摘要：通(tōng)過大(dà)量詳(xiáng)實的理論推導(dǎo)、可信(xìn)的應用實(shí)例，經過技術性(xìng)能、現場安裝使用、長期使用、經濟性幾個(gè)方面(miàn)的比(bǐ)較詳細論述了超聲波流量計 與(yǔ) 孔闆流(liú)量計 的優劣，提(tí)出高(gāo)壓(yā)、大(dà)流量(liàng)計量優先選用超聲(shēng)波流(liú)量計的建議。
　　在我國(guó)長輸(shū)和集輸管(guǎn)道的(de)工程(chéng)實踐中，孔(kǒng)闆流量計(jì)特别是高(gāo)級孔闆閥(fá)長(zhǎng)期(qī)占據(jù)統治地位。而随(suí)着我國石油天(tiān)然氣(qì)事業的(de)大(dà)規模發展，在高(gāo)壓、大流量計量方面(miàn)，孔闆流量(liàng)計越來(lái)越受到自身結構的(de)限(xiàn)制而顯示(shì)出其(qí)局限性。近(jìn)年來(lái)一些新型的流(liú)量(liàng)計(jì)在(zài)國外取(qǔ)得理(lǐ)論和實踐成功的基(jī)礎上(shàng)，也積極(jí)投身國(guó)内市(shì)場(chǎng)，取得一(yī)系列成功經驗(yàn)。特别是超聲(shēng)波(bō)流量計在高壓、大流量(liàng)場合具(jù)有明顯優勢，大有取(qǔ)代(dài)高(gāo)級孔(kǒng)闆閥之勢(shì)。由于(yú)認識的誤區很(hěn)多人認爲(wèi)超聲(shēng)波流(liú)量(liàng)計(jì)性能(néng)好但(dàn)價(jià)格(gé)昂貴(guì)，事實是不是如(rú)此呢？通(tōng)過(guò)一系列比(bǐ)較(jiào)可以得(dé)到更正确的結(jié)論(lùn)。
1孔闆流(liú)量計(jì)的使(shǐ)用要(yào)求
　　孔闆流量計（流量(liàng)與差壓(yā)的(de)平方(fāng)成正(zhèng)比）的使用(yòng)條(tiáo)件(jiàn)、使用(yòng)範圍(wéi)和對管道的要(yào)求：
(1)流(liú)體(tǐ)：應是單(dān)相、均(jun1)質(zhì)的(de)牛頓(dùn)流體，在通(tōng)過節(jiē)流裝置(zhì)時不發(fā)生相變和析出(chū)雜質(zhì)，在節流裝置中不得有任何形(xíng)式(shì)的物質(zhì)黏附或聚集。
(2)管(guǎn)道：僅适用于(yú)圓(yuán)管，管徑大小有(yǒu)一定限制(zhì)，上下遊有很長(zhǎng)的直(zhí)管段，而且節流(liú)件上遊10d、下(xià)遊(yóu)4d直管段(duàn)的(de)内(nèi)表面(miàn)粗糙度、圓度要嚴格(gé)符合(hé)具體(tǐ)規定(dìng)。

(3)流态：流動(dòng)應是(shì)連(lián)續、穩定(dìng)的，不是脈動流(liú)；在受(shòu)到節流件影響(xiǎng)前已形成典(diǎn)型的、充分發(fā)展的流速分布（紊流(liú)速度分布(bù)），流線與(yǔ)管軸線(xiàn)平行(háng)，不(bú)得(dé)爲旋(xuán)轉流(liú)。
2技術性能(néng)的比較（見表
1）2.1量(liàng)程比(bǐ)低
　　由于結(jié)構特點(diǎn)，孔闆流(liú)量計(jì)是(shì)通過節流件(jiàn)來完(wán)成測(cè)量的，所以(yǐ)其量(liàng)程比通(tōng)常(cháng)隻有1：3，最高可達1：10，而超聲波(bō)流量(liàng)計沒(méi)有(yǒu)任何阻流件，其量程比(bǐ)可達(dá)1：200。
