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石油和天然氣在我國(guó)能源構(gòu)成中，始終處于主導(dǎo)地位，其運(yùn)輸方式仍然離不開(kāi)長(zhǎng)輸和集輸管道工程。在石油和天然氣采集與運(yùn)輸過(guò)程中，孔板流量計(jì)，特別是高級(jí)孔板閥在其中處于絕對(duì)的統(tǒng)治地位。隨著國(guó)內(nèi)石油天然氣事業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，對(duì)于高壓、大流量的計(jì)量的需求也旺盛起來(lái)，孔板流量計(jì)由于自身結(jié)構(gòu)的限制其局限性就很明顯了。

近來(lái)以來(lái)，一些新型的流量計(jì)也在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)嶄露頭角，并取得一系列成功經(jīng)驗(yàn)。最值得一提的是超聲波流量計(jì)在高壓、大流量場(chǎng)合具有明顯優(yōu)勢(shì)，大有取代高級(jí)孔板閥之勢(shì)。下面，儀控君就為大家比較一下孔板流量計(jì)與超聲波流量計(jì)之間的區(qū)別，一起來(lái)看看吧！

??孔板流量計(jì)（流量與差壓的平方成正比）的使用條件、使用范圍和對(duì)管道的要求：

? ?流體

應(yīng)是單相、均質(zhì)的牛頓流體，在通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)不發(fā)生相變和析出雜質(zhì)，在節(jié)流裝置中不得有任何形式的物質(zhì)黏附或聚集。

? ?管道

僅適用于圓管，管徑大小有一定限制，上下游有很長(zhǎng)的直管段，而且節(jié)流件上游10D、下游4D直管段的內(nèi)表面粗糙度、圓度要嚴(yán)格符合具體規(guī)定。

? ?流態(tài)

流動(dòng)應(yīng)是連續(xù)、穩(wěn)定的，不是脈動(dòng)流；在受到節(jié)流件影響前已形成典型的、充分發(fā)展的流速分布（紊流速度分布），流線與管軸線平行，不得為旋轉(zhuǎn)流。

? ?量程比低

?由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，孔板流量計(jì)是通過(guò)節(jié)流件來(lái)完成測(cè)量的，所以其量程比通常只有1：3，最高可達(dá)1：10，而超聲波流量計(jì)沒(méi)有任何阻流件，其量程比可達(dá)1：200。這兩個(gè)數(shù)據(jù)表明：如果實(shí)現(xiàn)一種測(cè)量方案，假定其流量范圍是從1m3/h~40m3/h，使用超聲波流量計(jì)只需要一路工藝計(jì)量回路就可以實(shí)現(xiàn)，如果采用孔板流量計(jì)，需要多路才能實(shí)現(xiàn)。

? ?壓損

由于孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)有阻流件，超聲波流量計(jì)沒(méi)有阻流件，那么顯而易見(jiàn)：孔板流量計(jì)的壓損很大，超聲波流量計(jì)壓損實(shí)際可以忽略不計(jì)。

節(jié)流裝置能耗計(jì)算如下：

以下以1個(gè)典型用戶(hù)用氣參數(shù)進(jìn)行能耗計(jì)算：用氣量160×104m3/d，用氣壓力0.6MPa。

節(jié)流裝置壓力損失計(jì)算式：（最大刻度差壓50kPa、β=0.68）

δP=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP

=0.5486×50

=27.43kPa

節(jié)流裝置能耗計(jì)算式：（壓縮機(jī)效率η=0.8）

W=δp×QV/η

=27430×18.5185/0.8

=634953W

計(jì)算耗能費(fèi)：能源價(jià)0.4元/kWh

耗能費(fèi)(年)=(W/1000)×(運(yùn)行時(shí)數(shù)/年)×(元/kWh)

=(634953/1000)×365×24×0.4

=2224876(元/年)

