超聲波流量計與孔板流量計的比較
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(1) 設(shè)備維護費
由于超聲波流量計為免維護儀表，而孔板流量計需要經(jīng)常維護，因此后者的維護費用大大高于前者。
(2) 標(biāo)定費用
孔板流量計僅為標(biāo)定差壓變送器就花費很大的人力物力，再加上孔板流量計需要配密度計， 每年一次標(biāo)密度計也要增加標(biāo)定費用。此外，孔板流量計雖然可以采用幾何檢定的干標(biāo)模式進行檢定，但是檢定完重新安裝回去時很難保證同心度。
(3) 孔板流量計需要經(jīng)常更換節(jié)流件，成本因而增加；超聲波流量計無需更換部件，探頭可以帶壓更換并清洗，其它部件基本不用更換。
(4) 由于孔板流量計壓損很大，增加了壓縮機的負(fù)荷，經(jīng)多年實踐證明，運行費用隨壓損的增加而上升。
(5) 操作人員人工費孔板流量計需要維護、切換等操作，人工費用很多，而超聲波流量計無人值守，基本不需要維護，因此用于超聲波流量計運行維護的費用將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于孔板流量計。
6 超聲波流量計在石油化工計量中的應(yīng)用
6.1 時差法超聲波流量計測量成品油
超聲流量計是一種推導(dǎo)式流量計，它的基本原理如圖2所示。高頻聲脈沖從上游換能器A傳送到下游換能器B的時間為
T1=L/(C+Vcosθ)
而從下游換能器B傳送到上游接收換能器A的時間為
T2=L/(C-Vcosθ)
式中，L—聲道距離；C—液體中的聲速；θ—聲道和管道軸向的夾角；V—管道中的平均軸向流速。
由上式可以推導(dǎo)出
V=(L/2cosθ)*[(T2-T1)/(T1*T2)]
圖2 時差法超聲波流量計基本原理圖
6.2 標(biāo)準(zhǔn)體積管實流標(biāo)定超聲波流量技術(shù)
雙向標(biāo)準(zhǔn)體積管是一種標(biāo)準(zhǔn)容積式機械設(shè)備，在U型標(biāo)準(zhǔn)管段進出口上裝有兩個(或四個)檢測開關(guān)，一個排液球或者活塞。當(dāng)觸動第一個檢測開關(guān)時，排液球進入標(biāo)準(zhǔn)段，當(dāng)這個球觸動U型管另一端第二個檢測開關(guān)時，排液球離開標(biāo)準(zhǔn)段。
超聲波流量計的測量原理決定了脈沖和真實流速(流量)有一個固定延時。而管道中的流體擾動是很復(fù)雜的，它包括多次擾動渦流和非軸向速度成分，超聲波流量計沿著一個或多個采樣聲道，通過超聲波發(fā)射器和接收器上的正反向時差，檢測并推導(dǎo)計算出流體流速。上述原因，檢定一臺超聲波流量計性能是否穩(wěn)定，應(yīng)該有如下特點需要設(shè)計工程師注意：
(1)為了使被檢測超聲波流量計儀表系數(shù)的不準(zhǔn)確度控制在±0.027%，建議設(shè)計工程師在計量系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)該考慮超聲波流量計的公稱通徑和標(biāo)定運行次數(shù)來選擇雙向標(biāo)準(zhǔn)體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積其關(guān)系如表3所示：
雙向體積管標(biāo)準(zhǔn)容積和流量計公稱通徑 | |||
超聲波流量計的公稱通徑(mm) | 雙向體積管標(biāo)準(zhǔn)容積(L) | ||
當(dāng)標(biāo)定5次重復(fù)性為0.05%時 | 當(dāng)標(biāo)定8次重復(fù)性為0.09%時 | 當(dāng)標(biāo)定10次重復(fù)性為0.12%時 | |
DN400(16``) | 82832.227 | 38315.867 | 25119.946 |
DN350(14``) | 63435.813 | 29253.608 | 19237.427 |
DN300(12``) | 46583.161 | 21463.245 | 14149.843 |
DN250(10``) | 32274.361 | 14944.778 | 9857.194 |
DN200(8``) | 20668.310 | 9539.220 | 6359.480 |
DN150(6``) | 11606.051 | 5405.558 | 3497.714 |
DN100(4``) | 5246.571 | 2384.805 | 1589.870 |
(2) 在每次的標(biāo)定過程中，排液球在觸發(fā)第一個檢測開關(guān)之前，開始記錄被檢超聲波流量計發(fā)出的脈沖信號，應(yīng)該保持介質(zhì)流速穩(wěn)定在被檢超聲波流量計的這個流量點上，否則有可能造成超聲波流量計較差的重復(fù)性或者流量計增益的系統(tǒng)誤差。
(3) 換向四通閥在換向介質(zhì)進入U型管段時應(yīng)該處于流量和壓力穩(wěn)定狀態(tài)下。如果驅(qū)動排液球進入標(biāo)準(zhǔn)體積管檢測開關(guān)時，排液球觸發(fā)檢測開關(guān)之前直接產(chǎn)生擾動流。這將大大降低超聲波流量計的儀表系數(shù)和重復(fù)性。
7 結(jié)論
綜上所述，使用氣體超聲波流量計比使用孔板流量計無論從安全性能、技術(shù)性能還是從一次性投資以及長期運行費用上都有很大的優(yōu)勢。由于說明問題的需要，本文中計算和實例均選用較大用氣量進行比較，實際通過比較計算一般DN200口徑以上流量計選用氣體超聲波流量計具有較大優(yōu)勢，DN150特別是以下流量計的選取由于氣體超聲波流量計本身價格因素使用孔板流量計更為經(jīng)濟，但從保證計量精度出發(fā)也推薦選用更精確的計量儀表。(end)
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