　　這兩個數(shù)據表(biǎo)明：如(rú)果(guǒ)實現一種測(cè)量(liàng)方(fāng)案，假定其流(liú)量範圍(wéi)是從1m3/h~40m3/h,使用(yòng)超聲(shēng)波流(liú)量計隻需(xū)要一路工藝計(jì)量回路就可以(yǐ)實現，如果采用孔闆流量計，需(xū)要多路才能實(shí)現。
2.2壓損
　　由于孔闆流(liú)量計的結構(gòu)有阻(zǔ)流件，超(chāo)聲波流量計沒(méi)有阻流件(jiàn)，那麽顯而(ér)易(yì)見：孔闆流量(liàng)計(jì)的(de)壓損很大(dà)，超聲波流(liú)量計壓損實(shí)際(jì)可以忽略(luè)不計(jì)。節流(liú)裝置能耗計算(suàn)如下：
　　以下(xià)以1個典型用戶(hù)用氣參數進(jìn)行能耗(hào)計(jì)算：用氣(qì)量160×104m3/d，用氣(qì)壓力0.6mpa。
節(jiē)流裝置壓力損(sǔn)失計(jì)算式(shì)：（最大(dà)刻度差壓50kpa、β=0.68）
δp=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）Δp
=0.5486×50
=27.43kpa
節(jiē)流(liú)裝置能耗(hào)計算(suàn)式：（壓縮(suō)機效率η=0.8）
w=δp×qv/η
=27430×18.5185/0.8
=634953w
計算耗能費：能(néng)源價0.4元/kwh
耗能費(fèi)(年)=(w/1000)×(運行(háng)時(shí)數/年(nián))×(元/kwh)
=(634953/1000)×365×24×0.4
=2224876(元/年)
該計算僅隻是(shì)能(néng)耗損失，不(bú)包括(kuò)壓縮(suō)機運行等費用(yòng)。
2.3精度
　　孔闆流量(liàng)計的(de)計量(liàng)精度理論上(shàng)可以達(dá)到1%，但(dàn)是(shì)通過大(dà)量的(de)實踐證明(míng)，由于孔闆流量計抗幹擾能力(lì)較差，現(xiàn)場精度最高能達到2%，一(yī)般(bān)情況下(xià)在3%左(zuǒ)右。
　　超聲波流量(liàng)計的(de)精度則可(kě)以達到(dào)0.5%甚至更高。假定某(mǒu)個計量站(zhàn)的輸(shū)氣量(liàng)爲350萬nm3/天(tiān)，工(gōng)業用(yòng)氣每(měi)标方(fāng)的價格爲0.6元，費用偏(piān)差比較見表2。

由(yóu)此(cǐ)可見選(xuǎn)擇兩(liǎng)種不同的計量(liàng)儀表，對于(yú)測量(liàng)的影響(xiǎng)會有多(duō)大。
2.4測(cè)脈動流
　　由(yóu)于孔闆流量計(jì)是靠孔闆(pǎn)前(qián)後(hòu)的差壓信号來實現流(liú)量測量(liàng)的，脈動(dòng)流會使(shǐ)孔(kǒng)闆前後的差(chà)壓不準，所以孔闆流量計不适(shì)合測(cè)脈(mò)動流，而(ér)超聲(shēng)波流(liú)量計(jì)可以(yǐ)測量脈動(dòng)流的強度并(bìng)消(xiāo)除其(qí)幹(gàn)擾，所以(yǐ)它适合測脈動(dòng)流。
2.5測(cè)雙向流
　　孔(kǒng)闆流(liú)量(liàng)計依據一個節流元件(jiàn)來實現測量目的，這個(gè)節流元件具有嚴格的(de)方向(xiàng)性(xìng)，因此孔(kǒng)闆流量計無法(fǎ)測雙向(xiàng)流(liú)。超聲(shēng)波流量(liàng)計(jì)隻與超聲(shēng)信(xìn)号在流(liú)體中(zhōng)的傳(chuán)播時(shí)間有關(guān)，因(yīn)此可(kě)以測雙(shuāng)向(xiàng)流。
