摘要：通過(guò)大量詳實的理(li)論推導、可信的(de)應用實例，經過(guò)技術性能、現場(chang)安裝使用、長期(qī)使用、經濟性幾(jǐ)個方面的比較(jiao)詳細論述了超(chao)聲波流量計 與(yǔ) 孔闆流量計 的(de)優劣，提出高壓(yā)、大流量計量優(you)先選用超聲波(bo)流量🌈計的建🔞議(yì)。
　　在我國長輸和(hé)集輸管道的工(gong)程實踐中，孔闆(pǎn)流量計特别是(shì)🏃🏻高級孔闆閥長(zhang)期占據統治地(di)位。而随着我國(guo)石油天然氣事(shì)業的大規模發(fā)展，在高壓、大流(liu)量計量方面，孔(kong)闆流量計越來(lai)越受到自身結(jié)構的限制而顯(xian)示出其局限性(xing)。近年來一些新(xin)型的流量✔️計在(zai)國外取👄得理論(lùn)和實踐成功的(de)基礎上，也積極(jí)投身國内市場(chang)，取得一系列成(chéng)功經驗。特别是(shì)超聲波流量計(ji)在高壓⛷️、大流量(liang)場合具有明顯(xiǎn)優勢，大有取代(dài)高級孔闆閥之(zhī)⭕勢。由于認識的(de)誤區很多人認(ren)爲超聲波流量(liàng)計性能好但價(jià)格昂貴，事實是(shi)不是🌂如此呢？通(tong)過一系列比較(jiao)可以得到更正(zheng)确的結論。
1孔闆(pǎn)流量計的使用(yong)要求
　　孔闆流量(liang)計（流量與差壓(yā)的平方成正比(bi)）的使用條件、使(shǐ)🆚用範圍和對管(guan)道的要求：
(1)流體(ti)：應是單相、均質(zhi)的牛頓流體，在(zài)通過節流裝置(zhì)時🐅不發生相變(biàn)和析出雜質，在(zài)節流裝置中不(bu)得有任何形式(shì)的物🏒質黏附或(huò)聚集。
(2)管道：僅适(shì)用于圓管，管徑(jing)大小有一定限(xian)制，上下遊有很(hen)🐆長✍️的🍓直管段，而(er)且節流件上遊(yóu)10D、下遊4D直管段的(de)内表🏃‍♂️面粗糙度(dù)、圓度🌈要嚴格符(fu)合具體規定。

(3)流(liu)态：流動應是連(lián)續、穩定的，不是(shi)脈動流；在受到(dao)節流件影響✍️前(qián)已形成典型的(de)、充分發展的流(liu)速分布（紊流🐪速(sù)度分布），流線與(yu)管軸線平行，不(bu)得爲旋轉流。
2技(ji)術性能的比較(jiao)（見表
1）2.1量程比低(di)
　　由于結構特點(diǎn)，孔闆流量計是(shi)通過節流件來(lai)完成測量的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，所(suǒ)以其量程比通(tong)常隻有1：3，最高可(ke)達1：10，而超聲波流(liú)量計沒有任何(he)阻流件，其量程(cheng)比可達1：200。
　　這兩個(ge)數據表明：如果(guo)實現一種測量(liàng)方案，假定其✏️流(liú)量範👄圍是從1m3/h~40m3/h,使(shi)用超聲波流量(liang)計隻需要一路(lù)工藝計🌈量回路(lu)就可以實現，如(ru)果采用孔闆流(liú)量計，需要多路(lù)💁才能實🚶現。
2.2壓損(sun)
　　由于孔闆流量(liàng)計的結構有阻(zu)流件，超聲波流(liú)量計🆚沒有阻流(liu)件，那麽顯而易(yì)見：孔闆流量計(ji)的壓損很㊙️大，超(chao)聲波流量計壓(ya)損實❌際可以忽(hu)略不計。節流裝(zhuang)置能耗計算如(rú)下：
