摘要(yao)：通過大量(liang)詳實的理(li)論推導、可(ke)信的應用(yong)實例，經過(guo)技術性能(neng)、現場安裝(zhuang)使用、長期(qi)使用、經濟(ji)性幾🈲個方(fang)面的比較(jiao)詳細論述(shu)了超聲波(bo)流量計 與(yu) 孔闆流量(liang)計 的優劣(lie)，提出高壓(ya)、大流量計(ji)量優先選(xuan)用超聲波(bo)流量🔴計的(de)💃🏻建議。
　　在我(wo)國長輸和(he)集輸管道(dao)的工程實(shi)踐中，孔闆(pan)流量計🤞特(te)别是⛷️高級(ji)孔闆閥長(zhang)期占據統(tong)治地位。而(er)随着🏃🏻‍♂️我國(guo)石油🌍天然(ran)氣事業的(de)大規模發(fa)展，在高壓(ya)、大流量計(ji)量方面，孔(kong)闆流量計(ji)越來㊙️越受(shou)到自身結(jie)構的🤞限制(zhi)而顯示出(chu)其局限性(xing)。近年來一(yi)些新型的(de)流量計在(zai)國外取得(de)理論和實(shi)✍️踐成功的(de)基礎上，也(ye)積極🏃🏻‍♂️投身(shen)國内市場(chang)，取得一系(xi)列成🥵功經(jing)驗。特别是(shi)⛱️超聲波流(liu)量計在高(gao)壓、大流量(liang)場合具有(you)明顯優勢(shi)，大有取代(dai)高級孔闆(pan)閥之👌勢。由(you)于認識的(de)誤區很多(duo)人認爲超(chao)聲波流量(liang)計性能好(hao)但價格昂(ang)貴，事實是(shi)不是如此(ci)呢？通過一(yi)系列比較(jiao)可以得到(dao)更正🧑🏽‍🤝‍🧑🏻确的(de)結論。
1孔闆(pan)流量計的(de)使用要求(qiu)
　　孔闆流量(liang)計（流量與(yu)差壓的平(ping)方成正比(bi)）的使用條(tiao)件、使㊙️用🔱範(fan)圍和對管(guan)道的要求(qiu)：
(1)流體：應是(shi)單相、均質(zhi)的牛頓流(liu)體，在通過(guo)節流裝置(zhi)時不💃🏻發生(sheng)相變和析(xi)出雜質，在(zai)節流裝置(zhi)中不得有(you)任何形式(shi)🈲的物質黏(nian)附或聚集(ji)。
(2)管道：僅适(shi)用于圓管(guan)，管徑大小(xiao)有一定限(xian)制，上下遊(you)有🌈很長的(de)直管段，而(er)且節流件(jian)上遊10D、下遊(you)4D直管段的(de)内表面粗(cu)糙度、圓度(du)要嚴格符(fu)合具體規(gui)定。

(3)流态：流(liu)動應是連(lian)續、穩定的(de)，不是脈動(dong)流；在受到(dao)節流件影(ying)響前已形(xing)成典型的(de)、充分發展(zhan)的流速分(fen)布（紊流速(su)度分布），流(liu)線💁與管軸(zhou)線平行，不(bu)得爲旋轉(zhuan)流。
2技術性(xing)能的比較(jiao)（見表
1）2.1量程(cheng)比低
　　由于(yu)結構特點(dian)，孔闆流量(liang)計是通過(guo)節流件來(lai)完成測量(liang)♍的，所以其(qi)量程比通(tong)常隻有1：3，最(zui)高可達1：10，而(er)超聲波流(liu)量計💰沒有(you)任何阻流(liu)件，其量程(cheng)比可達1：200。
　　這(zhe)兩個數據(ju)表明：如果(guo)實現一種(zhong)測量方案(an)，假定其流(liu)🥵量範♊圍是(shi)從1m3/h~40m3/h,使用超(chao)聲波流量(liang)計隻需要(yao)一路工藝(yi)計💚量回路(lu)就可以實(shi)現，如果采(cai)用孔闆流(liu)量計，需要(yao)多路才能(neng)實現。
2.2壓損(sun)
　　由于孔闆(pan)流量計的(de)結構有阻(zu)流件，超聲(sheng)波流量計(ji)沒有阻流(liu)❄️件，那麽顯(xian)而易見：孔(kong)闆流量計(ji)的壓損很(hen)大，超聲波(bo)流量計壓(ya)損實際可(ke)以忽略不(bu)計。節流裝(zhuang)置能耗計(ji)算如下：