2.6測濕氣體
　　孔闆流(liú)量計不适(shì)合測(cè)量濕(shī)氣體；若被(bèi)測氣(qì)體爲濕氣(qì)體，那(nà)麽(me)在孔闆(pǎn)流量計的前端容易(yì)積液，使得(dé)上(shàng)下(xià)遊差壓産生變化，而孔闆流量計(jì)正是根據上下(xià)遊的壓(yā)差來測量流量(liàng)的，如果差壓産(chǎn)生變化，則孔闆(pǎn)流量計(jì)不可能(néng)準确測量(liàng)氣體(tǐ)的流(liú)量。
超(chāo)聲波(bō)流量計具有自(zì)檢測功能，如果所測(cè)量(liàng)氣體爲(wèi)濕氣(qì)體，對超聲(shēng)波流(liú)量計(jì)産生影響(xiǎng)時(shí)，儀表本(běn)身可以修正(zhèng)，因(yīn)此超聲波(bō)流量(liàng)計适用于(yú)濕氣體的(de)測(cè)量（濕氣(qì)體體積組分含量低(dī)于5%）。
2.7清洗計量管路
　　孔(kǒng)闆流(liú)量計本身有阻流件，清(qīng)洗(xǐ)球無(wú)法通過(guò)，因此孔(kǒng)闆流量(liàng)計(jì)安(ān)裝(zhuāng)在管線上時無(wú)法在(zài)線(xiàn)清洗計量管路，隻有拆除孔闆流量計才能清洗管路(lù)。而對超聲波流量計來(lái)說，不存(cún)在這樣(yàng)的(de)問題。
2.8渦流(liú)影響
　　孔闆(pǎn)流量計采(cǎi)用(yòng)差(chà)壓法測(cè)量氣體(tǐ)的流量(liàng)，渦流直(zhí)接影響孔闆兩端的差壓，因此(cǐ)孔闆(pǎn)流(liú)量計(jì)對(duì)渦流(liú)很敏(mǐn)感，要(yào)求有很(hěn)長的直管段才能(néng)滿足(zú)測量精度的要(yào)求。新(xīn)的國(guó)際标(biāo)準iso5167已經對(duì)孔闆(pǎn)流量(liàng)計上(shàng)遊直管段的長度作(zuò)了(le)更高的(de)規定(dìng)：孔闆(pǎn)流(liú)量計上(shàng)遊直管段至少(shǎo)要有44d，若孔闆流(liú)量計上遊有彙(huì)管存(cún)在，則上遊(yóu)直管段的長(zhǎng)度至少(shǎo)要有(yǒu)145d。（詳見(jiàn)《國際流量(liàng)計量學術動态及發(fā)展趨勢(shì)》（《中國計(jì)量》2002年）或iso5167-2）。
　　原iso5167規定(dìng)的上遊(yóu)18d直管段(duàn)确實無(wú)法(fǎ)滿足對計量精(jīng)度的要(yào)求，修(xiū)改(gǎi)後的(de)iso5167-2對直管段的長(zhǎng)度規定是(shì)必須(xū)的。
而大多(duō)多聲道的(de)超聲波流(liú)量計本身(shēn)具有(yǒu)對渦流(liú)強度的(de)分析(xī)能(néng)力，可以消除(chú)渦流對流量測量的影響，對(duì)渦(wō)流不敏感(gǎn)。
2.9流速分布的(de)影(yǐng)響
孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)由于結構(gòu)原理的限制，要(yào)求測(cè)量(liàng)時(shí)流速分布(bù)均勻，但(dàn)是由于(yú)現場計量(liàng)管路(lù)的複(fú)雜性，氣體在管路的流速(sù)分布是不可能(néng)均勻對稱的，因(yīn)此孔闆流量計對流速(sù)分(fèn)布不(bú)對稱(chēng)非常敏感。超(chāo)聲(shēng)波流量計可以(yǐ)修(xiū)正流速(sù)分布不對(duì)稱的(de)現象。
2.10重(zhòng)複性