　　以下以1個典(dian)型用戶用氣參(cān)數進行能耗計(ji)算：用氣量160×104m3/d，用氣(qì)壓力0.6MPa。
節流裝置(zhì)壓力損失計算(suan)式：（最大刻度差(cha)壓50kPa、β=0.68）
δP=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP
=0.5486×50
=27.43kPa
節流裝置能(neng)耗計算式：（壓縮(suo)機效率η=0.8）
W=δp×QV/η
=27430×18.5185/0.8
=634953W
計算耗(hao)能費：能源價0.4元(yuan)/kWh
耗能費(年)=(W/1000)×(運行(hang)時數/年)×(元/kWh)
=(634953/1000)×365×24×0.4
=2224876(元/年(nian))
該計算僅隻是(shi)能耗損失，不包(bāo)括壓縮機運行(hang)等費用。
2.3精度
　　孔(kǒng)闆流量計的計(ji)量精度理論上(shàng)可以達到1%，但是(shi)通過大量的實(shí)🐉踐證明，由于孔(kǒng)闆流量計抗幹(gan)擾能力較差🔞，現(xiàn)場精度最高能(néng)達到2%，一般情況(kuàng)下在3%左右。
　　超聲(sheng)波流量計的精(jīng)度則可以達到(dào)0.5%甚至更高。假定(ding)某🤞個計量站♈的(de)輸氣量爲350萬Nm3/天(tian)，工業用氣每标(biao)方的價格爲0.6元(yuan)，費用⛹🏻‍♀️偏差比較(jiào)😍見表2。

由此可見(jiàn)選擇兩種不同(tóng)的計量儀表，對(dui)于測量的影響(xiǎng)會💃🏻有多⛷️大。
2.4測脈(mo)動流
　　由于孔闆(pǎn)流量計是靠孔(kong)闆前後的差壓(yā)信号來實現流(liu)量測量的，脈動(dòng)流會使孔闆前(qián)後的差壓不準(zhǔn)✌️，所以孔闆流量(liàng)⭐計不适合測脈(mò)動流，而超聲波(bo)流量計可以測(ce)量脈動流的強(qiáng)度并♍消除其幹(gan)擾，所以它☔适合(hé)測脈動流。
2.5測雙(shuāng)向流
　　孔闆流量(liàng)計依據一個節(jiē)流元件來實現(xiàn)測量目的，這個(gè)節流🌍元件具有(yǒu)嚴格的方向性(xing)，因此孔闆流量(liang)計無法測雙向(xiang)流。超聲波流量(liàng)計隻與超聲信(xìn)号在流體中的(de)傳播時間有關(guan)，因此可以測雙(shuāng)向流。
2.6測濕氣體(tǐ)
　　孔闆流量計不(bú)适合測量濕氣(qi)體；若被測氣體(ti)爲濕氣體，那♉麽(me)在孔闆流量計(jì)的前端容易積(jī)液，使得上🐆下遊(you)差壓産生⛷️變化(hua)，而孔闆流量計(ji)正是根據上下(xia)遊的壓差來測(ce)🚶量流量的，如果(guo)🥵差壓産生變化(hua)，則孔闆流量計(ji)不可能準✂️确測(cè)量氣體的流量(liàng)。
超聲波流量計(jì)具有自檢測功(gong)能，如果所測量(liang)氣體爲❤️濕氣體(ti)，對超聲波流量(liàng)計産生影響時(shi)，儀表本身可以(yi)修正，因此超聲(shēng)👌波流☎️量計适用(yong)于濕氣體的測(cè)量（濕氣☂️體體積(ji)組分含量低于(yu)5%）。
2.7清洗計量管路(lu)
　　孔闆流量計本(běn)身有阻流件，清(qīng)洗球無法通過(guo)，因此孔闆流🐉量(liàng)🌈計安裝在管線(xiàn)上時無法在線(xian)清洗計量管路(lu)😍，隻有拆除孔闆(pan)🛀流量❤️計才能清(qing)洗管路。而對超(chāo)聲波流💯量計來(lai)🔞說，不存在這樣(yàng)的問題。