　　以(yi)下以1個典(dian)型用戶用(yong)氣參數進(jin)行能耗計(ji)算：用氣量(liang)160×104m3/d，用氣壓☂️力(li)0.6MPa。
節流裝置(zhi)壓力損失(shi)計算式：（最(zui)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(zhuang)置能耗計(ji)算式：（壓縮(suo)機效率η=0.8）
W=δp×QV/η
=27430×18.5185/0.8
=634953W
計(ji)算耗能費(fei)：能源價0.4元(yuan)/kWh
耗能費(年(nian))=(W/1000)×(運行時數(shu)/年)×(元/kWh)
=(634953/1000)×365×24×0.4
=2224876(元/年(nian))
該計算僅(jin)隻是能耗(hao)損失，不包(bao)括壓縮機(ji)運行等費(fei)用。
2.3精度
　　孔(kong)闆流量計(ji)的計量精(jing)度理論上(shang)可以達到(dao)1%，但是通過(guo)大📱量的實(shi)踐證明，由(you)于孔闆流(liu)量計抗幹(gan)擾能力較(jiao)差，現場精(jing)度最高能(neng)達到2%，一般(ban)情況下在(zai)3%左右。
　　超聲(sheng)波流量計(ji)的精度則(ze)可以達到(dao)0.5%甚至更高(gao)。假定某個(ge)計量站☎️的(de)輸氣量爲(wei)350萬Nm3/天，工業(ye)用氣每标(biao)方的🙇🏻價格(ge)爲0.6元，費用(yong)偏差比較(jiao)👉見表2。

由此(ci)可見選擇(ze)兩種不同(tong)的計量儀(yi)表，對于測(ce)量的影響(xiang)會有多❗大(da)。
2.4測脈動流(liu)
　　由于孔闆(pan)流量計是(shi)靠孔闆前(qian)後的差壓(ya)信号來實(shi)現👈流量測(ce)量的，脈動(dong)流會使孔(kong)闆前後的(de)差壓不準(zhun)，所以孔闆(pan)流量計不(bu)🤞适合測脈(mo)動流，而超(chao)聲波流量(liang)計可以測(ce)量脈動流(liu)的🔞強度并(bing)🆚消除其幹(gan)擾，所以它(ta)适合測脈(mo)動流。
2.5測雙(shuang)向流
　　孔闆(pan)流量計依(yi)據一個節(jie)流元件來(lai)實現測量(liang)目的，這👉個(ge)節流💃🏻元件(jian)具有嚴格(ge)的方向性(xing)，因此孔闆(pan)流量計無(wu)法測雙向(xiang)流。超‼️聲波(bo)流量計隻(zhi)與超聲信(xin)号在流體(ti)中📐的傳播(bo)時間有關(guan)，因此可以(yi)測💃雙向流(liu)。
2.6測濕氣體(ti)
　　孔闆流量(liang)計不适合(he)測量濕氣(qi)體；若被測(ce)氣體爲濕(shi)✉️氣體，那麽(me)在🌈孔闆流(liu)量計的前(qian)端容易積(ji)液，使得上(shang)下遊差壓(ya)産生變化(hua)，而孔🏃🏻‍♂️闆流(liu)量計正是(shi)根據上下(xia)遊的壓差(cha)來測量流(liu)量的，如果(guo)差壓産生(sheng)變化，則孔(kong)闆流量計(ji)不可能準(zhun)确測量氣(qi)體的流量(liang)。
超聲波流(liu)量計具有(you)自檢測功(gong)能，如果所(suo)測量氣體(ti)爲濕氣體(ti)，對🔞超聲波(bo)流量計産(chan)生影響時(shi)，儀表本身(shen)可以♊修正(zheng)，因此🌈超聲(sheng)波流量計(ji)适用于濕(shi)氣體的測(ce)量（濕氣體(ti)體積組分(fen)含量低于(yu)5%）。
2.7清洗計量(liang)管路
　　孔闆(pan)流量計本(ben)身有阻流(liu)件，清洗球(qiu)無法通過(guo)，因此孔闆(pan)流量計☀️安(an)裝在管線(xian)上時無法(fa)在線清洗(xi)計量⚽管路(lu)，隻有拆除(chu)孔闆🌍流量(liang)計才能清(qing)洗管路。而(er)對超聲波(bo)流量計來(lai)說，不存在(zai)這樣的問(wen)題。
2.8渦流影(ying)響
