摘要：通過(guò)大量詳實的(de)理論推導、可(kě)信的應用實(shi)例，經過技術(shù)性能、現場安(ān)裝使用、長期(qī)使用、經濟性(xìng)幾個方面的(de)比較詳細論(lùn)述了超聲波(bō)流量計 與 孔(kong)闆流量計 的(de)優劣，提出高(gāo)壓、大流量計(ji)量優先選用(yong)超聲波流量(liàng)計的建議。
　　在(zai)我國長輸和(he)集輸管道的(de)工程實踐中(zhōng)，孔闆流量計(jì)特别是高級(ji)孔闆閥長期(qi)占據統治地(dì)位。而随着我(wǒ)國石油♊天然(rán)氣事業的🐪大(dà)規模發展，在(zài)高壓、大流量(liàng)計量方面，孔(kǒng)闆流量計越(yue)來越受到⭐自(zì)身結構的限(xiàn)制而顯示出(chū)其局限性。近(jin)年🙇🏻來一些新(xin)型的流量計(jì)在國外取得(dé)理論和實踐(jian)成功的基礎(chǔ)上，也積極投(tóu)身國内市場(chang)，取得一系列(liè)成功經驗。特(tè)别是超聲波(bō)流量計在高(gao)壓、大流量場(chang)合具有明顯(xian)優勢，大有👈取(qǔ)代高級孔闆(pan)閥之勢。由于(yu)認識的誤區(qū)很多人認爲(wèi)超聲波流量(liang)計性能好但(dan)價格昂貴，事(shi)實是不是如(rú)此呢？通過一(yi)系列比較可(ke)以得到更正(zheng)确的結論。
1孔(kong)闆流量計的(de)使用要求
　　孔(kǒng)闆流量計（流(liú)量與差壓的(de)平方成正比(bǐ)）的使用條件(jiàn)、使用範圍和(hé)對管道的要(yào)求：
(1)流體：應是(shi)單相、均質的(de)牛頓流體，在(zai)通過節流裝(zhuāng)置時不發生(shēng)相變和析出(chu)雜質，在節流(liu)裝置中不得(de)有任何形式(shì)的物質黏附(fu)或聚集。
(2)管道(dao)：僅适用于圓(yuán)管，管徑大小(xiǎo)有一定限制(zhi)，上下遊有🧑🏽‍🤝‍🧑🏻很(hěn)長的直管段(duàn)，而且節流件(jiàn)上遊10D、下遊4D直(zhi)管段的内表(biǎo)面粗糙度、圓(yuan)度要嚴格符(fu)合具體規定(ding)。

(3)流态：流動應(yīng)是連續、穩定(ding)的，不是脈動(dòng)流；在受到節(jiē)💘流件影響⭐前(qián)已形成典型(xing)的、充分發展(zhan)的流速分布(bu)（紊流速度分(fèn)布），流線與管(guan)軸線平行，不(bú)得爲旋轉流(liu)。
2技術性能的(de)比較（見表
1）2.1量(liàng)程比低
　　由于(yú)結構特點，孔(kong)闆流量計是(shi)通過節流件(jiàn)來完成測量(liàng)的，所以其量(liang)程比通常隻(zhī)有1：3，最高可達(da)1：10，而超聲波流(liú)量計🈲沒有任(rèn)何阻流件，其(qi)量程比可達(dá)1：200。
　　這兩個數據(jù)表明：如果實(shí)現一種測量(liang)方案，假定其(qí)流量範圍♉是(shi)從1m3/h~40m3/h,使用超聲(sheng)波流量計隻(zhī)需要一路工(gong)藝計❤️量回路(lù)就可以實現(xiàn)📧，如果采用孔(kong)闆流量計，需(xū)要多路才能(néng)實現。
2.2壓損
　　由(yóu)于孔闆流量(liang)計的結構有(you)阻流件，超聲(sheng)波流量計沒(méi)有🎯阻流件，那(nà)麽顯而易見(jian)：孔闆流量計(jì)的壓損很大(da)，超聲波流量(liang)🌐計壓損實🤟際(ji)可以忽略不(bu)計。節流裝置(zhi)能耗計算如(ru)🈲下：
　　以下以1個(ge)典型用戶用(yòng)氣參數進行(háng)能耗計算：用(yòng)氣量160×104m3/d，用氣壓(yā)力0.6MPa。
