摘要：通過(guo)大量詳實的理(li)論推導、可信的(de)應用實例，經🈲過(guo)技術性能、現場(chǎng)安裝使用、長期(qī)使用、經濟性幾(ji)個方♊面的比較(jiào)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(bō)流量計💚的建議(yi)。
　　在我國長輸和(he)集輸管道的工(gong)程實踐中，孔闆(pan)流量計特别是(shì)🌈高✂️級孔闆閥長(zhǎng)期占據統治地(di)位。而随着我國(guó)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(kǒng)闆流量計越來(lai)越受到自身結(jié)構的🌈限制而顯(xiǎn)示出其局限性(xing)。近年🈲來一些新(xīn)♈型的流量🏃‍♀️計在(zai)國外取得理論(lun)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(cheng)功經驗。特别是(shi)超聲波流量計(jì)在高壓、大流量(liàng)場合具有💚明顯(xian)優勢，大有取代(dai)高級孔闆閥之(zhī)勢。由于認識的(de)誤區💰很多人認(rèn)爲超聲波流量(liàng)計性能⭐好但價(jia)格昂貴，事實是(shi)不是如此呢？通(tōng)過一系列比較(jiào)♌可以得到更正(zheng)👄确的結論。
1孔闆(pan)流量計的使用(yòng)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(zhi)時不發🧡生相變(bian)和析出雜質，在(zài)節流裝置中不(bú)得有任何形式(shi)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(xiàn)制，上下遊有很(hen)長🌈的直管段，而(ér)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(lian)續、穩定的，不是(shi)脈動流；在受到(dào)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(yǔ)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(dī)
　　由于結構特點(dian)，孔闆流量計是(shì)通過節流件來(lái)完成測量的，所(suǒ)以其量程比通(tong)常隻有1：3，最高可(kě)達1：10，而超聲波流(liú)量計沒有任何(hé)🍉阻流件，其量程(cheng)比可達1：200。
　　這兩個(gè)數據表明：如果(guo)實現一種測量(liàng)方案，假定其流(liu)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(lù)就可以💜實現🛀🏻，如(rú)果采用孔闆流(liú)量計，需要多路(lù)🐪才能實現。
2.2壓損(sǔn)
　　由于孔闆流量(liàng)計的結構有阻(zǔ)流件，超聲波流(liu)量計沒有阻流(liú)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(hū)略不計。節流裝(zhuāng)置能耗🌏計算如(ru)💁下：
　　以下以1個典(diǎn)型用戶用氣參(can)數進行能耗計(ji)算：用氣🌈量⛹🏻‍♀️160×104m3/d，用氣(qi)壓力0.6MPa。
節流裝置(zhì)壓力損失計算(suàn)式：（最大刻度差(chà)壓50kPa、β=0.68）
δP=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP
=0.5486×50
=27.43kPa
節流裝置能(néng)耗計算式：（壓縮(suō)機效率η=0.8）
W=δp×QV/η
=27430×18.5185/0.8
=634953W
計算耗(hào)能費：能源價0.4元(yuán)/kWh
耗能費(年)=(W/1000)×(運行(háng)時數/年)×(元/kWh)
=(634953/1000)×365×24×0.4
=2224876(元/年(nian))
該計算僅隻是(shì)能耗損失，不包(bāo)括壓縮機運行(háng)等費用。
2.3精度
　　孔(kong)闆流量計的計(jì)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(neng)達🔆到2%，一般情況(kuang)下在3%左右。
　　超聲(shēng)波流量計的精(jīng)度則可以達到(dao)0.5%甚至更高。假定(dìng)某個🌏計量站的(de)輸氣量爲350萬Nm3/天(tiān)，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(tong)的計量儀表，對(duì)于測量的影響(xiǎng)會有❗多大。
2.4測脈(mò)動流
　　由于孔闆(pan)流量計是靠孔(kǒng)闆前後的差壓(ya)信号來實現流(liú)量測量⛱️的，脈動(dong)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(mo)動流，而超聲波(bō)流量計可以測(cè)量脈動流的🈲強(qiang)度并消除其💚幹(gàn)擾，所以它♊适合(hé)測脈♻️動流。
2.5測雙(shuang)向流
　　孔闆流量(liang)計依據一個節(jiē)流元件來實現(xiàn)測量目的，這個(ge)節流元件具有(you)嚴格的方向性(xìng)，因此孔闆流量(liàng)計無法測雙向(xiàng)📱流。超聲波流量(liang)計隻與超聲信(xin)号在流體中的(de)傳播🚩時間有☁️關(guān)，因此可以測雙(shuang)向流。
2.6測濕氣體(tǐ)