　　孔闆流(liu)量計采用(yong)差壓法測(ce)量氣體的(de)流量，渦流(liu)直接影✔️響(xiang)孔🔴闆兩端(duan)的差壓，因(yin)此孔闆流(liu)量計對渦(wo)流很敏感(gan)，要♈求有🌂很(hen)長的直管(guan)段才能滿(man)足測量精(jing)度的要求(qiu)🤩。新的國際(ji)标準🌐ISO5167已經(jing)對孔闆流(liu)量計上遊(you)直管段的(de)長度作了(le)更⛱️高的規(gui)定：孔闆流(liu)量計上遊(you)直♍管段至(zhi)少要有44D，若(ruo)孔闆流量(liang)計上遊有(you)彙管存在(zai)，則上遊直(zhi)管段的長(zhang)度至少要(yao)有145D。（詳見《國(guo)際流量👨‍❤️‍👨計(ji)量學術動(dong)态及發展(zhan)趨勢》（《中國(guo)計量》2002年）或(huo)ISO5167-2）。
　　原ISO5167規定的(de)上遊18D直管(guan)段确實無(wu)法滿足對(dui)計量精度(du)的要🐆求，修(xiu)改後的ISO5167-2對(dui)直管段的(de)長度規定(ding)是必須的(de)🔞。
而大多多(duo)聲道的超(chao)聲波流量(liang)計本身具(ju)有對渦流(liu)強度的分(fen)析能力，可(ke)以消除渦(wo)流對流量(liang)測量的影(ying)響，對渦流(liu)不敏感。
2.9流(liu)速分布的(de)影響
孔闆(pan)流量計由(you)于結構原(yuan)理的限制(zhi)，要求測量(liang)時流速分(fen)布均勻，但(dan)是由于現(xian)場計量管(guan)路的複雜(za)性，氣體在(zai)管路的流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻速分布是(shi)不可能均(jun)勻對稱的(de)，因此🐆孔闆(pan)流量計對(dui)流速分布(bu)不對稱非(fei)常🈲敏感。超(chao)聲波流量(liang)計可以修(xiu)正流速分(fen)布不對稱(cheng)的現象。
2.10重(zhong)複性
　　對于(yu)孔闆流量(liang)計而言，随(sui)着使用過(guo)程中孔闆(pan)邊緣的磨(mo)損，孔闆流(liu)量計的精(jing)度和重複(fu)性都會下(xia)降，而超聲(sheng)波流量計(ji)無壓損、無(wu)示值漂移(yi)現象，重複(fu)性高
2.11 工藝(yi)管路複雜(za)性比較
　　 對(dui)于孔闆流(liu)量計，由于(yu)量程比窄(zhai)，計量管路(lu)多，而且上(shang)、下遊直管(guan)段長，現場(chang)工藝管路(lu)複雜。超聲(sheng)波流量💋計(ji)量程比寬(kuan)，上、下遊直(zhi)管段短，工(gong)藝管路簡(jian)單。
2.12 維修維(wei)護率比較(jiao)
　　 孔闆流量(liang)計有阻流(liu)件，上遊易(yi)積液、對高(gao)含硫的天(tian)然氣，其孔(kong)闆✨磨損快(kuai)，維修維護(hu)率高。
超聲(sheng)波流量計(ji)無可動部(bu)件，特殊材(cai)料的超聲(sheng)探頭可以(yi)✊抗H2S的腐蝕(shi)，維護簡單(dan)。
2.13 一次性投(tou)資比較
　　 孔(kong)闆流量計(ji)由于量程(cheng)比窄，對于(yu)相同的流(liu)量計量要(yao)求，其計量(liang)管路多，雖(sui)然直接的(de)計量儀表(biao)投資少💜，但(dan)是相關的(de)閥門、 溫度(du)變送器 、 壓(ya)力變送器(qi) 、直管段、彙(hui)管等一次(ci)性投資多(duo)。
　　超聲波流(liu)量計單表(biao)價格高于(yu)孔闆流量(liang)計，但是由(you)于量程比(bi)寬㊙️，整個計(ji)量回路少(shao)，實際站場(chang)一次性投(tou)資少。
3現場(chang)安裝使用(yong)的比較（見(jian)表3）

(1)直管段(duan)的長度