節流裝置(zhi)壓力損失計(jì)算式：（最大刻(ke)度差壓50kPa、β=0.68）
δP=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP
=0.5486×50
=27.43kPa
節流(liu)裝置能耗計(jì)算式：（壓縮機(ji)效率η=0.8）
W=δp×QV/η
=27430×18.5185/0.8
=634953W
計算耗(hào)能費：能源價(jià)0.4元/kWh
耗能費(年(nian))=(W/1000)×(運行時數/年(nian))×(元/kWh)
=(634953/1000)×365×24×0.4
=2224876(元/年)
該計(ji)算僅隻是能(neng)耗損失，不包(bāo)括壓縮機運(yùn)行等費用。
2.3精(jīng)度
　　孔闆流量(liàng)計的計量精(jīng)度理論上可(ke)以達到1%，但是(shì)通過大♻️量👅的(de)實💋踐證明，由(you)于孔闆流量(liàng)計抗幹擾能(néng)力較差，現場(chǎng)🌂精度🍉最高能(néng)達✔️到2%，一般情(qing)況下在3%左右(yòu)。
　　超聲波流量(liang)計的精度則(zé)可以達到0.5%甚(shèn)至更高。假定(ding)某個計量💰站(zhan)的輸氣量爲(wei)350萬Nm3/天，工業用(yòng)氣每标方的(de)價格爲0.6元，費(fèi)用偏差🚶‍♀️比較(jiào)見表2。

由此可(kě)見選擇兩種(zhǒng)不同的計量(liang)儀表，對于測(cè)量的影響會(hui)🥵有多大。
2.4測脈(mò)動流
　　由于孔(kǒng)闆流量計是(shi)靠孔闆前後(hou)的差壓信号(hào)來實現流量(liang)💯測量的，脈動(dong)流會使孔闆(pǎn)前後的差壓(yā)不準，所以🌂孔(kǒng)闆流量計不(bú)适合測脈動(dong)流，而超聲波(bo)流量計可以(yi)測量脈動流(liú)的強度并消(xiao)除其幹擾，所(suǒ)以它适合測(ce)脈動流。
2.5測雙(shuāng)向流
　　孔闆流(liu)量計依據一(yi)個節流元件(jiàn)來實現測量(liàng)目的，這個節(jiē)🤩流🔞元件具有(you)嚴格的方向(xiàng)性，因此孔闆(pǎn)流量計無法(fǎ)測雙向流。超(chāo)聲波流量計(ji)隻與超聲信(xin)号在流體中(zhong)的傳播時間(jiān)有關，因此可(ke)以測雙向流(liu)。
2.6測濕氣體
　　孔(kong)闆流量計不(bu)适合測量濕(shi)氣體；若被測(cè)氣體爲濕⭐氣(qì)體🐕，那😘麽在孔(kǒng)闆流量計的(de)前端容易積(ji)液，使得上下(xià)遊差壓産生(shēng)變化，而孔㊙️闆(pǎn)流量計正是(shì)根據上下遊(yóu)的壓差來測(cè)㊙️量流量的，如(rú)果差壓産🔱生(sheng)變化，則孔闆(pǎn)流量計不可(ke)能準确測量(liang)氣體的流量(liang)。
超聲波流量(liàng)計具有自檢(jiǎn)測功能，如果(guo)所測量氣體(ti)爲濕🔞氣體，對(dui)超聲波流量(liang)計産生影響(xiang)時，儀表本身(shen)可以修正，因(yīn)此超聲波流(liu)量計适用于(yu)濕氣體的測(cè)量（濕氣體體(ti)積組分含✨量(liàng)低于5%）。
2.7清洗計(jì)量管路
　　孔闆(pǎn)流量計本身(shen)有阻流件，清(qing)洗球無法通(tong)過，因此孔闆(pǎn)流量計安裝(zhuang)在管線上時(shí)無法在線清(qing)洗計量管路(lù)，隻有拆除孔(kǒng)闆流量計才(cái)能清洗管路(lu)。而對超聲波(bō)流量計來說(shuo)，不存在這樣(yang)的問題。