　　孔闆流量計不(bú)适合測量濕氣(qì)體；若被測氣體(ti)爲濕氣體，那麽(me)📐在孔闆流量計(ji)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(xià)⭕遊的壓差來測(cè)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(ce)量氣體的流量(liang)。
超聲波流量計(ji)具有自檢測功(gong)能，如果所測量(liàng)氣體爲濕氣體(tǐ)，對超聲波流量(liàng)計産生影響時(shí)，儀表本身可以(yi)修正，因此超聲(sheng)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(yú)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(guò)，因此孔闆流量(liang)🏃計💃安裝在管線(xiàn)上時無法在線(xian)清洗計量管路(lù)，隻有拆除🐆孔闆(pǎn)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(yang)的問題。
2.8渦流影(yǐng)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(xiǎng)📧孔闆兩端的差(cha)壓，因此孔闆流(liú)量計對渦流很(hen)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(ji)上遊直🔱管段的(de)長度作了更高(gāo)的規定：孔闆流(liú)量計上遊直管(guan)段至少要有44D，若(ruò)孔闆流量計上(shang)遊有彙管存在(zài)，則上遊直管段(duan)💃的長度至少要(yào)有🔴145D。（詳見《國際流(liu)量🐉計量學術動(dong)态及發展趨勢(shi)》（《中國計量》2002年）或(huò)ISO5167-2）。
　　原ISO5167規定的上遊(you)18D直管段确實無(wú)法滿足對計量(liàng)精度🌍的要求，修(xiu)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(chao)聲波流量計本(běn)身具有對渦流(liu)強度♍的分析能(neng)力，可以消除渦(wo)流對流量測量(liang)的影響，對✍️渦流(liu)不敏感。
2.9流速分(fèn)布的影響
孔闆(pan)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(dàn)是由于現場計(ji)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(dui)稱的，因此孔闆(pan)流量計對流速(su)分布不對稱非(fēi)常敏感。超聲波(bo)流量計可以修(xiū)正流😄速分布不(bu)👈對稱的現象。
2.10重(zhòng)複性
　　對于孔闆(pan)流量計而言，随(suí)着使用過程中(zhōng)孔闆邊緣的磨(mo)損，孔闆流量計(jì)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(zhí)漂移現象，重複(fú)性高
2.11 工藝管路(lù)複雜性比較
　　 對(duì)于孔闆流量計(ji)，由于量程比窄(zhai)，計量管路多，而(ér)且上💜、下遊直☔管(guǎn)段長，現場工藝(yi)管路複雜。超聲(shēng)波流量計量程(chéng)比寬，上、下遊直(zhi)管段短，工藝管(guan)路簡單。
2.12 維修維(wéi)護率比較
　　 孔闆(pǎn)流量計有阻流(liu)件，上遊易積液(yè)、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(liu)量計無可動部(bù)件，特殊材料的(de)超聲探頭可以(yi)抗H2S的腐蝕，維護(hu)簡單。
2.13 一次性投(tóu)資比較
　　 孔闆流(liú)量計由于量程(cheng)比窄，對于相同(tóng)的流量計量要(yao)求，其計量管路(lu)多，雖然直接的(de)計量儀表投資(zi)少，但是相關的(de)閥門、 溫度變送(song)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(dàn)是由🈚于量🌈程💋比(bi)寬，整個計量回(hui)路少，實際站場(chang)一次性投❌資少(shao)。
3現場安裝使用(yong)的比較（見表3）

(1)直(zhi)管段的長度
　　孔(kǒng)闆流量計上有(yǒu)直管段至少要(yao)有44D，若孔闆流量(liang)計🌂上遊有彙管(guan)🙇‍♀️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(xue)術動态及發展(zhǎn)趨勢》（《中國計👉量(liàng)》2002年）或🈲ISO5167-2）。
超聲波流(liu)量計上、下遊直(zhi)管段要求爲10D、5D（《用(yòng)氣體超聲波流(liú)量計測量天然(rán)氣的流量》—國标(biāo)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(jing)度，對現場安裝(zhuang)的同心度要求(qiú)很高。
(3)使用條件(jian)由于孔闆流量(liang)計的原理決定(ding)其現場使✨用條(tiáo)件必須與設計(ji)條件相符，壓力(lì)、流量的适應性(xìng)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(qiáng)的過載能力。
4長(zhang)期使用的比較(jiao)
（1)精度變化