　　對(duì)于孔闆流量計(jì)而言，随(suí)着使用(yòng)過程(chéng)中孔闆(pǎn)邊(biān)緣的(de)磨損，孔闆(pǎn)流量(liàng)計的(de)精度(dù)和重複性都會(huì)下(xià)降，而超(chāo)聲波(bō)流量計無(wú)壓(yā)損(sǔn)、無示(shì)值漂(piāo)移現象，重複(fú)性高
2.11 工(gōng)藝管路複雜性(xìng)比較
　　 對于孔闆(pǎn)流量計，由(yóu)于量(liàng)程比窄，計量管(guǎn)路多(duō)，而(ér)且(qiě)上、下遊直管段長，現(xiàn)場工藝管路複(fú)雜。超(chāo)聲波流量(liàng)計量程比(bǐ)寬，上、下遊直管段短(duǎn)，工藝(yì)管路簡單(dān)。
2.12 維修維(wéi)護率比(bǐ)較
　　 孔闆流(liú)量計有阻(zǔ)流件，上遊(yóu)易積液(yè)、對高含(hán)硫的天(tiān)然(rán)氣，其(qí)孔闆磨損快，維修維(wéi)護率(lǜ)高(gāo)。
超(chāo)聲波(bō)流量計無(wú)可動(dòng)部件，特殊(shū)材料的超(chāo)聲探頭可以抗(kàng)h2s的腐(fǔ)蝕，維(wéi)護(hù)簡單。
2.13 一(yī)次性投資(zī)比較(jiào)
　　 孔闆流量(liàng)計由(yóu)于量(liàng)程比(bǐ)窄，對于相同的(de)流量(liàng)計量要求(qiú)，其(qí)計(jì)量管路多(duō)，雖然(rán)直接(jiē)的(de)計量儀(yí)表投(tóu)資少，但是(shì)相關的閥門、 溫(wēn)度變送(sòng)器 、 壓力(lì)變送器 、直管段(duàn)、彙管等(děng)一(yī)次性(xìng)投資(zī)多。
　　超聲波(bō)流量計單表價(jià)格高(gāo)于孔(kǒng)闆流(liú)量計，但是(shì)由于(yú)量程比寬，整個(gè)計量回路少，實際(jì)站場一次性(xìng)投資少。
3現(xiàn)場安(ān)裝使用的比較(jiào)（見表3）

(1)直管段的長度
　　孔闆流量(liàng)計上(shàng)有直管段(duàn)至少要有(yǒu)44d，若孔(kǒng)闆流量計(jì)上遊(yóu)有彙管(guǎn)存在，則(zé)上遊直管(guǎn)段的(de)長度至(zhì)少要有(yǒu)145d。（詳見(jiàn)《國際流量(liàng)計量學術動态及發(fā)展趨勢》（《中(zhōng)國計(jì)量》2002年）或iso5167-2）。
超(chāo)聲波流量計上(shàng)、下遊直管段(duàn)要求爲10d、5d（《用氣(qì)體超聲波流量計測(cè)量天(tiān)然氣(qì)的流(liú)量》—國(guó)标gb/t18604-2001）。
(2)安裝的(de)影響對(duì)于孔闆(pǎn)流量計，安裝條(tiáo)件直接影(yǐng)響其計量精(jīng)度(dù)，對現場安裝(zhuāng)的(de)同心(xīn)度要求很高(gāo)。
(3)使(shǐ)用條件(jiàn)由于孔(kǒng)闆流量計的原理決(jué)定其現場(chǎng)使(shǐ)用條件必須(xū)與設計條(tiáo)件(jiàn)相(xiàng)符，壓力、流量的(de)适應性差。超聲波流(liú)量(liàng)計對現(xiàn)場的适應(yīng)性極(jí)強，對壓力(lì)、流量(liàng)的波動不敏感，有較強(qiáng)的過載(zǎi)能力。
4長期(qī)使用(yòng)的比較
（1)精度變(biàn)化
　　 孔闆(pǎn)流量(liàng)計由于(yú)長期(qī)使用(yòng)，孔闆入(rù)口邊緣(yuán)磨損，孔(kǒng)闆彎曲(qǔ)變形，都會使精(jīng)度喪(sàng)失。
