內(nèi)容編輯超聲波流量計和孔板流量計的區(qū)別和優(yōu)勢
孔板流量計在我國長輸和集輸管道的工程實踐中，孔板流量計特別是高級孔板閥長期占據(jù)統(tǒng)治地位。而隨著我國天然氣事業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，在高壓、大流量計量方面，孔板流量計越來越受到自身結(jié)構(gòu)的限制而顯示出其局限性。近年來一些新型的流量計在國外取得理論和實踐成功的基礎(chǔ)上，也積極投身國內(nèi)市場，取得一系列成功經(jīng)驗。特別是超聲波流量計在高壓、大流量場合具有明顯優(yōu)勢，大有取代高級孔板閥之勢。由于認(rèn)識的誤區(qū)很多人認(rèn)為超聲波流量計性能好但價格昂貴，事實是不是如此呢？我們通過一系列比較可以得到更正確的結(jié)論。
1、孔板流量計的使用要求
孔板流量計（流量與差壓的平方成正比）的使用條件、使用范圍和對管道的要求：
(1) 流體：應(yīng)是單相、均質(zhì)的牛頓流體，在通過節(jié)流裝置時不發(fā)生相變和析出雜質(zhì)，在節(jié)流裝置中不得有任何形式的物質(zhì)黏附或聚集。
(2) 管道：僅適用于圓管，管徑大小有一定限制，上下游有很長的直管段，而且節(jié)流件上游 10d、下游 4d直管段的內(nèi)表面粗糙度、圓度要嚴(yán)格符合具體規(guī)定。
(3) 流態(tài)：流動應(yīng)是連續(xù)、穩(wěn)定的，不是脈動流；在受到節(jié)流件影響前已形成典型的、充分發(fā)展的流速分布（紊流速度分布），流線與管軸線平行，不得為旋轉(zhuǎn)流。
2、技術(shù)性能的比較
2.1量程比低
由于結(jié)構(gòu)特點，孔板流量計是通過節(jié)流件來完成測量的，所以其量程比通常只有1：3，Zui高可達(dá)1：10，而超聲波流量計沒有任何阻流件，其量程比可達(dá) 1：200。這兩個數(shù)據(jù)表明：如果實現(xiàn)一種測量方案，假定其流量范圍是從1m3/h~40m3/h,使用超聲波流量計只需要一路工藝計量回路就可以實現(xiàn)，如果采用孔板流量計，需要多路才能實現(xiàn)。
2.2壓損
由于孔板流量計的結(jié)構(gòu)有阻流件，超聲波流量計沒有阻流件，那么顯而易見：孔板流量計的壓損很大，超聲波流量計壓損實際可以忽略不計。節(jié)流裝置能耗計算如下：
以下以 1 個典型用戶用氣參數(shù)進(jìn)行能耗計算：用氣量160× 104m3/d，用氣壓力 0.6mpa。
節(jié)流裝置壓力損失計算式：（Zui大刻度差壓50kpa、β=0.68）
δ p=（1-0.24 β -0.52 β2-0.16 β3）δ p
=0.5486×50
=27.43kpa
節(jié)流裝置能耗計算式：（壓縮機(jī)效率η =0.8）
w= δp ×qv/η
= 27430×18.5185/0.8
=634953w
計算耗能費：能源價 0.4 元 /kwh
耗能費(年)=(w/1000)×(運行時數(shù)/年)×(元/ kwh)
=(634953/1000) ×365×24×0.4
=2224876(元/年)
該計算僅只是能耗損失，不包括壓縮機(jī)運行等費用。
2.3精度
孔板流量計的計量精度理論上可以達(dá)到1%，但是通過大量的實踐證明，由于孔板流量計抗干擾能力較差，現(xiàn)場精度Zui高能達(dá)到2%，一般情況下在3%左右。超聲波流量計的精度則可以達(dá)到0.5% 甚至更高。由此可見選擇兩種不同的計量， 對于測量的影響會有多大。
2.4測脈動流
由于孔板流量計是靠孔板前后的差壓信號來實現(xiàn)流量測量的，脈動流會使孔板前后的差壓不準(zhǔn)，所以孔板流量計不適合測脈動流，而超聲波流量計可以測量脈動流的強度并消除其干擾，所以它適合測脈動流。
2.5測雙向流
孔板流量計依據(jù)一個節(jié)流元件來實現(xiàn)測量目的，這個節(jié)流元件具有嚴(yán)格的方向性，因此孔板流量計無法測雙向流。超聲波只與超聲信號在流體中的傳播時間有關(guān)，因此可以測雙向流。
2.6測濕氣體
孔板流量計不適合測量濕氣體；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，則孔板流量計不可能準(zhǔn)確測量氣體的流量。超聲波流量計具有自檢測功能，如果所測量氣體為濕氣體，對超聲波流量計產(chǎn)生影響時，儀表本身可以修正，因此超聲波流量計適用于濕氣體的測量（濕氣體體積組分含量低于5%）。
2.7清洗計量管路
孔板流量計本身有阻流件，清洗球無法通過，因此孔板流量計安裝在管線上時無法在線清洗計量管路，只有拆除孔板流量計才能清洗管路。而對超聲波流量計來說，不存在這樣的問題。
2.8渦流影響
孔板流量計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)iso5167已經(jīng)對孔板流量計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。
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。超聲波流量計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，而超聲波流量計無壓損、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。超聲波流量計量程比寬，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(hù)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(hù)簡單。
2.13一次性投資比較
孔板流量計由于量程比窄，對于相同的流量計量要求，其計量管路多，雖然直接的計量投資少，但是相關(guān)的閥門、溫度變送器、壓力、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，實際站場一次性投資少。3.現(xiàn)場安裝比較
(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)性優(yōu)秀，對壓力、流量的波動不敏感，有較強的過載能力。
３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。
[1][2][3]
(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，而且可以檢測臟污情況并修正和報警提示、及時進(jìn)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(hù)
