超声波流量计与孔板流量计的比较

2013-02-26 09:15:48来源: 21IC
在我国长输和集输管道的工程实践中,孔板流量计特别是高级孔板阀长期占据统治地位。而随着我国石油天然气事业的大规模发展,在高压、大流量计量方面,孔板流量计越来越受到自身结构的限制而显示出其局限性。近年来一些新型的流量计在国外取得理论和实践成功的基础上,也积极投身国内市场,取得一系列成功经验。特别是超声波流量计在高压、大流量场合具有明显优势,大有取代高级孔板阀之势。由于认识的误区很多人认为超声波流量计性能好但价格昂贵,事实是不是如此呢?我们通过一系列比较可以得到更正确的结论。

1 孔板流量计的使用要求

孔板流量计(流量与差压的平方成正比)的使用条件、使用范围和对管道的要求:

(1) 流体:应是单相、均质的牛顿流体,在通过节流装置时不发生相变和析出杂质,在节流装置中不得有任何形式的物质黏附或聚集。

(2) 管道:仅适用于圆管,管径大小有一定限制,上下游有很长的直管段,而且节流件上游10D、下游4D直管段的内表面粗糙度、圆度要严格符合具体规定。

(3) 流态:流动应是连续、稳定的,不是脉动流;在受到节流元件影响前已形成典型的、充分发展的流速分布(紊流速度分布),流线与管轴线平行,不得为旋转流。

2 技术性能的比较

表1 超声波流量计与孔板流量计技术性能的比较

技术性能

孔板流量计

超声波流量计

量程比

1:3-10

1:40-200

压损

很大

精度

理论上1%;现场一般2%

一般0.5%

测脉动流

不合适

适合

测双向流

不可以

可以

测湿气体

不可以

可以

清洗管路

不可以

可以

涡流影响

敏感

不敏感

流速分布影响

敏感

不敏感

重复性

工艺管路复杂程度

维修维护率

一次性投资

安全性

2.1 量程比

由于结构特点,孔板流量计是通过节流元件来完成测量的,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。

2.2 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。节流装置能耗计算如下:

以下以1 个典型用户用气参数进行能耗计算:用气量160× 104m3/d,用气压力0.6MPa。

节流装置压力损失计算式:(最大刻度差压50kPa、β =0.68)

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

节流装置能耗计算式:(压缩机效率η =0 .8 )

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

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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。

2.6 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%)。

2.7 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。
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关键字:超声波流量计  孔板流量计  流量计量

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0226/article_6919.html
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