孔板流量計(jì)和超聲波流量計(jì)的區(qū)別
西安華恒儀表制造有限公司將從以下幾點(diǎn)為大家介紹孔板流量計(jì)和超聲波流量計(jì)的區(qū)別:
1:使用要求
充滿管道的流體,當(dāng)它們流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置時(shí),流束將在節(jié)流裝置的節(jié)流件處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力低,于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓力降,即壓差,介質(zhì)流動(dòng)的流量越大,在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓差就越大,所以孔板流量計(jì)可以通過測量壓差來衡量流體流量的大小。這種測量方法是以能量守衡定律和流動(dòng)連續(xù)性定律為基準(zhǔn)的。
特點(diǎn)
▲ 孔板流量計(jì) 節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)易于復(fù)制,簡單、牢固,性能穩(wěn)定可靠,使用期限長,價(jià)格低廉。
▲孔板計(jì)算采用國際標(biāo)準(zhǔn)與加工
▲ 孔板流量計(jì) 應(yīng)用范圍廣,全部單相流皆可測量,部分混相流亦可應(yīng)用。
▲標(biāo)準(zhǔn)型節(jié)流裝置無須實(shí)流校準(zhǔn),即可投用。
▲ 一體型孔板流量計(jì) 安裝更簡單,無須引壓管,可直接接差壓變送器和壓力變送器。
智能型孔板流量計(jì)特點(diǎn)
▲采用進(jìn)口單晶硅智能差壓傳感器
▲高精度,完善的自診斷功能
▲智能孔板流量計(jì)智能孔板流量計(jì)其量程可自編程調(diào)整。
▲智能孔板流量計(jì)可同時(shí)顯示累計(jì)流量、瞬時(shí)流量、壓力、溫度。
▲具有在線、動(dòng)態(tài)全補(bǔ)償功能外,智能孔板流量計(jì)還具有自診斷、自行設(shè)定量程。
▲配有多種通訊接口
▲穩(wěn)定性高
▲量程范圍寬、大于10:1
智能型孔板流量計(jì)技術(shù)指標(biāo)
▲高精度:±0.075%
▲高穩(wěn)定性:優(yōu)于0.1%FS/年
▲高靜壓:40MPa
▲連續(xù)工作5年不需調(diào)校
▲可忽略溫度、靜壓影響
▲抗高過壓
2 技術(shù)性能的比較
表1 超聲波流量計(jì) 與 孔板流量計(jì) 技術(shù)性能的比較
技術(shù)性能 | 孔板流量計(jì) | 超聲波流量計(jì) |
量程比 | 1:3-10 | 1:40-200 |
壓損 | 很大 | 無 |
精度 | 理論上1%;現(xiàn)場一般2% | 一般0.5% |
測脈動(dòng)流 | 不合適 | 適合 |
測雙向流 | 不可以 | 可以 |
測濕氣體 | 不可以 | 可以 |
清洗管路 | 不可以 | 可以 |
渦流影響 | 敏感 | 不敏感 |
流速分布影響 | 敏感 | 不敏感 |
重復(fù)性 | 低 | 高 |
工藝管路復(fù)雜程度 | 高 | 低 |
維修維護(hù)率 | 高 | 低 |
一次性投資 | 高 | 低 |
安全性 | 低 | 高 |
2.1 量程比
由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn),孔板流量計(jì)是通過節(jié)流元件來完成測量的,所以其量程比通常只有1:3,最高可達(dá)1:10,而超聲波流量計(jì)沒有任何阻流件,其量程比可達(dá)1 :200。
這兩個(gè)數(shù)據(jù)表明:如果實(shí)現(xiàn)一種測量方案,假定其流量范圍是從1m3/h ~ 40m3/h, 使用超聲波流量計(jì)只需要一路工藝計(jì)量回路就可以實(shí)現(xiàn),如果采用孔板流量計(jì),需要多路才能實(shí)現(xiàn)。
2.2 壓損
由于孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)有阻流件,超聲波流量計(jì)沒有阻流件,那么顯而易見:孔板流量計(jì)的壓損很大,超聲波流量計(jì)壓損實(shí)際可以忽略不計(jì)。節(jié)流裝置能耗計(jì)算如下:
以下以1 個(gè)典型用戶用氣參數(shù)進(jìn)行能耗計(jì)算:用氣量160× 104m3/d,用氣壓力0.6MPa。
節(jié)流裝置壓力損失計(jì)算式:(最大刻度差壓50kPa、β =0.68)
δP=(1-0.24 β -0.52 β2-0.16 β3)Δ P
=0.5486×50
=27.43kPa
節(jié)流裝置能耗計(jì)算式:(壓縮機(jī)效率η =0 .8 )
W= δ p ×QV/ η
= 27430×18.5185/0.8
=634953W
2.3 精度
孔板流量計(jì)的計(jì)量精度理論上可以達(dá)到1%,但是通過大量的實(shí)踐證明,由于孔板流量計(jì)抗干擾能力較差,現(xiàn)場精度最高能達(dá)到2%,一般情況下在3% 左右。超聲波流量計(jì)的精度則可以達(dá)到0.5% 甚至更高。
2.4 測脈動(dòng)流
