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超聲波流量計與孔板流量計的比較

作者: 時間:2013-02-26 來源:網絡 收藏
在我國長輸和集輸管道的工程實踐中,特別是高級孔板閥長期占據(jù)統(tǒng)治地位。而隨著我國石油天然氣事業(yè)的大規(guī)模發(fā)展,在高壓、大方面,越來越受到自身結構的限制而顯示出其局限性。近年來一些新型的流量計在國外取得理論和實踐成功的基礎上,也積極投身國內市場,取得一系列成功經驗。特別是在高壓、大流量場合具有明顯優(yōu)勢,大有取代高級孔板閥之勢。由于認識的誤區(qū)很多人認為性能好但價格昂貴,事實是不是如此呢?我們通過一系列比較可以得到更正確的結論。

1 的使用要求

孔板流量計(流量與差壓的平方成正比)的使用條件、使用范圍和對管道的要求:

(1) 流體:應是單相、均質的牛頓流體,在通過節(jié)流裝置時不發(fā)生相變和析出雜質,在節(jié)流裝置中不得有任何形式的物質黏附或聚集。

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

(3) 流態(tài):流動應是連續(xù)、穩(wěn)定的,不是脈動流;在受到節(jié)流元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,不得為旋轉流。

2 技術性能的比較

表1 與孔板流量計技術性能的比較

技術性能

孔板流量計

超聲波流量計

量程比

1:3-10

1:40-200

壓損

很大

精度

理論上1%;現(xiàn)場一般2%

一般0.5%

測脈動流

不合適

適合

測雙向流

不可以

可以

測濕氣體

不可以

可以

清洗管路

不可以

可以

渦流影響

敏感

不敏感

流速分布影響

敏感

不敏感

重復性

工藝管路復雜程度

維修維護率

一次性投資

安全性

2.1 量程比

由于結構特點,孔板流量計是通過節(jié)流元件來完成測量的,所以其量程比通常只有1:3,最高可達1:10,而超聲波流量計沒有任何阻流件,其量程比可達1 :200。

這兩個數(shù)據(jù)表明:如果實現(xiàn)一種測量方案,假定其流量范圍是從1m3/h ~ 40m3/h, 使用超聲波流量計只需要一路工藝計量回路就可以實現(xiàn),如果采用孔板流量計,需要多路才能實現(xiàn)。

2.2 壓損

由于孔板流量計的結構有阻流件,超聲波流量計沒有阻流件,那么顯而易見:孔板流量計的壓損很大,超聲波流量計壓損實際可以忽略不計。節(jié)流裝置能耗計算如下:

以下以1 個典型用戶用氣參數(shù)進行能耗計算:用氣量160× 104m3/d,用氣壓力0.6MPa。

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

δP=(1-0.24 β -0.52 β2-0.16 β3)Δ P
=0.5486×50
=27.43kPa

節(jié)流裝置能耗計算式:(壓縮機效率η =0 .8 )

W= δ p ×QV/ η
= 27430×18.5185/0.8
=634953W

2.3 精度

孔板流量計的計量精度理論上可以達到1%,但是通過大量的實踐證明,由于孔板流量計抗干擾能力較差,現(xiàn)場精度最高能達到2%,一般情況下在3% 左右。超聲波流量計的精度則可以達到0.5% 甚至更高。

2.4 測脈動流

由于孔板流量計是靠孔板前后的差壓信號來實現(xiàn)流量測量的,脈動流會使孔板前后的差壓不準, 所以孔板流量計不適合測脈動流, 而超聲波流量計可以測量脈動流的強度并消除其干擾,所以它適合測脈動流。

2.5 測雙向流

孔板流量計依據(jù)一個節(jié)流元件來實現(xiàn)測量目的, 這個節(jié)流元件具有嚴格的方向性,因此孔板流量計無法測雙向流。超聲波流量計只與超聲信號在流體中的傳播時間有關,因此可以測雙向流。

2.6 測濕氣體

孔板流量計不適合測量濕氣體;若被測氣體為濕氣體,那么在孔板流量計的前端容易積液,使得上下游差壓產生變化,而孔板流量計正是根據(jù)上下游的壓差來測量流量的,如果差壓產生變化,則孔板流量計不可能準確測量氣體的流量。超聲波流量計具有自檢測功能,如果所測量氣體為濕氣體,對超聲波流量計產生影響時,儀表本身可以修正,因此超聲波流量計適用于濕氣體的測量(濕氣體體積組分含量低于5%)。

2.7 清洗計量管路

孔板流量計本身有阻流件, 清洗球無法通過,因此孔板流量計安裝在管線上時無法在線清洗計量管路,只有拆除孔板流量計才能清洗管路。而對超聲波流量計來說,不存在這樣的問題。

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