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超聲波流量計與孔板流量計的比較

作者: 時間:2013-02-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


2.8 渦流影響

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。

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

(1) 直管段的長度

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。

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圖1 孔板流量計與超聲波流量計占空(占地)及費用比較

如圖1 所示,若孔板流量計的直管段按44D 計算,要完成Q=48000m3/h , T= 40°C,Pmin=30Bar 這樣條件的測量任務(wù),孔板流量計需要四路24 英寸的工藝管線,8 個閥門,占地面積為333 平米,而使用超聲波流量計只需要2 路30 英寸的工藝管線,4 個閥門,占地面積為94 平米。英國烴源有限公司(HRL )下屬的南莫克姆(S o u t h Morecambe)日輸氣量高達5000 萬N m3/h,該站采用6 路孔板流量計最初1985 年投運,1998改造時用3路超聲替代孔板,實踐證明無論從計量精度、維護費用還是日常操作上,超聲波流量計比孔板流量計都有很大優(yōu)勢。

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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