超聲波流量計與孔板流量計的比較
2.8 渦流影響
孔板流量計采用差壓法測量氣體的流量,渦流直接影響孔板兩端的差壓, 因此孔板流量計對渦流很敏感, 要求有很長的直管段才能滿足測量精度的要求。 新的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167已經(jīng)對孔板流量計上游直管段的長度作了更高的規(guī)定:孔板流量計上游直管段至少要有44D,若孔板流量計上游有匯管存在,則上游直管段的長度至少要有145D。(詳見《國際流量計量學(xué)術(shù)動態(tài)及發(fā)展趨勢》(《中國計量》2002 年)或ISO 5167-2)。英國烴源公司下屬的南莫克姆天然氣計量站改造時, 請英國國家工程實驗室(NEL)做了詳細的流體動力學(xué)分析, NEL經(jīng)過大量試驗得出結(jié)論:原ISO5167規(guī)定的上游18D直管段確實無法滿足對計量精度的要求,修改后的ISO5167-2對直管段的長度規(guī)定是必須的。
而大多多聲道的超聲波流量計本身具有對渦流強度的分析能力,可以消除渦流對流量測量的影響,對渦流不敏感。
2.9 流速分布的影響
孔板流量計由于結(jié)構(gòu)原理的限制,要求測量時流速分布均勻,但是由于現(xiàn)場計量管路的復(fù)雜性,氣體在管路的流速分布是不可能均勻?qū)ΨQ的,因此孔板流量計對流速分布不對稱非常敏感。
超聲波流量計可以修正流速分布不對稱的現(xiàn)象。
2.10 重復(fù)性
對于孔板流量計而言,隨著使用過程中孔板邊緣的磨損,孔板流量計的精度和重復(fù)性都會下降,而超聲波流量計無壓損、無示值漂移現(xiàn)象,重復(fù)性高。
2.11 工藝管路復(fù)雜性比較
對于孔板流量計,由于量程比窄,計量管路多,而且上、下游直管段長,現(xiàn)場工藝管路復(fù)雜。
超聲波流量計量程比寬,上、下游直管段短,工藝管路簡單。
2.12 維修維護率比較
孔板流量計有阻流件,上游易積液、對高含硫的天然氣,其孔板磨損快,維修維護率高。
超聲波流量計無可動部件,特殊材料的超聲探頭可以抗H2S 的腐蝕,維護簡單。
2.13 一次性投資比較
孔板流量計由于量程比窄,對于相同的流量計量要求,其計量管路多,雖然直接的計量儀表投資少,但是相關(guān)的閥門、溫度變送器、壓力變送器、直管段、匯管等一次性投資多。
超聲波流量計單表價格高于孔板流量計,但是由于量程比寬,整個計量回路少,實際現(xiàn)場一次性投資少。
3 現(xiàn)場安裝使用的比較(見表2)
表2 現(xiàn)場安裝使用比較
孔板流量計 | 超聲流量計 | |
直管段要求 | 要求直管段長度44D以上 | 前10D,后5D |
安裝影響 | 對同心度要求嚴格,安裝復(fù)雜 | 要求不高,法蘭連接,安裝簡單 |
使用條件 | 使用條件必須符合設(shè)計條件 | 可過載145%,適應(yīng)性強 |
孔板流量計上有直管段至少要有44D,若孔板流量計上游有匯管存在,則上游直管段的長度至少要有145D。(詳見《國際流量計量學(xué)術(shù)動態(tài)及發(fā)展趨勢》(《中國計量》2002 年)或ISO 5167-2)。
超聲波流量計上、下游直管段要求為10D、5D(《用氣體超聲波流量計測量天然氣的流量》— 國標(biāo)GB/T 18604-2001)。
(2) 安裝的影響
對于孔板流量計,安裝條件直接影響其計量精度,對現(xiàn)場安裝的同心度要求很高。
(3) 使用條件
由于孔板流量計的原理決定其現(xiàn)場使用條件必須與設(shè)計條件相符,壓力、流量的適應(yīng)性差。
超聲波流量計對現(xiàn)場的適應(yīng)性極強,對壓力、流量的波動不敏感,有較強的過載能力。
4 長期使用的比較
(1) 精度變化
孔板流量計由于長期使用,孔板入口邊緣磨損,孔板彎曲變形,都會使精度喪失。
超聲波流量計由于無磨損、無示值漂移現(xiàn)象,可以長期保持較高的精度。
(2) 臟污的影響
由于孔板流量計由節(jié)流件,長期使用時,臟污物將堆積在孔板的上游,造成差壓信號不準(zhǔn),直接影響計量精度。臟污和孔板鈍化可造成計量偏差2~10% 以上。
超聲波流量計為中空管段,探頭在儀表上部,臟污不易影響探頭工作,不會影響計量精度,而且流量計可以檢測臟污情況并修正和報警提示、及時進行清洗。
(3) 故障排除
由于孔板流量計的儀表特性取決于節(jié)流件的幾何形狀和尺寸,需要經(jīng)常檢查節(jié)流件,一旦節(jié)流件發(fā)生變化就必須更換,節(jié)流件的壽命取決于氣體的組分、流量及壓力。
超聲波流量計本身具有很強的自診斷功能,一旦不在正常狀況就會報警,并自動記錄報警期間的數(shù)據(jù),超聲探頭的使用壽命至少為8年,并可在線更換。
(4) 備品備件
孔板流量計由于節(jié)流件經(jīng)常磨損、變形,因此需要備多套節(jié)流件;超聲波流量計只需要備一套探頭,可替換使用。
(5) 日常維護
孔板流量計需要經(jīng)常維護,并檢查節(jié)流件的幾何尺寸等參數(shù)。在線更換孔板后很難保證不泄漏,使壓差不準(zhǔn),難以保證計量精度。超聲波流量計則可免維護,自檢功能強大。
(6) 強檢周期
孔板流量計一年一檢,一般采用幾何檢定法。超聲波流量計3年一檢,可以實現(xiàn)在線標(biāo)定。
5 經(jīng)濟性的比較
5.1 一次性投資
由于氣體超聲波流量計有量程比寬的特點,相對于孔板流量計可以簡化工藝管路, 相關(guān)的調(diào)壓設(shè)備、閥門、變送器等都相應(yīng)減少,大大節(jié)省了投資。
另外,由于超聲波流量計要求的前后直管段短,因此大大減少了占地面積。
圖1 孔板流量計與超聲波流量計占空(占地)及費用比較
5.2 長期運行費用
由于流量計長期運行時,有以下幾方面的費用:設(shè)備維護費,標(biāo)定費用,更換部件費用以及操作人員人工費用等。
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