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超声波流量计和孔板流量计的技术比较

发布时间:2016-11-17 阅读:0次

一、技术性能的比较 
  1.量程比低
  由于结构特点,孔板流量计是通过节流件来完成测量的,所以其量程比通常只有1:3,最高可达1:10,而超声波流量计没有任何阻流件,其量程比可达 1:200。这两个数据表明:如果实现一种测量方案,假定其流量范围是从1m3/h~40m3/h,使用超声波流量计只需要一路工艺计量回路就可以实现,如果采用孔板流量计,需要多路才能实现。

  2、压损
  由于孔板流量计的结构有阻流件,超声波流量计没有阻流件,那么显而易见:孔板流量计的压损很大,超声波流量计压损实际可以忽略不计。

  3、精度
  孔板流量计的计量精度理论上可以达到1%,但是通过大量的实践证明,由于孔板流量计抗干扰能力较差,现场精度最高能达到2%,一般情况下在3%左右。超声波流量计的精度则可以达到0.5% 甚至更高。由此可见选择两种不同的计量仪表, 对于测量的影响会有多大。

  4、测脉动流
  由于孔板流量计是靠孔板前后的差压信号来实现流量测量的,脉动流会使孔板前后的差压不准,所以孔板流量计不适合测脉动流,而超声波流量计可以测量脉动流的强度并消除其干扰,所以它适合测脉动流。

  5、测双向流
  孔板流量计依据一个节流元件来实现测量目的,这个节流元件具有严格的方向性,因此孔板流量计无法测双向流。超声波流量计只与超声信号在流体中的传播时间有关,因此可以测双向流。

  6、测湿气体
  孔板流量计不适合测量湿气体;若被测气体为湿气体,那么在孔板流量计的前端容易积液,使得上下游差压产生变化,而孔板流量计正是根据上下游的压差来测量流量的,如果差压产生变化,则孔板流量计不可能准确测量气体的流量。超声波流量计具有自检测功能,如果所测量气体为湿气体,对超声波流量计产生影响时,仪表本身可以修正,因此超声波流量计适用于湿气体的测量(湿气体体积组分含量低于5%)。

  7、清洗计量管路
  孔板流量计本身有阻流件,清洗球无法通过,因此孔板流量计安装在管线上时无法在线清洗计量管路,只有拆除孔板流量计才能清洗管路。而对超声波流量计来说,不存在这样的问题。

  8、涡流影响
  孔板流量计采用差压法测量气体的流量,涡流直接影响孔板两端的差压,因此孔板流量计对涡流很敏感,要求有很长的直管段才能满足测量精度的要求。新的国际标准ISO5167已经对孔板流量计上游直管段的长度作了更高的规定:孔板流量计上游直管段至少要有44D,若孔板流量计上游有汇管存在,则上游直管段的长度至少要有145D。

  9、流速分布的影响
  孔板流量计由于结构原理的限制,要求测量时流速分布均匀,但是由于现场计量管路的复杂性,气体在管路的流速分布是不可能均匀对称的,因此孔板流量计对流速分布不对称非常敏感。超声波流量计可以修正流速分布不对称的现象。

  10、重复性
  对于孔板流量计而言,随着使用过程中孔板边缘的磨损,孔板流量计的精度和重复性都会下降,而超声波流量计无压损、无示值漂移现象,重复性高。

  11、工艺管路复杂性比较
  对于孔板流量计,由于量程比窄,计量管路多,而且上、下游直管段长,现场工艺管路复杂。超声波流量计量程比宽,上、下游直管段短,工艺管路简单。

  12、维修维护率比较
  孔板流量计有阻流件,上游易积液、对高含硫的天然气,其孔板磨损快,维修维护率高。超声波流量计无可动部件,特殊材料的超声探头可以抗H2S 的腐蚀,维护简单。

  13、一次性投资比较
  孔板流量计由于量程比窄,对于相同的流量计量要求,其计量管路多,虽然直接的计量仪表投资少,但是相关的阀门、温度变送器、压力变送器、直管段、汇管等一次性投资多。超声波流量计单表价格高于孔板流量计,但是由于量程比宽,整个计量回路少,实际站场一次性投资少。3.现场安装比较

  (1) 直管段的长度
  孔板流量计上有直管段至少要有44D,若孔板流量计上游有汇管存在,则上游直管段的长度至少要有145D。(详见《国际流量计量学术动态及发展趋势》(《中国计量》2002年)或ISO 5167-2)。

  超声波流量计上、下游直管段要求为10D、5D(《用气体超声波流量计测量天然气的流量》— 国标GB/T 18604-2001)。

  (2) 安装的影响
  对于孔板流量计,安装条件直接影响其计量精度,对现场安装的同心度要求很高。

  (3) 使用条件
  由于孔板流量计的原理决定其现场使用条件必须与设计条件相符,压力、流量的适应性差。超声波流量计对现场的适应性极强,对压力、流量的波动不敏感,有较强的过载能力。

  二、长期使用的比较
  1、精度变化
  孔板流量计由于长期使用,孔板入口边缘磨损,孔板弯曲变形,都会使精度丧失。超声波流量计由于无磨损、无示值漂移现象,可以长期保持较高的精度。

  2、脏污的影响
  由于孔板流量计由节流件,长期使用时,脏污物将堆积在孔板的上游,造成差压信号不准,直接影响计量精度。脏污和孔板钝化可造成计量偏差 2~10% 以上。超声波流量计为中空管段,探头在仪表上部,脏污不易影响探头工作,不会影响计量精度,而且流量计可以检测脏污情况并修正和报警提示、及时进行清洗。

  3、故障排除
  由于孔板流量计的仪表特性取决于节流件的几何形状和尺寸,需要经常检查节流件,一旦节流件发生变化就必须更换,节流件的寿命取决于气体的组分、流量及压力。超声波流量计本身具有很强的自诊断功能,一旦不在正常状况就会报警,并自动记录报警期间的数据,超声探头的使

  用寿命至少为 8 年,并可在线更换。

  4、备品备件
  孔板流量计由于节流件经常磨损、变形,因此需要备多套节流件;超声波流量计只需要备一套探头,可替换使用。

  5、日常维护
  孔板流量计需要经常维护,并检查节流件的几何尺寸等参数。在线更换孔板后很难保证不泄漏,使压差不准,难以保证计量精度。

  超声波流量计则可免维护,自检功能强大。

  6、强检周期
  孔板流量计一年一检,一般采用几何检定法。超声波流量计3 年一检,可以实现在线标定。

  三、结论
  根据上面的结果看出,使用气体超声波流量计比使用孔板流量计无论从安全性能、技术性能还是从一次性投资以及长期运行费用上都有很大的优势。
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