全方位详解孔板流量计与超声波流量计的区别

　　石油和天然气在中国的能源构成中一直处于主导地位，其运输方式仍然与长距离运输和集输管道工程密不可分。在油气集输过程中，孔板流量计尤其是先进的孔板阀处于绝对主导地位。随着国内石油天然气工业的大规模发展，对高压大流量测量的需求日益旺盛，孔板流量计由于自身结构的限制，其局限性十分明显。

　　近年来，国内市场也出现了一些新的流量计，并获得了一系列成功的经验。最值得一提的是，超声波流量计在高压大流量场合优势明显，有潜力取代先进的孔板阀。现在我给大家对比一下孔板流量计和超声波流量计的区别，大家来看看！

　　画

　　单孔流量计的应用要求

　　孔板流量计的应用条件、应用范围和管道要求(流量与压差的平方成正比液体

　　应为单相均质牛顿流体，通过节流装置时不会发生相变和沉淀杂质，节流装置内不得有任何形式的物质附着或聚集。

　　管道

　　仅适用于圆管，管径有限。上下游均有长直管段，节流阀上下游10D and直管段的内表面粗糙度和圆度应严格符合具体规定。

　　流动状态

　　流量要连续稳定，不能脉动。在受到节流元件的影响之前，已经形成了典型的、充分发展的速度分布(紊流速度分布)，流线平行于管道轴线，不应是旋转流。

　　两种技术性能比较

　　低量程比

　　由于其结构特点，孔板流量计是用节流部件测量的，所以量程比通常只有1: 3，最高可达1: 10，而超声波流量计没有节流部件，量程比可达1: 200。这两个数据表明，如果实施一个测量方案，假设其流量范围为1m/h至40m/h，使用超声波流量计只需要一个过程计量回路，使用孔板流量计需要多条路径。

　　压力损失

　　由于孔板流量计有节流器，超声波流量计没有节流器，显然孔板流量计的压力损失很大，超声波流量计的压力损失实际上可以忽略不计。

　　节流装置的能耗计算如下

　　以下能耗按典型用户用气量参数计算:用气量160× 104m/d，气压节流装置压力损失计算公式:(最大刻度压差50kPa，βδP =(1-0.24β-0.52β2-0.16β3)δ

　　×

　　千帕

　　节流装置能耗计算公式:(压缩机效率η

　　δp×QV/η

　　×

　　计算能耗成本:能源价格0.4元/千瓦时

　　能耗成本(年)=(W/1000)×(运行小时/年)×(元/千瓦时×365×24×

　　元/年

　　这个计算只是能耗损失，不包括压缩机运行等费用。

　　精度

　　孔板流量计的计量精度理论上可达1%，但大量实践证明，由于孔板流量计抗干扰能力差，现场精度最高可达2%，一般在3%左右。超声波流量计的精度可以达到0.5%甚至更高。由此可见，选择两种不同的测量仪器，对测量的影响是很大的。

　　测量脉动流量

　　由于孔板流量计通过孔板前后的压差信号实现流量测量，脉动流会使孔板前后的压差不准确，因此孔板流量计不适合测量脉动流，而超声波流量计可以测量脉动流的强度并消除其干扰，因此适合测量脉动流。

　　测量双向流量

　　孔板流量计根据节流元件达到测量目的，节流元件具有严格的方向性，因此不能测量双向流量。超声波流量计只与超声波信号在流体中的传播时间有关，因此可以测量双向流量。

　　测量湿度气体

　　孔板流量计不适合测量湿气；如果被测气体为湿气，则孔板流量计前端容易积聚液体，使上下游压差发生变化。孔板流量计根据上游和下游压差测量流量。如果压差发生变化，孔板流量计就不可能准确测量气体流量。超声波流量计具有自检功能。如果被测气体是湿气，仪器本身在影响超声波流量计时可以进行校正。因此，超声波流量计适用于测量湿气(湿气的体积成分含量小于5%)。