　　超聲(shēng)波(bō)流量計由于無(wú)磨損、無示(shì)值漂(piāo)移現象，可(kě)以長(zhǎng)期(qī)保持(chí)較高的(de)精度。
(2)髒污(wū)的影響
　　由于孔闆流(liú)量計(jì)由(yóu)節(jiē)流件(jiàn)，長期使用時，髒(zāng)污物将堆積在(zài)孔闆的上遊，造(zào)成差(chà)壓信号不(bú)準，直接影響計(jì)量精(jīng)度。髒污和孔闆鈍化可造(zào)成計量偏差2～10%以(yǐ)上。
　　超聲(shēng)波流量(liàng)計爲(wèi)中(zhōng)空(kōng)管段，探頭在儀表上部，髒(zāng)污不易影(yǐng)響探頭工作(zuò)，不(bú)會影響計量精度，而且流量計(jì)可以(yǐ)檢(jiǎn)測髒污情(qíng)況并修正和(hé)報警提(tí)示、及時(shí)進行清洗。
(3)故障(zhàng)排除(chú)
　　由于(yú)孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)的儀表(biǎo)特性(xìng)取決于節(jiē)流件(jiàn)的幾何形(xíng)狀和尺寸(cùn)，需要(yào)經常檢查節流(liú)件，一旦(dàn)節(jiē)流件發(fā)生(shēng)變化就必(bì)須更(gèng)換，節(jiē)流(liú)件(jiàn)的壽(shòu)命取(qǔ)決于(yú)氣體的(de)組分、流(liú)量及(jí)壓力。
　　超聲(shēng)波流量(liàng)計(jì)本身(shēn)具有很(hěn)強的自(zì)診斷功能，一旦(dàn)不在正常(cháng)狀況(kuàng)就會報警，并自動記錄(lù)報警期(qī)間的數(shù)據(jù)，超聲探頭(tóu)的(de)使用壽(shòu)命至少(shǎo)爲8年，并(bìng)可在(zài)線更換。
(4)備(bèi)品備件
　　孔闆流(liú)量計由于節流件經常(cháng)磨(mó)損、變形，因此需要備多套節(jiē)流(liú)件；超(chāo)聲波流量計隻(zhī)需要備一(yī)套探頭，可(kě)替換使用(yòng)。
(5)日常(cháng)維護(hù)
　　孔闆(pǎn)流量(liàng)計需(xū)要經(jīng)常維護，并(bìng)檢查(chá)節流件的幾何(hé)尺寸等(děng)參(cān)數。在(zài)線更(gèng)換(huàn)孔闆後(hòu)很難(nán)保證(zhèng)不洩漏(lòu)，使(shǐ)壓差不準(zhǔn)，難以保證計量精度。
超聲波流(liú)量計則可免維(wéi)護，自檢功能強(qiáng)大。
(6)強檢周期
孔(kǒng)闆流(liú)量計(jì)一(yī)年(nián)一檢，一般(bān)采用(yòng)幾何(hé)檢定(dìng)法。
超(chāo)聲波流量計3年一檢(jiǎn)，可(kě)以實現(xiàn)在線标定。
5經濟(jì)性的(de)比較
5.1一次(cì)性投資(zī)
　　由于氣(qì)體超(chāo)聲波流量計有(yǒu)量(liàng)程比寬(kuān)的特點，相(xiàng)對(duì)于(yú)孔闆(pǎn)流(liú)量計可以簡(jiǎn)化(huà)工(gōng)藝管(guǎn)路，相關(guān)的調壓(yā)設備、閥(fá)門、變送(sòng)器等都相應減少，大大節(jiē)省了(le)投資。
　　另外，由于(yú)超聲(shēng)波流量計(jì)要求的前後直(zhí)管段(duàn)短(duǎn)，因此大大減(jiǎn)少(shǎo)了占地(dì)面積。
