超声波气体流量计与孔板流量计的深度对比

超声波气体流量计与孔板流量计的深度对比

石油和天然气在我国能源构成中，始终处于主导地位，其运输方式仍然离不开长输和集输管道工程。在石油和天然气采集与运输过程中，孔板流量计，特别是高级孔板阀在其中处于绝对的统治地位。随着国内石油天然气事业的大规模发展，对于高压、大流量的计量的需求也旺盛起来，孔板流量计由于自身结构的限制其局限性就很明显了。

近来以来，一些新型的流量计也在国内市场崭露头角，并取得一系列成功经验。最值得一提的是超声波流量计在高压、大流量场合具有明显优势，大有取代高级孔板阀之势。下面，对比一下孔板流量计与超声气体波流量计之间的区别，一起来看看吧！

一、技术性能的比较

1.量程比

由于结构特点，孔板流量计是通过节流件来完成测量的，所以其量程比通常只有1:3，最高可达1:10，而超声波流量计没有任何阻流件，其量程比可达1:200。这两个数据表明：如果实现一种测量方案，假定其流量范围是从1m³/h~40m³/h，使用超声波气体流量计只需要一路工艺计量回路就可以实现，如果采用孔板流量计，需要多路才能实现。

2.压损

由于孔板流量计的结构有阻流件，超声波气体流量计没有阻流件，那么显而易见：孔板流量计的压损很大，超声波流气体量计压损实际可以忽略不计。

节流装置能耗计算如下：

以下以1个典型用户用气参数进行能耗计算：用气量160×104m³/d，用气压力0.6MPa。

节流装置压力损失计算式：（最大刻度差压50kPa、β=0.68）

δP=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP

=0.5486×50

=27.43kPa

节流装置能耗计算式：（压缩机效率η=0.8）

W=δp×QV/η

=27430×18.5185/0.8

=634953W

计算耗能费：能源价0.4元/kWh

耗能费(年)=(W/1000)×(运行时数/年)×(元/kWh)

=(634953/1000)×365×24×0.4

=2224876(元/年)

该计算仅只是能耗损失，不包括压缩机运行等费用。

3.精度

孔板流量计的计量精度理论上可以达到1%，但是通过大量的实践证明，由于孔板流量计抗干扰能力较差，现场精度最高能达到2%，一般情况下在3%左右。超声气体波流量计的精度则可以达到0.5%甚至更高。由此可见选择两种不同的计量仪表，对于测量的影响会有多大。

4.测脉动流

由于孔板流量计是靠孔板前后的差压信号来实现流量测量的，脉动流会使孔板前后的差压不准，所以孔板流量计不适合测脉动流，而超声波气体流量计可以测量脉动流的强度并消除其干扰，所以它适合测脉动流。

5.测双向流

孔板流量计依据一个节流元件来实现测量目的，这个节流元件具有严格的方向性，因此孔板流量计无法测双向流。超声波气体流量计只与超声信号在流体中的传播时间有关，因此可以测双向流。

6.测湿气体

孔板流量计不适合测量湿气体；若被测气体为湿气体，那么在孔板流量计的前端容易积液，使得上下游差压产生变化，而孔板流量计正是根据上下游的压差来测量流量的，如果差压产生变化，则孔板流量计不可能准确测量气体的流量。超声波气体流量计具有自检测功能，如果所测量气体为湿气体，对超声波气体流量计产生影响时，仪表本身可以修正，因此超声波气体流量计适用于湿气体的测量（湿气体体积组分含量低于5%）。

7.清洗计量管路

孔板流量计本身有阻流件，清洗球无法通过，因此孔板流量计安装在管线上时无法在线清洗计量管路，只有拆除孔板流量计才能清洗管路。而对超声波气体流量计来说，不存在这样的问题。

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。

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。超声波气体流量计可以修正流速分布不对称的现象。

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

超声波气体流量计无压损、无示值漂移现象，重复性高。

11.工艺管路复杂性

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。超声波气体流量计量程比宽，上、下游直管段短，工艺管路简单。

12.维修维护率

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。超声波气体流量计无可动部件，特殊材料的超声探头可以抗H₂S的腐蚀，维护简单。

13.一次性投资

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。超声波气体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，实际站场一次性投资少。

二、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。超声波气体流量计由于无磨损、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。超声波气体流量计为中空管段，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。超声波气体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；超声波气体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。超声波气体流量计三年一检，可以实现在线标定。