運(yùn)行成本方面都比使用孔板流量計(jì)有很大的優(yōu)勢。由于需要說明問題，本文的計(jì)算和實(shí)例選擇了較大的耗氣量進(jìn)行對比。事實(shí)上，對于DN200口徑以上的一般流量計(jì)，通過對比計(jì)算，選擇氣體超聲波流量計(jì)有很大的優(yōu)勢。由于氣體超聲波流量計(jì)本身的價(jià)格因素，選擇DN150更經(jīng)濟(jì)，尤其是對于以下流量計(jì)，但為了保證測量精度，也建議選擇更精確的測量儀器。