該計(jì)算僅只是能耗損失，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)量精度理論上可以達(dá)到1%，但是通過(guò)大量的實(shí)踐證明，由于孔板流量計(jì)抗干擾能力較差，現(xiàn)場(chǎng)精度最高能達(dá)到2%，一般情況下在3%左右。超聲波流量計(jì)的精度則可以達(dá)到0.5%甚至更高。由此可見(jiàn)選擇兩種不同的計(jì)量?jī)x表，對(duì)于測(cè)量的影響會(huì)有多大。

? ?測(cè)脈動(dòng)流

由于孔板流量計(jì)是靠孔板前后的差壓信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的，脈動(dòng)流會(huì)使孔板前后的差壓不準(zhǔn)，所以孔板流量計(jì)不適合測(cè)脈動(dòng)流，而超聲波流量計(jì)可以測(cè)量脈動(dòng)流的強(qiáng)度并消除其干擾，所以它適合測(cè)脈動(dòng)流。

? ?測(cè)雙向流

孔板流量計(jì)依據(jù)一個(gè)節(jié)流元件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的，這個(gè)節(jié)流元件具有嚴(yán)格的方向性，因此孔板流量計(jì)無(wú)法測(cè)雙向流。超聲波流量計(jì)只與超聲信號(hào)在流體中的傳播時(shí)間有關(guān)，因此可以測(cè)雙向流。

? ?測(cè)濕氣體

孔板流量計(jì)不適合測(cè)量濕氣體；若被測(cè)氣體為濕氣體，那么在孔板流量計(jì)的前端容易積液，使得上下游差壓產(chǎn)生變化，而孔板流量計(jì)正是根據(jù)上下游的壓差來(lái)測(cè)量流量的，如果差壓產(chǎn)生變化，則孔板流量計(jì)不可能準(zhǔn)確測(cè)量氣體的流量。超聲波流量計(jì)具有自檢測(cè)功能，如果所測(cè)量氣體為濕氣體，對(duì)超聲波流量計(jì)產(chǎn)生影響時(shí)，儀表本身可以修正，因此超聲波流量計(jì)適用于濕氣體的測(cè)量（濕氣體體積組分含量低于5%）。

? ?清洗計(jì)量管路

孔板流量計(jì)本身有阻流件，清洗球無(wú)法通過(guò)，因此孔板流量計(jì)安裝在管線上時(shí)無(wú)法在線清洗計(jì)量管路，只有拆除孔板流量計(jì)才能清洗管路。而對(duì)超聲波流量計(jì)來(lái)說(shuō)，不存在這樣的問(wèn)題。

? ?渦流影響

孔板流量計(jì)采用差壓法測(cè)量氣體的流量，渦流直接影響孔板兩端的差壓，因此孔板流量計(jì)對(duì)渦流很敏感，要求有很長(zhǎng)的直管段才能滿(mǎn)足測(cè)量精度的要求。

? ?流速分布的影響

孔板流量計(jì)由于結(jié)構(gòu)原理的限制，要求測(cè)量時(shí)流速分布均勻，但是由于現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管路的復(fù)雜性，氣體在管路的流速分布是不可能均勻?qū)ΨQ(chēng)的，因此孔板流量計(jì)對(duì)流速分布不對(duì)稱(chēng)非常敏感。超聲波流量計(jì)可以修正流速分布不對(duì)稱(chēng)的現(xiàn)象。

? ?重復(fù)性

對(duì)于孔板流量計(jì)而言，隨著使用過(guò)程中孔板邊緣的磨損，孔板流量計(jì)的精度和重復(fù)性都會(huì)下降，而超聲波流量計(jì)無(wú)壓損、無(wú)示值漂移現(xiàn)象，重復(fù)性高。

? ?工藝管路復(fù)雜性比較

對(duì)于孔板流量計(jì)，由于量程比窄，計(jì)量管路多，而且上、下游直管段長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)工藝管路復(fù)雜。超聲波流量計(jì)量程比寬，上、下游直管段短，工藝管路簡(jiǎn)單。