孔板流量計需要經(jīng)常維護(hù)，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(hù)，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。
1、孔板流量計的使用要求
孔板流量計（流量與差壓的平方成正比）的使用條件、使用范圍和對管道的要求：
(1) 流體：應(yīng)是單相、均質(zhì)的牛頓流體，在通過節(jié)流裝置時不發(fā)生相變和析出雜質(zhì)，在節(jié)流裝置中不得有任何形式的物質(zhì)黏附或聚集。
(2) 管道：僅適用于圓管，管徑大小有一定限制，上下游有很長的直管段，而且節(jié)流件上游 10d、下游 4d直管段的內(nèi)表面粗糙度、圓度要嚴(yán)格符合具體規(guī)定。
(3) 流態(tài)：流動應(yīng)是連續(xù)、穩(wěn)定的，不是脈動流；在受到節(jié)流件影響前已形成典型的、充分發(fā)展的流速分布（紊流速度分布），流線與管軸線平行，不得為旋轉(zhuǎn)流。
2、技術(shù)性能的比較
2.1量程比低
由于結(jié)構(gòu)特點，孔板流量計是通過節(jié)流件來完成測量的，所以其量程比通常只有1：3，Zui高可達(dá)1：10，而超聲波流量計沒有任何阻流件，其量程比可達(dá) 1：200。這兩個數(shù)據(jù)表明：如果實現(xiàn)一種測量方案，假定其流量范圍是從1m3/h~40m3/h,使用超聲波流量計只需要一路工藝計量回路就可以實現(xiàn)，如果采用孔板流量計，需要多路才能實現(xiàn)。
2.2壓損
由于孔板流量計的結(jié)構(gòu)有阻流件，超聲波流量計沒有阻流件，那么顯而易見：孔板流量計的壓損很大，超聲波流量計壓損實際可以忽略不計。節(jié)流裝置能耗計算如下：
以下以 1 個典型用戶用氣參數(shù)進(jìn)行能耗計算：用氣量160× 104m3/d，用氣壓力 0.6mpa。
節(jié)流裝置壓力損失計算式：（Zui大刻度差壓50kpa、β=0.68）
δ p=（1-0.24 β -0.52 β2-0.16 β3）δ p
=0.5486×50
=27.43kpa
節(jié)流裝置能耗計算式：（壓縮機(jī)效率η =0.8）
w= δp ×qv/η
= 27430×18.5185/0.8
=634953w
計算耗能費：能源價 0.4 元 /kwh
耗能費(年)=(w/1000)×(運行時數(shù)/年)×(元/ kwh)
=(634953/1000) ×365×24×0.4
=2224876(元/年)
該計算僅只是能耗損失，不包括壓縮機(jī)運行等費用。
2.3精度
孔板流量計的計量精度理論上可以達(dá)到1%，但是通過大量的實踐證明，由于孔板流量計抗干擾能力較差，現(xiàn)場精度Zui高能達(dá)到2%，一般情況下在3%左右。超聲波流量計的精度則可以達(dá)到0.5% 甚至更高。由此可見選擇兩種不同的計量， 對于測量的影響會有多大。
2.4測脈動流
由于孔板流量計是靠孔板前后的差壓信號來實現(xiàn)流量測量的，脈動流會使孔板前后的差壓不準(zhǔn)，所以孔板流量計不適合測脈動流，而超聲波流量計可以測量脈動流的強度并消除其干擾，所以它適合測脈動流。
2.5測雙向流
孔板流量計依據(jù)一個節(jié)流元件來實現(xiàn)測量目的，這個節(jié)流元件具有嚴(yán)格的方向性，因此孔板流量計無法測雙向流。超聲波只與超聲信號在流體中的傳播時間有關(guān)，因此可以測雙向流。
2.6測濕氣體
孔板流量計不適合測量濕氣體；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，則孔板流量計不可能準(zhǔn)確測量氣體的流量。超聲波流量計具有自檢測功能，如果所測量氣體為濕氣體，對超聲波流量計產(chǎn)生影響時，儀表本身可以修正，因此超聲波流量計適用于濕氣體的測量（濕氣體體積組分含量低于5%）。
2.7清洗計量管路
孔板流量計本身有阻流件，清洗球無法通過，因此孔板流量計安裝在管線上時無法在線清洗計量管路，只有拆除孔板流量計才能清洗管路。而對超聲波流量計來說，不存在這樣的問題。
2.8渦流影響
孔板流量計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)iso5167已經(jīng)對孔板流量計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。
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。超聲波流量計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，而超聲波流量計無壓損、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。超聲波流量計量程比寬，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(hù)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(hù)簡單。
2.13一次性投資比較
孔板流量計由于量程比窄，對于相同的流量計量要求，其計量管路多，雖然直接的計量投資少，但是相關(guān)的閥門、溫度變送器、壓力、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，實際站場一次性投資少。3.現(xiàn)場安裝比較
(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)性優(yōu)秀，對壓力、流量的波動不敏感，有較強的過載能力。
３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。
[1][2][3]
(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，而且可以檢測臟污情況并修正和報警提示、及時進(jìn)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(hù)
孔板流量計需要經(jīng)常維護(hù)，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(hù)，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。