2.8渦流(liú)影響
　　孔闆流(liú)量計采用差(cha)壓法測量氣(qi)體的流量，渦(wō)流直🤟接🐉影響(xiang)孔闆兩端的(de)差壓，因此孔(kǒng)闆流量計對(dui)渦流很敏感(gan)，要求有很長(zhǎng)的直管段才(cai)能滿足測量(liang)精度的要求(qiú)。新的國💃際标(biāo)準ISO5167已經對孔(kǒng)闆流💛量計上(shàng)遊直管段的(de)長🐪度作了更(gèng)🔴高的規定👅：孔(kong)闆流量計上(shàng)遊直管段至(zhì)少要❓有44D，若孔(kong)闆流♍量計上(shang)遊有彙管存(cún)在，則上遊直(zhí)管段的❄️長度(du)至少要有145D。（詳(xiáng)見《國際流量(liàng)計量學術動(dòng)态及發展趨(qū)勢》（《中🐉國計量(liàng)》2002年🔞）或ISO5167-2）。
　　原ISO5167規定(dìng)的上遊18D直管(guǎn)段确實無法(fǎ)滿足對計量(liang)精度的🌏要求(qiu)，修改後的ISO5167-2對(duì)直管段的長(zhǎng)度規定是必(bì)須的。
而大多(duō)多聲道的超(chao)聲波流量計(jì)本身具有對(dui)渦流強♍度的(de)分析能力，可(ke)以消除渦流(liu)對流量測量(liang)的影響，對渦(wō)流不敏🧑🏽‍🤝‍🧑🏻感。
2.9流(liu)速分布的影(yǐng)響
孔闆流量(liang)計由于結構(gòu)原理的限制(zhi)，要求測量時(shi)流速分布均(jun1)勻，但是由于(yú)現場計量管(guan)路的複雜性(xìng)，氣體在管路(lù)的流㊙️速分布(bu)是不可能均(jun)勻對稱的，因(yin)此孔闆流量(liang)計對流速分(fen)布不對稱非(fēi)常敏感。超聲(sheng)波💞流量計可(ke)☁️以修正流速(su)分布不對稱(cheng)的現象。
2.10重複(fu)性
　　對于孔闆(pǎn)流量計而言(yán)，随着使用過(guo)程中孔闆邊(bian)緣的磨損🈲，孔(kong)闆流量計的(de)精度和重複(fú)性都會下降(jiàng)，而超聲波流(liu)量計無壓❗損(sun)、無示值漂移(yi)現象，重複性(xing)高📱
2.11 工藝管路(lù)複雜性比較(jiao)
　　 對于孔闆流(liu)量計，由于量(liang)程比窄，計量(liang)管路多，而且(qiě)上、下遊直管(guan)段長，現場工(gong)藝管路複雜(zá)。超聲波流量(liàng)㊙️計量程比寬(kuan)，上、下遊直管(guan)🔅段短，工藝管(guan)路簡單。
2.12 維修(xiu)維護率比較(jiào)
　　 孔闆流量計(ji)有阻流件，上(shàng)遊易積液、對(dui)高含硫的天(tian)然氣，其💰孔闆(pǎn)磨損快，維修(xiu)維護率高。
超(chāo)聲波流量計(ji)無可動部件(jiàn)，特殊材料的(de)超聲探頭可(ke)以抗H2S的腐蝕(shí)，維護簡單。
2.13 一(yī)次性投資比(bǐ)較
　　 孔闆流量(liàng)計由于量程(cheng)比窄，對于相(xiang)同的流量計(ji)量要求，其計(jì)量管路多，雖(suī)然直接的計(jì)量儀表投資(zi)少，但是相關(guān)的閥門、 溫度(dù)變送器 、 壓力(li)變送器 、直管(guǎn)段、彙管等一(yī)次性投資多(duō)。
　　超聲波流量(liang)計單表價格(ge)高于孔闆流(liú)量計，但是由(yóu)于量程比寬(kuan)，整個計量回(hui)路少，實際站(zhan)場一次性投(tóu)💃資少。
3現場安(ān)裝使用的比(bi)較（見表3）

(1)直管(guan)段的長度