由于孔板流量計(jì)是靠孔板前后的差壓信號(hào)來實(shí)現(xiàn)流量測量的,脈動(dòng)流會(huì)使孔板前后的差壓不準(zhǔn), 所以孔板流量計(jì)不適合測脈動(dòng)流, 而超聲波流量計(jì)可以測量脈動(dòng)流的強(qiáng)度并消除其干擾,所以它適合測脈動(dòng)流。
2.5 測雙向流
孔板流量計(jì)依據(jù)一個(gè)節(jié)流元件來實(shí)現(xiàn) 測量 目的, 這個(gè)節(jié)流元件具有嚴(yán)格的方向性,因此孔板流量計(jì)無法測雙向流。超聲波流量計(jì)只與超聲信號(hào)在流體中的傳播時(shí)間有關(guān),因此可以測雙向流。
2.6 測濕氣體
孔板流量計(jì)不適合測量濕氣體;若被測氣體為濕氣體,那么在孔板流量計(jì)的前端容易積液,使得上下游差壓產(chǎn)生變化,而孔板流量計(jì)正是根據(jù)上下游的壓差來測量流量的,如果差壓產(chǎn)生變化,則孔板流量計(jì)不可能準(zhǔn)確測量氣體的流量。超聲波流量計(jì)具有自檢測功能,如果所測量氣體為濕氣體,對(duì)超聲波流量計(jì)產(chǎn)生影響時(shí),儀表本身可以修正,因此超聲波流量計(jì)適用于濕氣體的測量(濕氣體體積組分含量低于5%)。
2.7 清洗計(jì)量管路
孔板流量計(jì)本身有阻流件, 清洗球無法通過,因此孔板流量計(jì)安裝在管線上時(shí)無法在線清洗計(jì)量管路,只有拆除孔板流量計(jì)才能清洗管路。而對(duì)超聲波流量計(jì)來說,不存在這樣的問題。
2.8 渦流影響
孔板流量計(jì)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(jì)對(duì)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(duì)孔板流量計(jì)上游直管段的長度作了更高的規(guī)定:孔板流量計(jì)上游直管段至少要有44D,若孔板流量計(jì)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(jì)量學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢》(《中國計(jì)量》2002 年)或ISO 5167-2)。英國烴源公司下屬的南莫克姆天然氣計(jì)量站改造時(shí), 請(qǐng)英國國家工程實(shí)驗(yàn)室(NEL)做了詳細(xì)的流體動(dòng)力學(xué)分析, NEL經(jīng)過大量試驗(yàn)得出結(jié)論:原ISO5167規(guī)定的上游18D直管段確實(shí)無法滿足對(duì)計(jì)量精度的要求,修改后的ISO5167-2對(duì)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(jì)本身具有對(duì)渦流強(qiáng)度的分析能力,可以消除渦流對(duì)流量測量的影響,對(duì)渦流不敏感。
2.9 流速分布的影響
孔板流量計(jì)由于結(jié)構(gòu)原理的限制,要求測量時(shí)流速分布均勻,但是由于現(xiàn)場計(jì)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(jì)對(duì)流速分布不對(duì)稱非常敏感。
超聲波流量計(jì)可以修正流速分布不對(duì)稱的現(xiàn)象。
2.10 重復(fù)性
對(duì)于孔板流量計(jì)而言,隨著使用過程中孔板邊緣的磨損,孔板流量計(jì)的精度和重復(fù)性都會(huì)下降,而超聲波流量計(jì)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(duì)于孔板流量計(jì),由于量程比窄,計(jì)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(jì)量程比寬,上、下游直管段短,工藝管路簡單。
2.12 維修維護(hù)率比較
孔板流量計(jì)有阻流件,上游易積液、對(duì)高含硫的天然氣,其孔板磨損快,維修維護(hù)率高。
超聲波流量計(jì)無可動(dòng)部件,特殊材料的超聲探頭可以抗H2S 的腐蝕,維護(hù)簡單。
2.13 一次性投資比較
孔板流量計(jì)由于量程比窄,對(duì)于相同的流量計(jì)量要求,其計(jì)量管路多,雖然直接的計(jì)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(jì)單表價(jià)格高于孔板流量計(jì),但是由于量程比寬,整個(gè)計(jì)量回路少,實(shí)際現(xiàn)場一次性投資少。
3 現(xiàn)場安裝使用的比較(見表2)
現(xiàn)場安裝使用比較
孔板流量計(jì) | 超聲流量計(jì) | |
直管段要求 | 要求直管段長度44D以上 | 前10D,后5D |
安裝影響 | 對(duì)同心度要求嚴(yán)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(jì)條件 | 可過載145%,適應(yīng)性強(qiáng) |
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