　　清洁计量管道

　　孔板流量计本身有节流器，清洁球无法通过，所以在管道上安装孔板流量计时无法在线清洗计量管道，只有拆下孔板流量计才能清洗管道。但是对于超声波流量计来说，就没有这个问题了。

　　涡流影响

　　孔板流量计采用差压法测量气体流量，涡流直接影响孔板两端的差压，因此孔板流量计对涡流敏感，需要较长的直管段来满足测量精度的要求。

　　速度分布的影响

　　由于结构原理的限制，孔板流量计在测量时要求速度分布均匀。然而，由于现场计量管道的复杂性，管道中气体的速度分布不能均匀对称，因此孔板流量计对非对称速度分布非常敏感。超声波流量计可以纠正速度分布不对称的现象。

　　重复性

　　对于孔板流量计，孔板流量计的精度和重复性会随着使用中孔板边缘的磨损而降低，而超声波流量计无压力损失，无指示漂移，重复性高。

　　工艺管道复杂性比较

　　对于孔板流量计，由于量程比窄，计量管道多，上下游管道长且直，现场工艺管道复杂。超声波流量计量程比大，上下游直管段短，工艺管道简单。

　　维护率的比较

　　孔板流量计有一个节流器，容易在上游积聚液体。对于含硫量高的天然气，孔板磨损快，维修率高。超声波流量计没有运动部件，特殊材料制成的超声波探头可以抵抗HS的腐蚀，维护简单。

　　一次性投资对比

　　由于量程比窄，对于相同的流量计量要求，孔板流量计有许多计量管道。虽然直接计量仪表投资小，但相关阀门、温度变送器、压力变送器、直管段、管汇等一次性投资大。超声波流量计的单表价格高于孔板流量计，但由于量程比大，整个计量回路较少，实际站的一次性投入较少。

　　长期使用对比

　　精度变化

　　由于长期使用孔板流量计，孔板入口边缘磨损，孔板弯曲变形，会造成精度损失。超声波流量计由于无磨损、无指示漂移，可以长时间保持高精度。

　　污垢的影响

　　由于孔板流量计由节流部件组成，长期使用时，孔板上游会积聚污垢，导致差压信号不准确，直接影响测量精度。脏污和孔板钝化会造成2% ~ 10%的计量偏差。超声波流量计为空心管段，探头在流量计的上部。脏不容易影响探头的工作和测量精度。而且流量计可以检测脏污情况，进行纠正，报警提示，及时清洗。

　　调试

　　由于孔板流量计的仪表特性取决于节流元件的几何形状和尺寸，因此需要经常检查节流元件，一旦节流元件发生变化，就必须更换。节流元件的寿命取决于气体的成分、流速和压力。超声波流量计本身具有很强的自诊断功能，一旦不正常，就会报警，并在报警期间自动记录数据它的使用寿命至少为8年，可以在线更换。

　　备件

　　由于孔板流量计经常磨损变形，需要准备多套节流部件；超声波流量计只需要一套探头，可以互换使用。

　　日常维护

　　孔板流量计需要经常维护，检查节流阀的几何尺寸和其他参数。在线更换孔板后很难保证不泄漏，导致压差不准确，测量精度难以保证。

　　超声波流量计免维护，自检功能强大。

　　强检验周期

　　孔板流量计每年检验一次，一般采用几何检定法。超声波流量计可以每三年检查一次，可以实现在线校准。

　　综上所述，使用气体超声波流量计在安全性能、技术性能、一次性投资和长期运行成本方面都比使用孔板流量计有很大的优势。由于需要说明问题，本文的计算和实例选择了较大的耗气量进行对比。事实上，对于DN200口径以上的一般流量计，通过对比计算，选择气体超声波流量计有很大的优势。由于气体超声波流量计本身的价格因素，选择DN150更经济，尤其是对于以下流量计，但为了保证测量精度，也建议选择更精确的测量仪器。