2.8渦流影(ying)響
　　孔闆流量計(ji)采用差壓法測(ce)量氣體的流量(liang)，渦流直接影響(xiang)孔闆兩端的差(cha)壓，因此孔闆流(liú)量計對渦流很(hěn)敏感，要求有很(hěn)長✨的直管段才(cái)能滿足測量精(jing)度的要求。新的(de)國際标準ISO5167已經(jing)對孔闆流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量計(jì)上遊直管段的(de)長💁度作了更高(gao)的規定：孔闆流(liú)量計上遊直管(guǎn)段至少要有44D，若(ruo)孔闆流量計上(shang)遊有👈彙管存在(zài)，則🛀🏻上遊直管段(duàn)的長度至少要(yao)有145D。（詳見《國際流(liú)量⚽計量學術動(dòng)态及發展趨勢(shi)》（《中國計量》2002年）或(huò)ISO5167-2）。
　　原ISO5167規定的上遊(yóu)18D直管段确實無(wu)法滿足對計量(liang)精度的要求，修(xiū)改後的ISO5167-2對直管(guan)段的長度規定(ding)是必須的。
而大(da)多多聲道的超(chāo)聲波流量計本(ben)身具有對渦流(liú)強度的分析能(néng)力，可以消除渦(wō)流對流量測量(liang)的影響，對渦流(liú)不敏感。
2.9流速分(fèn)布的影響
孔闆(pǎn)流量計由于結(jié)構原理的限制(zhi)，要求測量時流(liú)速分布均💋勻，但(dan)是由于現場計(jì)量管路的複雜(za)性，氣體在管路(lu)的流速分布是(shì)不可能均勻對(duì)稱的，因此孔闆(pan)流量計對流速(sù)分布不對稱非(fei)常🏃🏻‍♂️敏感。超聲波(bo)流量計可🔞以修(xiū)正流速分布不(bú)對稱的現象。
2.10重(zhòng)複性
　　對于孔闆(pǎn)流量計而言，随(sui)着使用過程中(zhōng)孔闆邊緣的♋磨(mo)損，孔闆流量計(ji)的精度和重複(fu)性都會下降，而(ér)超聲波流量計(ji)無壓🈚損、無㊙️示值(zhi)漂移現象，重複(fú)性高
2.11 工藝管路(lù)複雜性比較
　　 對(dui)于孔闆流量計(jì)，由于量程比窄(zhai)，計量管路多，而(er)且上、下遊直👣管(guǎn)段長，現場工藝(yì)管路複雜。超聲(sheng)波流量計量程(cheng)比寬，上、下遊直(zhí)管段短，工藝管(guan)路簡單。
2.12 維修維(wei)護率比較
　　 孔闆(pǎn)流量計有阻流(liú)件，上遊易積液(ye)、對高含硫的天(tian)然氣，其孔闆磨(mó)損快，維修維護(hu)率高。
超聲波流(liú)量計無可動部(bu)件，特殊材料的(de)超聲探頭可以(yǐ)👈抗H2S的腐蝕，維護(hù)簡單。
2.13 一次性投(tóu)資比較
　　 孔闆流(liú)量計由于量程(chéng)比窄，對于相同(tong)的流量計量要(yào)💃🏻求，其🈲計量管路(lu)多，雖然直接的(de)計量儀表投資(zī)少，但是⛹🏻‍♀️相關的(de)閥門、 溫度變送(sòng)器 、 壓力變送器(qì) 、直管段、彙管等(děng)一次性投資多(duo)。
　　超聲波流量計(ji)單表價格高于(yu)孔闆流量計，但(dan)是由于量⛹🏻‍♀️程比(bi)寬⛹🏻‍♀️，整個計量回(huí)路少，實際站場(chǎng)一次性投資少(shao)。
3現場安裝使用(yòng)的比較（見表3）

(1)直(zhí)管段的長度