　　 孔闆(pan)流量計由于長(zhǎng)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(shi)。
　　超聲波流量計(ji)由于無磨損、無(wu)示值漂移現象(xiàng)，可以長期保持(chi)較高的精度。
(2)髒(zāng)污的影響
　　由于(yú)孔闆流量計由(yóu)節流件，長期使(shǐ)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(jiē)影響計量精度(dù)。髒污和孔闆鈍(dùn)📐化可造成計量(liàng)偏差2～10%以上。
　　超聲(shēng)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(tou)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(yóu)于孔闆流量計(jì)的儀表特性取(qu)決于節流件的(de)幾何形狀和尺(chi)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(yā)力。
　　超聲波流量(liàng)計本身具有很(hěn)強的自診斷功(gong)能，一旦不在正(zheng)常狀況就會報(bao)警，并自動記錄(lù)報警期間的數(shù)據，超聲探頭的(de)使用壽命至少(shao)爲8年，并可在線(xiàn)更換。
(4)備品備件(jiàn)
　　孔闆流量計由(yóu)于節流件經常(cháng)磨損、變形，因此(cǐ)需要備多🐉套節(jiē)🚩流件；超聲波流(liú)量計隻需要備(bei)一套探頭🔴，可替(ti)換使用。
(5)日常維(wei)護
　　孔闆流量計(ji)需要經常維護(hu)，并檢查節流件(jiàn)的幾何尺寸💞等(děng)參數。在線更換(huan)孔闆後很難保(bǎo)證不洩漏，使壓(yā)差不準😍，難以保(bao)證計量精度。
超(chāo)聲波流量計則(zé)可免維護，自檢(jian)功能強大。
(6)強檢(jian)周期
孔闆流量(liang)計一年一檢，一(yī)般采用幾何檢(jian)定法。
超聲波流(liú)量計3年一檢，可(kě)以實現在線标(biāo)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(liang)程比寬的特點(dian)，相對于孔闆🏃🏻‍♂️流(liú)量計可以簡化(huà)工藝管路，相關(guān)的調壓設備、閥(fá)門、變送器等都(dōu)相應減少，大大(dà)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(duǎn)，因此大大減少(shǎo)了占地面積。
　　如(rú)圖1所示，若孔闆(pǎn)流量計的直管(guan)段按44D計算，要完(wan)成🙇🏻Q=48000m3/h，T=40°C，Pmin=30Bar這樣條👨‍❤️‍👨件💚的(de)測量任務，孔闆(pǎn)流量計需要四(si)路24英寸的工藝(yi)管線，8個閥門，占(zhan)地面積爲333平米(mi)，而使用超聲波(bo)流量計隻需要(yao)2路30英🌈寸的工藝(yi)管線，4個閥門，占(zhàn)地面積爲94平米(mǐ)。
5.2長期運行費用(yòng)
　　流量計長期運(yun)行時，有以下幾(ji)方面的費用：設(shè)備維📱護費，标定(ding)費用，更換部件(jiàn)費用以及操作(zuo)人員人工費用(yong)等。

(1)設備維護費(fei)
　　由于超聲波流(liu)量計爲免維護(hu)儀表，而孔闆流(liu)量計🤞需要經常(chang)維護，因此後者(zhe)的維護費用大(dà)大高于前者。
(2)标(biao)定費用
　　孔闆流(liu)量計僅爲标準(zhun)差壓變送器就(jiù)花費600個人時，再(zài)🏒加上孔闆流量(liàng)計需要配密度(du)計，每年一次标(biāo)密♋度計也要增(zeng)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(tóng)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(sheng)波流量計無需(xū)更換部件，探頭(tou)可以帶壓更換(huan)并清🈲洗，其它部(bu)🤟件基本不用更(geng)換。
(4)由于孔闆流(liú)量計壓損很大(dà)，增加了壓縮機(ji)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(cao)作人員人工費(fèi)孔闆流量計需(xu)要維護、切換等(děng)操❗作，人工費用(yong)很多，而超聲波(bo)流量計無人值(zhi)守，基本不需要(yào)維護，因此用🏃🏻于(yú)超聲波流量計(jì)運行維護的費(fei)用将遠遠低🔴于(yu)孔闆流量計。
6結(jié)論
　　綜上所述，使(shǐ)用 氣體超聲波(bo)流量計 比使用(yong)孔闆流量計無(wu)論從安全性能(néng)、技術性能還🥵是(shì)🈲從一次性投資(zī)以及長期運行(háng)費用上都有很(hen)大的優勢。由于(yú)說♻️明問題的需(xū)要，計算和實例(li)均選用較大用(yòng)✌️氣量進行比較(jiào)，實際通過比較(jiao)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(jiao)大⛹🏻‍♀️優勢，DN150特别是(shì)🏃🏻‍♂️以下流量計的(de)選取由于氣體(tǐ)超聲波流量計(jì)本身價⭐格因素(su)使用孔闆流量(liang)計更爲經濟💔，但(dàn)從保證🐪計量精(jīng)‼️度出發也推薦(jiàn)選用更精确的(de)計量儀表。

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