　　如(rú)圖1所示(shì)，若孔(kǒng)闆流(liú)量計的直管段按44d計(jì)算，要完成q=48000m3/h，t=40°c，pmin=30bar這樣(yàng)條件的測量任(rèn)務，孔闆流量計需要四路24英寸(cùn)的工藝(yì)管線，8個(gè)閥門(mén)，占(zhàn)地面積(jī)爲333平米，而(ér)使用超聲波流量計(jì)隻需要(yào)2路30英寸的工藝管線，4個(gè)閥門(mén)，占地(dì)面積爲94平米。
5.2長期運(yùn)行費用
　　流(liú)量計長期(qī)運行時，有(yǒu)以下幾方面的(de)費用：設(shè)備維護(hù)費，标定費(fèi)用，更換部件費用以(yǐ)及操作人(rén)員人工費用等(děng)。

(1)設備(bèi)維護費
　　由(yóu)于(yú)超聲波流(liú)量計爲(wèi)免維護儀表，而(ér)孔闆流量計需(xū)要經常維(wéi)護，因(yīn)此後者的維護(hù)費用(yòng)大(dà)大高于(yú)前者。
(2)标定(dìng)費用
　　孔闆(pǎn)流量(liàng)計僅爲标準差壓變(biàn)送器就花(huā)費600個(gè)人時，再加上孔(kǒng)闆流量計需要(yào)配密度計，每年(nián)一次标密(mì)度計(jì)也要增加标定(dìng)費用。此外(wài)，孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)雖然可(kě)以采用(yòng)幾(jǐ)何檢(jiǎn)定的(de)幹标模式(shì)進行檢定(dìng)，但是(shì)檢定完重(zhòng)新安裝回去(qù)時很難保證(zhèng)同心度。
(3)孔(kǒng)闆流(liú)量計需要(yào)經常更換節流(liú)件，成本因(yīn)而增(zēng)加；超聲(shēng)波(bō)流量(liàng)計無需更換部(bù)件(jiàn)，探(tàn)頭可(kě)以帶(dài)壓更換并清洗(xǐ)，其它(tā)部件(jiàn)基本(běn)不用更(gèng)換。
(4)由于(yú)孔闆(pǎn)流量計壓損很大，增(zēng)加了(le)壓縮機的(de)負荷(hé)，經多年實踐證(zhèng)明，運(yùn)行(háng)費用随(suí)壓損(sǔn)的增(zēng)加而(ér)上升(shēng)。
(5)操作人員(yuán)人工費(fèi)孔闆流(liú)量計需要維護(hù)、切換等操(cāo)作，人(rén)工費(fèi)用(yòng)很多，而超聲波(bō)流量計(jì)無人值守，基(jī)本不需要維(wéi)護，因此用(yòng)于超聲波(bō)流量(liàng)計(jì)運行維(wéi)護(hù)的(de)費用(yòng)将遠(yuǎn)遠低于(yú)孔(kǒng)闆流(liú)量計。
6結(jié)論(lùn)
　　綜上(shàng)所述，使(shǐ)用 氣體超聲波流量計 比使用孔闆流(liú)量計(jì)無(wú)論從安(ān)全性能(néng)、技術性(xìng)能還(hái)是從(cóng)一次(cì)性投資以及長(zhǎng)期運行費用上(shàng)都有很大的優(yōu)勢。由(yóu)于(yú)說明問題的需(xū)要，計算和實(shí)例均(jun1)選用(yòng)較大(dà)用氣量進行比(bǐ)較，實際通(tōng)過比較計(jì)算一(yī)般dn200口徑以(yǐ)上流量計(jì)選用(yòng)氣體超聲波流量計(jì)具有較(jiào)大(dà)優勢，dn150特别是以下流(liú)量計的(de)選(xuǎn)取由(yóu)于氣(qì)體超聲波(bō)流量計本身價(jià)格因素使用孔(kǒng)闆流量計(jì)更爲(wèi)經濟，但從保證(zhèng)計量精(jīng)度出發也推薦選用更(gèng)精确的計(jì)量儀(yí)表。

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