　　孔(kong)闆流量計上有(you)直管段至少要(yào)有44D，若孔闆流量(liàng)計上遊有彙❤️管(guǎn)存在，則上遊直(zhi)管段的長度至(zhì)少要有⛷️145D。（詳見《國(guo)際流量計量學(xué)術動态及發展(zhan)趨勢》（《中國計量(liàng)》2002年）或♈ISO5167-2）。
超聲波流(liu)量計上、下遊直(zhí)管段要求爲10D、5D（《用(yong)氣體超聲波流(liu)量計測量天然(rán)氣的流量》—國标(biao)GB/T18604-2001）。
(2)安裝的影響對(dui)于孔闆流量計(ji)，安裝條件直接(jiē)影響其計量精(jīng)🌈度，對現場安裝(zhuang)的同心度要求(qiu)很高。
(3)使用條件(jian)由于孔闆流量(liàng)計的原理決定(ding)其現場使用條(tiao)件必須與設計(jì)條件相符，壓力(lì)、流量的适應性(xing)㊙️差。超聲波流量(liang)計對現場的适(shì)應性極強，對壓(ya)力、流量的波動(dong)不敏感，有較強(qiang)的過載能力。
4長(zhǎng)期使用的比較(jiao)
（1)精度變化
　　 孔闆(pǎn)流量計由于長(zhang)期使用，孔闆入(ru)口邊緣磨損，孔(kong)❄️闆彎曲變形，都(dōu)會使精度喪失(shī)。
　　超聲波流量計(ji)由于無磨損、無(wú)示值漂移現象(xiàng)，可以長期保持(chi)較高的精度。
(2)髒(zang)污的影響
　　由于(yú)孔闆流量計由(yóu)節流件，長期使(shi)用時，髒污物将(jiang)堆積在孔闆的(de)上遊，造成差壓(ya)信号不準，直接(jie)影響計量精度(dù)。髒污和孔闆鈍(dun)🌈化可造成計量(liang)偏差2～10%以上。
　　超聲(sheng)波流量計爲中(zhong)空管段，探頭在(zai)儀表上部，髒污(wū)📧不易影響探頭(tóu)工作，不會影響(xiǎng)計量精度，而且(qiě)流量👄計可以檢(jian)測髒污情況并(bing)♋修正和報警提(tí)示、及時進行清(qing)洗。
(3)故障排除
　　由(you)于孔闆流量計(ji)的儀表特性取(qǔ)決于節流件的(de)幾何形❗狀和尺(chǐ)❄️寸，需要經常檢(jian)查節流件，一旦(dàn)節流件發生變(bian)化就必須更換(huan)，節流件的壽命(mìng)取決于氣體的(de)組分🔞、流量及壓(ya)力。
　　超聲波流量(liang)計本身具有很(hěn)強的自診斷功(gōng)能，一旦不在正(zhèng)🧡常❤️狀況就會報(bao)警，并自動記錄(lu)報警期間的數(shu)據，超聲探頭的(de)使用壽命至少(shǎo)爲8年，并可在線(xian)更🍉換。
(4)備品備件(jian)
　　孔闆流量計由(you)于節流件經常(chang)磨損、變形，因此(ci)需要備多🐇套節(jiē)流件；超聲波流(liú)量計隻需要備(bèi)一套探頭，可替(tì)換使用。
(5)日常維(wei)護
　　孔闆流量計(ji)需要經常維護(hù)，并檢查節流件(jian)的幾何尺寸等(deng)參👌數。在線更換(huàn)孔闆後很難保(bǎo)證不洩漏，使壓(ya)差不準，難以保(bao)證計量精度。
超(chao)聲波流量計則(zé)可免維護，自檢(jiǎn)功能強大。
(6)強檢(jian)周期
孔闆流量(liang)計一年一檢，一(yi)般采用幾何檢(jian)定法。
超聲波流(liú)量計3年一檢，可(ke)以實現在線标(biao)定。
5經濟性的比(bǐ)較
5.1一次性投資(zī)