? ?維修維護(hù)率比較

孔板流量計(jì)有阻流件，上游易積液、對(duì)高含硫的天然氣，其孔板磨損快，維修維護(hù)率高。超聲波流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，特殊材料的超聲探頭可以抗H?S的腐蝕，維護(hù)簡(jiǎn)單。

? ?一次性投資比較

孔板流量計(jì)由于量程比窄，對(duì)于相同的流量計(jì)量要求，其計(jì)量管路多，雖然直接的計(jì)量?jī)x表投資少，但是相關(guān)的閥門(mén)、溫度變送器、壓力變送器、直管段、匯管等一次性投資多。超聲波流量計(jì)單表價(jià)格高于孔板流量計(jì)，但是由于量程比寬，整個(gè)計(jì)量回路少，實(shí)際站場(chǎng)一次性投資少。

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?長(zhǎng)期使用的比較

? ?精度變化

孔板流量計(jì)由于長(zhǎng)期使用，孔板入口邊緣磨損，孔板彎曲變形，都會(huì)使精度喪失。超聲波流量計(jì)由于無(wú)磨損、無(wú)示值漂移現(xiàn)象，可以長(zhǎng)期保持較高的精度。

? ?臟污的影響

由于孔板流量計(jì)由節(jié)流件，長(zhǎng)期使用時(shí)，臟污物將堆積在孔板的上游，造成差壓信號(hào)不準(zhǔn)，直接影響計(jì)量精度。臟污和孔板鈍化可造成計(jì)量偏差2%～10%以上。超聲波流量計(jì)為中空管段，探頭在儀表上部，臟污不易影響探頭工作，不會(huì)影響計(jì)量精度，而且流量計(jì)可以檢測(cè)臟污情況并修正和報(bào)警提示、及時(shí)進(jìn)行清洗。

? ?故障排除

由于孔板流量計(jì)的儀表特性取決于節(jié)流件的幾何形狀和尺寸，需要經(jīng)常檢查節(jié)流件，一旦節(jié)流件發(fā)生變化就必須更換，節(jié)流件的壽命取決于氣體的組分、流量及壓力。超聲波流量計(jì)本身具有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦不在正常狀況就會(huì)報(bào)警，并自動(dòng)記錄報(bào)警期間的數(shù)據(jù)，超聲探頭的使

用壽命至少為8年，并可在線更換。

? ?備品備件

孔板流量計(jì)由于節(jié)流件經(jīng)常磨損、變形，因此需要備多套節(jié)流件；超聲波流量計(jì)只需要備一套探頭，可替換使用。

? ?日常維護(hù)

孔板流量計(jì)需要經(jīng)常維護(hù)，并檢查節(jié)流件的幾何尺寸等參數(shù)。在線更換孔板后很難保證不泄漏，使壓差不準(zhǔn)，難以保證計(jì)量精度。

超聲波流量計(jì)則可免維護(hù)，自檢功能強(qiáng)大。

? ?強(qiáng)檢周期

孔板流量計(jì)一年一檢，一般采用幾何檢定法。超聲波流量計(jì)3年一檢，可以實(shí)現(xiàn)在線標(biāo)定。

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綜上所述，使用氣體超聲波流量計(jì)比使用孔板流量計(jì)無(wú)論從安全性能、技術(shù)性能還是從一次性投資以及長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用上都有很大的優(yōu)勢(shì)。由于說(shuō)明問(wèn)題的需要，本文中計(jì)算和實(shí)例均選用較大用氣量進(jìn)行比較，實(shí)際通過(guò)比較計(jì)算一般DN200口徑以上流量計(jì)選用氣體超聲波流量計(jì)具有較大優(yōu)勢(shì)，DN150特別是以下流量計(jì)的選取由于氣體超聲波流量計(jì)本身價(jià)格因素使用孔板流量計(jì)更為經(jīng)濟(jì)，但從保證計(jì)量精度出發(fā)也推薦選用更精確的計(jì)量?jī)x表。