　　孔(kong)闆流量計上(shàng)有直管段至(zhi)少要有44D，若孔(kǒng)闆流量計上(shang)🆚遊有彙🈲管存(cún)在，則上遊直(zhí)管段的長度(dù)至少要有145D。（詳(xiang)見《國際流量(liàng)🛀計量學術動(dong)态及發展趨(qu)勢》（《中國計量(liàng)》2002年）或ISO5167-2）。
超聲波(bo)流量計上、下(xia)遊直管段要(yao)求爲10D、5D（《用氣體(tǐ)超聲波流量(liang)計測量天然(ran)氣的流量》—國(guó)标GB/T18604-2001）。
(2)安裝的影(ying)響對于孔闆(pǎn)流量計，安裝(zhuang)條件直接影(yǐng)響其計✏️量精(jing)度♈，對現場安(an)裝的同心度(du)要求很高。
(3)使(shi)用條件由于(yú)孔闆流量計(ji)的原理決定(ding)其現場使👉用(yòng)條件必👌須與(yǔ)設計條件相(xiang)符，壓力、流量(liang)的适應性差(cha)。超聲波流量(liàng)計對現場的(de)适應性極強(qiang)，對壓力、流量(liang)的波動不敏(min)感，有較強的(de)過載能力㊙️。
4長(zhǎng)期使用的比(bǐ)較
（1)精度變化(hua)
　　 孔闆流量計(ji)由于長期使(shi)用，孔闆入口(kou)邊緣磨損，孔(kong)闆彎💜曲變🤟形(xíng)😍，都會使精度(du)喪失。
　　超聲波(bō)流量計由于(yu)無磨損、無示(shì)值漂移現象(xiàng)，可以🚩長期👣保(bao)持較高的精(jing)度。
(2)髒污的影(yǐng)響
　　由于孔闆(pǎn)流量計由節(jie)流件，長期使(shi)用時，髒污物(wù)将堆積在孔(kong)🌈闆的上遊，造(zao)成差壓信号(hào)不準，直接影(ying)響計量精度(du)。髒污和孔闆(pǎn)鈍化可造成(cheng)計量偏差2～10%以(yi)上。
　　超聲波流(liú)量計爲中空(kōng)管段，探頭在(zài)儀表上部，髒(zang)污不易影🧡響(xiǎng)🤩探頭工作，不(bú)會影響計量(liàng)精度，而且流(liú)量計可以檢(jian)測髒😘污情況(kuang)并修正和報(bào)警提示、及時(shí)進行清洗。
(3)故(gù)障排除
　　由于(yu)孔闆流量計(ji)的儀表特性(xìng)取決于節流(liu)件的幾何形(xíng)狀⭐和尺🌐寸，需(xū)要經常檢查(chá)節流件，一旦(dan)節流件發生(shēng)變化就必須(xu)更換，節流件(jian)的壽命取決(jue)于氣體的組(zu)分、流量及壓(ya)力。
　　超聲波流(liú)量計本身具(ju)有很強的自(zi)診斷功能，一(yi)旦不在正常(chang)狀況就會報(bào)警，并自動記(ji)錄報警期間(jian)的數據，超聲(shēng)探頭的使用(yòng)壽命至少爲(wei)8年，并可在線(xian)更換。
(4)備品備(bèi)件
　　孔闆流量(liàng)計由于節流(liú)件經常磨損(sǔn)、變形，因此需(xu)要💘備多🌍套節(jie)流件；超聲波(bo)流量計隻需(xū)要備一套探(tan)頭👣，可替🆚換使(shǐ)用。
(5)日常維護(hù)
　　孔闆流量計(jì)需要經常維(wei)護，并檢查節(jiē)流件的幾何(he)尺寸等參⛱️數(shù)。在線更換孔(kǒng)闆後很難保(bao)證不洩漏，使(shi)壓差不準，難(nán)以保證計量(liàng)精度。
超聲波(bo)流量計則可(kě)免維護，自檢(jiǎn)功能強大。
(6)強(qiang)檢周期
孔闆(pan)流量計一年(nian)一檢，一般采(cai)用幾何檢定(dìng)法。
超聲波流(liu)量計3年一檢(jiǎn)，可以實現在(zai)線标定。
5經濟(jì)性的比較
5.1一(yi)次性投資