　　由于氣體超聲(shēng)波流量計有量(liàng)程比寬的特點(dian)，相對于孔闆流(liú)量計可以簡化(hua)工藝管路，相關(guan)的調壓設🌏備、閥(fa)門、變送器等都(dou)相應減少，大大(da)節省了投資。
　　另(ling)外，由于超聲波(bo)流量計要求的(de)前後直管段短(duan)，因🔴此💘大大減少(shao)了占地面積。
　　如(rú)圖1所示，若孔闆(pǎn)流量計的直管(guǎn)段按44D計算，要完(wán)成Q=48000m3/h，T=40°C，Pmin=30Bar這樣條🛀🏻件的(de)測量任務，孔闆(pan)流量計需要四(si)路24英寸的工藝(yì)管線，8個閥門🛀🏻，占(zhan)地面積爲333平米(mǐ)，而使用超聲波(bō)流量計隻需要(yao)2路30英💋寸的工藝(yi)管線，4個閥門，占(zhan)地🌍面積爲94平米(mi)。
5.2長期運行費用(yong)
　　流量計長期運(yun)行時，有以下幾(jǐ)方面的費用：設(she)備維護費，标🔞定(ding)費用，更換部件(jian)費用以及操作(zuò)人員人工💋費用(yòng)等。

(1)設備維護費(fèi)
　　由于超聲波流(liú)量計爲免維護(hù)儀表，而孔闆流(liú)量計需要經常(cháng)維護，因此後者(zhe)的維護費用大(da)大高于前者。
(2)标(biao)定費用
　　孔闆流(liú)量計僅爲标準(zhun)差壓變送器就(jiu)花費600個人時，再(zai)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼加上孔🔅闆流量(liang)計需要配密度(dù)計，每年一次标(biao)密度計也要🛀🏻增(zēng)加标定費用。此(cǐ)外，孔闆流量計(ji)雖然可以采用(yòng)幾何檢定的幹(gàn)标模式進行檢(jian)定，但是檢定完(wán)重新安裝回去(qù)時很難保證🌈同(tong)心度。
(3)孔闆流量(liàng)計需要經常更(gèng)換節流件，成本(běn)因而增加👄；超聲(shēng)波流量計無需(xu)更換部件，探頭(tóu)可以帶壓更換(huàn)💋并清洗，其它部(bù)件基本不用更(gèng)換。
(4)由于孔闆流(liu)量計壓損很大(dà)，增加了壓縮機(jī)的負荷，經多✍️年(nian)💋實踐證明，運行(háng)費用随壓損的(de)增加而上升💋。
(5)操(cāo)作人員人工費(fei)孔闆流量計需(xu)要維護、切換等(deng)操作，人工費❗用(yong)很多，而超聲波(bo)流量計無人值(zhí)守，基本不需要(yao)維護，因此用于(yú)超聲波流量計(ji)運行維護的費(fèi)用将遠遠低于(yú)孔闆流量計。
6結(jie)論
　　綜上所述，使(shi)用 氣體超聲波(bo)流量計 比使用(yong)孔闆流量計無(wú)論從安全性能(néng)、技術性能還是(shi)從一🏃🏻‍♂️次性🔴投資(zī)以及長期運行(háng)費用上都有很(hěn)大的優勢。由🌈于(yu)說明問📞題的需(xū)要，計算和實例(lì)均選用較大用(yong)氣量進行比較(jiao)，實際通過比較(jiào)♈計算一般DN200口徑(jìng)以上流🔅量計選(xuǎn)用氣體超聲波(bo)流量計具有較(jiào)大🔞優勢，DN150特别是(shì)💔以下流量計🌂的(de)選取由于氣體(ti)超聲波流量計(ji)本身價格因素(sù)使用孔闆流量(liàng)計更爲🔞經濟🏃‍♀️，但(dan)從保證計量精(jing)👅度出發🌈也推薦(jiàn)選用更精确的(de)計量儀表。

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