超声波流量计与孔板流量计的比较
2.8 涡流影响
孔板流量计采用差压法测量气体的流量,涡流直接影响孔板两端的差压, 因此孔板流量计对涡流很敏感, 要求有很长的直管段才能满足测量精度的要求。 新的国际标准ISO 5167已经对孔板流量计上游直管段的长度作了更高的规定:孔板流量计上游直管段至少要有44D,若孔板流量计上游有汇管存在,则上游直管段的长度至少要有145D。(详见《国际流量计量学术动态及发展趋势》(《中国计量》2002 年)或ISO 5167-2)。英国烃源公司下属的南莫克姆天然气计量站改造时, 请英国国家工程实验室(NEL)做了详细的流体动力学分析, NEL经过大量试验得出结论:原ISO5167规定的上游18D直管段确实无法满足对计量精度的要求,修改后的ISO5167-2对直管段的长度规定是必须的。
而大多多声道的超声波流量计本身具有对涡流强度的分析能力,可以消除涡流对流量测量的影响,对涡流不敏感。
2.9 流速分布的影响
孔板流量计由于结构原理的限制,要求测量时流速分布均匀,但是由于现场计量管路的复杂性,气体在管路的流速分布是不可能均匀对称的,因此孔板流量计对流速分布不对称非常敏感。
超声波流量计可以修正流速分布不对称的现象。
2.10 重复性
对于孔板流量计而言,随着使用过程中孔板边缘的磨损,孔板流量计的精度和重复性都会下降,而超声波流量计无压损、无示值漂移现象,重复性高。
2.11 工艺管路复杂性比较
对于孔板流量计,由于量程比窄,计量管路多,而且上、下游直管段长,现场工艺管路复杂。
超声波流量计量程比宽,上、下游直管段短,工艺管路简单。
2.12 维修维护率比较
孔板流量计有阻流件,上游易积液、对高含硫的天然气,其孔板磨损快,维修维护率高。
超声波流量计无可动部件,特殊材料的超声探头可以抗H2S 的腐蚀,维护简单。
2.13 一次性投资比较
孔板流量计由于量程比窄,对于相同的流量计量要求,其计量管路多,虽然直接的计量仪表投资少,但是相关的阀门、温度变送器、压力变送器、直管段、汇管等一次性投资多。
超声波流量计单表价格高于孔板流量计,但是由于量程比宽,整个计量回路少,实际现场一次性投资少。
3 现场安装使用的比较(见表2)
表2 现场安装使用比较
孔板流量计 | 超声流量计 | |
直管段要求 | 要求直管段长度44D以上 | 前10D,后5D |
安装影响 | 对同心度要求严格,安装复杂 | 要求不高,法兰连接,安装简单 |
使用条件 | 使用条件必须符合设计条件 | 可过载145%,适应性强 |
孔板流量计上有直管段至少要有44D,若孔板流量计上游有汇管存在,则上游直管段的长度至少要有145D。(详见《国际流量计量学术动态及发展趋势》(《中国计量》2002 年)或ISO 5167-2)。
超声波流量计上、下游直管段要求为10D、5D(《用气体超声波流量计测量天然气的流量》— 国标GB/T 18604-2001)。
(2) 安装的影响
对于孔板流量计,安装条件直接影响其计量精度,对现场安装的同心度要求很高。
(3) 使用条件
由于孔板流量计的原理决定其现场使用条件必须与设计条件相符,压力、流量的适应性差。
超声波流量计对现场的适应性极强,对压力、流量的波动不敏感,有较强的过载能力。
4 长期使用的比较
(1) 精度变化
孔板流量计由于长期使用,孔板入口边缘磨损,孔板弯曲变形,都会使精度丧失。
超声波流量计由于无磨损、无示值漂移现象,可以长期保持较高的精度。
(2) 脏污的影响
由于孔板流量计由节流件,长期使用时,脏污物将堆积在孔板的上游,造成差压信号不准,直接影响计量精度。脏污和孔板钝化可造成计量偏差2~10% 以上。
超声波流量计为中空管段,探头在仪表上部,脏污不易影响探头工作,不会影响计量精度,而且流量计可以检测脏污情况并修正和报警提示、及时进行清洗。
(3) 故障排除
由于孔板流量计的仪表特性取决于节流件的几何形状和尺寸,需要经常检查节流件,一旦节流件发生变化就必须更换,节流件的寿命取决于气体的组分、流量及压力。
超声波流量计本身具有很强的自诊断功能,一旦不在正常状况就会报警,并自动记录报警期间的数据,超声探头的使用寿命至少为8年,并可在线更换。
(4) 备品备件
孔板流量计由于节流件经常磨损、变形,因此需要备多套节流件;超声波流量计只需要备一套探头,可替换使用。
(5) 日常维护
孔板流量计需要经常维护,并检查节流件的几何尺寸等参数。在线更换孔板后很难保证不泄漏,使压差不准,难以保证计量精度。超声波流量计则可免维护,自检功能强大。
(6) 强检周期
孔板流量计一年一检,一般采用几何检定法。超声波流量计3年一检,可以实现在线标定。
5 经济性的比较
5.1 一次性投资
由于气体超声波流量计有量程比宽的特点,相对于孔板流量计可以简化工艺管路, 相关的调压设备、阀门、变送器等都相应减少,大大节省了投资。
另外,由于超声波流量计要求的前后直管段短,因此大大减少了占地面积。
图1 孔板流量计与超声波流量计占空(占地)及费用比较
5.2 长期运行费用
由于流量计长期运行时,有以下几方面的费用:设备维护费,标定费用,更换部件费用以及操作人员人工费用等。
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