超聲波流量計與孔板流量計的比較
1 孔板流量計的使用要求
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 超聲波流量計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 | 無 |
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 | 低 | 高 |
工藝管路復雜程度 | 高 | 低 |
維修維護率 | 高 | 低 |
一次性投資 | 高 | 低 |
安全性 | 低 | 高 |
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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