　　孔(kong)闆流量計(ji)上有直管(guan)段至少要(yao)有44D，若孔闆(pan)流量計上(shang)遊有彙管(guan)存在，則上(shang)遊直管段(duan)的長度至(zhi)少要有145D。（詳(xiang)見《國際流(liu)量計量學(xue)術動态及(ji)發展趨勢(shi)》（《中國計量(liang)》2002年）或ISO5167-2）。
超聲(sheng)波流量計(ji)上、下遊直(zhi)管段要求(qiu)爲10D、5D（《用氣體(ti)超聲波流(liu)量計測量(liang)天然氣的(de)流量》—國标(biao)GB/T18604-2001）。
(2)安裝的影(ying)響對于孔(kong)闆流量計(ji)，安裝條件(jian)直接影響(xiang)其計💞量精(jing)度，對現場(chang)安裝的同(tong)心度要求(qiu)很高。
(3)使用(yong)條件由于(yu)孔闆流量(liang)計的原理(li)決定其現(xian)場使用條(tiao)件必須與(yu)設計條件(jian)相符，壓力(li)、流量的适(shi)應性差。超(chao)聲波流量(liang)計對💯現場(chang)的适應性(xing)極強，對壓(ya)力、流量的(de)波🛀🏻動不敏(min)💃🏻感，有較強(qiang)的過載能(neng)力。
4長期使(shi)用的比較(jiao)
（1)精度變化(hua)
　　 孔闆流量(liang)計由于長(zhang)期使用，孔(kong)闆入口邊(bian)緣磨損，孔(kong)闆彎曲變(bian)形，都會使(shi)精度喪失(shi)。
　　超聲波流(liu)量計由于(yu)無磨損、無(wu)示值漂移(yi)現象，可以(yi)長期保持(chi)♉較高的精(jing)度。
(2)髒污的(de)影響
　　由于(yu)孔闆流量(liang)計由節流(liu)件，長期使(shi)用時，髒污(wu)物将堆積(ji)在孔🌈闆的(de)上遊，造成(cheng)差壓信号(hao)不準，直接(jie)影響計量(liang)精度。髒污(wu)和孔闆鈍(dun)化可造成(cheng)計量偏差(cha)2～10%以上。
　　超聲(sheng)波流量計(ji)爲中空管(guan)段，探頭在(zai)儀表上部(bu)，髒污不易(yi)🐉影📱響探頭(tou)工作，不會(hui)影響計量(liang)精度，而且(qie)流量計可(ke)以檢測髒(zang)污情✍️況并(bing)修正和報(bao)警提示、及(ji)時進行清(qing)洗。
(3)故障排(pai)除
　　由于孔(kong)闆流量計(ji)的儀表特(te)性取決于(yu)節流件的(de)幾何形狀(zhuang)和尺寸，需(xu)要經常檢(jian)查節流件(jian)，一旦節流(liu)件發生變(bian)化就必須(xu)更換，節流(liu)件的壽命(ming)取決于氣(qi)體的組分(fen)、流量及壓(ya)力。
　　超聲波(bo)流量計本(ben)身具有很(hen)強的自診(zhen)斷功能，一(yi)旦👅不在正(zheng)常狀況就(jiu)會報警，并(bing)自動記錄(lu)報警期間(jian)的數據，超(chao)聲探頭的(de)使用壽命(ming)至少爲8年(nian)，并可在線(xian)更換。
(4)備品(pin)備件
　　孔闆(pan)流量計由(you)于節流件(jian)經常磨損(sun)、變形，因此(ci)需要🙇🏻備👉多(duo)套節流件(jian)；超聲波流(liu)量計隻需(xu)要備一套(tao)探頭⁉️，可替(ti)換使用。
(5)日(ri)常維護
　　孔(kong)闆流量計(ji)需要經常(chang)維護，并檢(jian)查節流件(jian)的幾何🈲尺(chi)寸㊙️等參🌈數(shu)。在線更換(huan)孔闆後很(hen)難保證不(bu)洩漏，使壓(ya)差不準，難(nan)以保證計(ji)量🛀精度。
超(chao)聲波流量(liang)計則可免(mian)維護，自檢(jian)功能強大(da)。
(6)強檢周期(qi)
孔闆流量(liang)計一年一(yi)檢，一般采(cai)用幾何檢(jian)定法。
超聲(sheng)波流量計(ji)3年一檢，可(ke)以實現在(zai)線标定。
5經(jing)濟性的比(bi)較
5.1一次性(xing)投資