　　由(yóu)于氣體超聲(sheng)波流量計有(yǒu)量程比寬的(de)特點，相對于(yu)孔闆流♌量計(ji)可以簡化工(gōng)藝管路，相關(guan)的調壓設備(bei)、閥門、變送器(qi)等都相應減(jiǎn)少，大大節省(shěng)了投資。
　　另外(wài)，由于超聲波(bō)流量計要求(qiu)的前後直管(guan)段短，因此大(dà)大減少了占(zhan)地面積。
　　如圖(tú)1所示，若孔闆(pǎn)流量計的直(zhi)管段按44D計算(suan)，要完成Q=48000m3/h，T=40°C，Pmin=30Bar這♊樣(yang)條件的測量(liang)任務，孔闆流(liu)量計需要四(si)路24英寸的工(gōng)藝管線，8個🐆閥(fa)門，占地面積(jī)爲333平米，而使(shi)用超聲🧑🏾‍🤝‍🧑🏼波流(liu)量計隻需要(yào)2路30英寸的工(gōng)藝管線，4個閥(fa)門，占地面積(jī)爲94平米。
5.2長期(qi)運行費用
　　流(liu)量計長期運(yùn)行時，有以下(xià)幾方面的費(fèi)用：設備維❄️護(hù)💔費，标定費用(yong)，更換部件費(fèi)用以及操作(zuo)人員人工費(fei)用等。

(1)設備維(wéi)護費
　　由于超(chāo)聲波流量計(jì)爲免維護儀(yi)表，而孔闆流(liú)量計需⚽要經(jing)常維✂️護，因此(ci)後者的維護(hu)費用大大高(gao)于前者。
(2)标定(ding)費用
　　孔闆流(liu)量計僅爲标(biāo)準差壓變送(sòng)器就花費600個(gè)人時，再加上(shàng)孔闆流量計(jì)需要配密度(du)計，每年一次(ci)标密🔴度計也(yě)要增加标定(ding)費用。此外，孔(kǒng)闆流量計雖(suī)然可以采用(yòng)幾何檢定的(de)幹标模式進(jìn)行檢定，但是(shì)檢定完重新(xin)安裝回去時(shi)很難保證同(tóng)心度。
(3)孔闆流(liu)量計需要經(jing)常更換節流(liu)件，成本因而(ér)增加；超聲波(bō)流量計無需(xu)更換部件，探(tan)頭可以帶壓(yā)更換并清🧑🏾‍🤝‍🧑🏼洗(xi)，其它部件基(jī)本不用更換(huan)。
(4)由于孔闆流(liu)量計壓損很(hěn)大，增加了壓(ya)縮機的負荷(he)，經多年🤞實踐(jiàn)證明，運行費(fei)用随壓損的(de)增加而上升(sheng)。
(5)操作人員人(rén)工費孔闆流(liu)量計需要維(wei)護、切換等操(cāo)作👌，人工費用(yong)很多，而超聲(sheng)波流量計無(wu)人值守，基本(ben)不需要維護(hu)，因此用于超(chāo)聲波流量計(jì)運行維護的(de)費用将遠遠(yuǎn)低于孔闆流(liú)量計。
6結論
　　綜(zong)上所述，使用(yòng) 氣體超聲波(bo)流量計 比使(shǐ)用孔闆流量(liang)計無論從安(an)全性能、技術(shù)性能還是從(cóng)一次🎯性投資(zī)以及長期運(yun)行費用上都(dou)有很大的優(you)勢。由于說明(míng)問題的需要(yào)，計算和實例(li)均選用較大(dà)用氣量進行(háng)比較，實際通(tōng)💘過比較計算(suàn)一般DN200口徑以(yǐ)上流🌐量計選(xuan)用氣體超聲(sheng)波流量計具(ju)有較大優勢(shì)，DN150特别是以下(xià)流量計的選(xuǎn)取由于🚶氣體(tǐ)超聲波流量(liàng)計本身價🤞格(gé)因素使用孔(kǒng)闆流量計更(geng)爲💃經濟，但從(cóng)保證計量精(jīng)度出發也推(tuī)薦選用更精(jing)确的計✊量儀(yi)表。

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