　　由于(yu)氣體超聲(sheng)波流量計(ji)有量程比(bi)寬的特點(dian)，相對于🍉孔(kong)闆流量🈲計(ji)可以簡化(hua)工藝管路(lu)，相關的調(diao)壓設備、閥(fa)㊙️門、變送器(qi)等都㊙️相應(ying)🔴減少，大大(da)節省了投(tou)資。
　　另外，由(you)于超聲波(bo)流量計要(yao)求的前後(hou)直管段短(duan)，因🏃🏻此大大(da)減少了占(zhan)地面積。
　　如(ru)圖1所示，若(ruo)孔闆流量(liang)計的直管(guan)段按44D計算(suan)，要完成Q=48000m3/h，T=40°C，Pmin=30Bar這(zhe)☔樣條件的(de)測量任務(wu)，孔闆流量(liang)計需要四(si)路24英寸的(de)工藝管線(xian)，8個🌈閥門，占(zhan)地面積爲(wei)333平米，而使(shi)用超聲波(bo)流量計隻(zhi)需✏️要2路30英(ying)寸的工藝(yi)管線，4個閥(fa)門，占地面(mian)積爲94平米(mi)。
5.2長期運行(hang)費用
　　流量(liang)計長期運(yun)行時，有以(yi)下幾方面(mian)的費用：設(she)備維護費(fei)，标定費用(yong)，更換部件(jian)費用以及(ji)操作人員(yuan)人工費用(yong)✏️等。

(1)設備維(wei)護費
　　由于(yu)超聲波流(liu)量計爲免(mian)維護儀表(biao)，而孔闆流(liu)量計需要(yao)經常維護(hu)，因此後者(zhe)的維護費(fei)用大大高(gao)于前者。
(2)标(biao)定費用
　　孔(kong)闆流量計(ji)僅爲标準(zhun)差壓變送(song)器就花費(fei)600個人時，再(zai)加上🚶孔✏️闆(pan)流量計需(xu)要配密度(du)計，每年一(yi)次标密度(du)計也要🤞增(zeng)加标定費(fei)用。此外，孔(kong)闆流量計(ji)雖然可以(yi)采用幾何(he)檢定的幹(gan)🌈标模式進(jin)行檢定，但(dan)是檢定完(wan)重新安裝(zhuang)回去時很(hen)難保證同(tong)心度。
(3)孔闆(pan)流量計需(xu)要經常更(geng)換節流件(jian)，成本因而(er)增加；超聲(sheng)波流㊙️量計(ji)無需更換(huan)部件，探頭(tou)可以帶壓(ya)更換并清(qing)洗，其它部(bu)件基本不(bu)用更換。
(4)由(you)于孔闆流(liu)量計壓損(sun)很大，增加(jia)了壓縮機(ji)的負荷，經(jing)多年實踐(jian)🚶‍♀️證明，運行(hang)費用随壓(ya)損的增加(jia)而上升。
(5)操(cao)作人員人(ren)工費孔闆(pan)流量計需(xu)要維護、切(qie)換等操作(zuo)，人工🛀費用(yong)很多，而超(chao)聲波流量(liang)計無人值(zhi)守，基本不(bu)需要維護(hu)，因此用于(yu)超聲波流(liu)量計運行(hang)維護的費(fei)用将🌈遠遠(yuan)低于孔闆(pan)流量計。
6結(jie)論
　　綜上所(suo)述，使用 氣(qi)體超聲波(bo)流量計 比(bi)使用孔闆(pan)流量計無(wu)論從安全(quan)性能、技術(shu)性能還是(shi)從一次🚶‍♀️性(xing)投資以及(ji)長期運行(hang)費用上都(dou)有很大的(de)優勢。由于(yu)說明問題(ti)的需要，計(ji)算和實例(li)均選用較(jiao)大用⛱️氣量(liang)進行比較(jiao)，實際通過(guo)比較計算(suan)一般DN200口徑(jing)以上流量(liang)計選用氣(qi)體超聲波(bo)流量計🐉具(ju)有較大優(you)勢，DN150特别是(shi)以下流量(liang)計的選取(qu)由于氣體(ti)超聲波流(liu)量計本身(shen)💞價格因素(su)使用孔闆(pan)流量計更(geng)爲經濟，但(dan)從保證🥵計(ji)量精⚽度出(chu)發也推薦(jian)選用更精(jing)确的計量(liang)💃儀表。

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