摘要：通(tong)過大量(liang)詳實的(de)理論推(tui)導、可信(xin)的應用(yong)實例，經(jing)過技術(shu)性能、現(xian)場安裝(zhuang)使用、長(zhang)期使用(yong)、經濟性(xing)幾個方(fang)🌍面的🔱比(bi)較詳細(xi)論述了(le)超聲波(bo)流量計(ji) 與 孔闆(pan)流量計(ji) 的優劣(lie)，提出高(gao)壓、大流(liu)量計量(liang)優先選(xuan)用超聲(sheng)波流量(liang)🔞計的建(jian)🏃🏻議。
　　在我(wo)國長輸(shu)和集輸(shu)管道的(de)工程實(shi)踐中，孔(kong)闆流量(liang)計特别(bie)是高級(ji)孔闆閥(fa)長期占(zhan)據統治(zhi)地位。而(er)随着我(wo)國石油(you)天然氣(qi)事業的(de)大規模(mo)發展，在(zai)高壓、大(da)流量計(ji)量💰方面(mian)，孔闆流(liu)量計越(yue)來越受(shou)到自身(shen)結構的(de)限制而(er)顯示出(chu)其局限(xian)性。近年(nian)👨‍❤️‍👨來一些(xie)新型的(de)流量計(ji)在國外(wai)取得理(li)論和實(shi)踐成功(gong)的基礎(chu)上，也積(ji)極投身(shen)國内市(shi)場，取得(de)一系列(lie)成功經(jing)驗。特别(bie)是超聲(sheng)波流量(liang)計在高(gao)壓、大流(liu)量場合(he)具有明(ming)顯優勢(shi)，大有取(qu)代高級(ji)孔闆閥(fa)之勢。由(you)于認識(shi)的誤區(qu)很多人(ren)認爲超(chao)聲波流(liu)量計性(xing)能好但(dan)價格昂(ang)貴，事實(shi)是🏃🏻不是(shi)如此呢(ne)？通過一(yi)系列比(bi)較可以(yi)得到更(geng)正确的(de)結論。
1孔(kong)闆流量(liang)計的使(shi)用要求(qiu)
　　孔闆流(liu)量計（流(liu)量與差(cha)壓的平(ping)方成正(zheng)比）的使(shi)用條件(jian)🆚、使用範(fan)圍和對(dui)管道的(de)要求：
(1)流(liu)體：應是(shi)單相、均(jun)質的牛(niu)頓流體(ti)，在通過(guo)節流裝(zhuang)置時不(bu)發生相(xiang)變和析(xi)出雜質(zhi)，在節流(liu)裝置中(zhong)不得有(you)任何形(xing)式的物(wu)💋質黏附(fu)或✂️聚集(ji)。
(2)管道：僅(jin)适用于(yu)圓管，管(guan)徑大小(xiao)有一定(ding)限制，上(shang)下遊有(you)很長的(de)直管段(duan)，而且節(jie)流件上(shang)遊10D、下遊(you)4D直管段(duan)的内表(biao)面粗🥰糙(cao)度🐪、圓度(du)要嚴格(ge)符合具(ju)體規定(ding)。

(3)流态：流(liu)動應是(shi)連續、穩(wen)定的，不(bu)是脈動(dong)流；在受(shou)到節流(liu)件影響(xiang)前已形(xing)成典型(xing)的、充分(fen)發展的(de)流速分(fen)布🌂（紊流(liu)速度分(fen)布），流線(xian)與管軸(zhou)線平行(hang)，不得爲(wei)旋轉流(liu)。
2技術性(xing)能的比(bi)較（見表(biao)
1）2.1量程比(bi)低
　　由于(yu)結構特(te)點，孔闆(pan)流量計(ji)是通過(guo)節流件(jian)來完成(cheng)測👈量的(de)，所以其(qi)量程比(bi)通常隻(zhi)有1：3，最高(gao)可達1：10，而(er)超聲🏒波(bo)流量計(ji)沒有任(ren)何阻流(liu)件，其量(liang)程比可(ke)達1：200。
　　這兩(liang)個數據(ju)表明：如(ru)果實現(xian)一種測(ce)量方案(an)，假定其(qi)流🥵量🔴範(fan)圍是從(cong)1m3/h~40m3/h,使用超(chao)聲波流(liu)量計隻(zhi)需要一(yi)路工藝(yi)計㊙️量回(hui)路就可(ke)以實現(xian)，如果采(cai)用孔闆(pan)流量計(ji)，需要多(duo)路才能(neng)實📧現。
2.2壓(ya)損
　　由于(yu)孔闆流(liu)量計的(de)結構有(you)阻流件(jian)，超聲波(bo)流量計(ji)沒有⛹🏻‍♀️阻(zu)💃流件，那(na)麽顯而(er)易見：孔(kong)闆流量(liang)計的壓(ya)損很大(da)，超聲波(bo)流量計(ji)壓損實(shi)際可以(yi)忽略不(bu)計。節流(liu)裝置能(neng)耗計算(suan)如⛷️下：
　　以(yi)下以1個(ge)典型用(yong)戶用氣(qi)參數進(jin)行能耗(hao)計算：用(yong)氣量160×104m3/d，用(yong)氣壓♈力(li)0.6MPa。
節流裝(zhuang)置壓力(li)損失計(ji)算式：（最(zui)大刻度(du)差壓50kPa、β=0.68）
δP=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP
=0.5486×50
=27.43kPa
節(jie)流裝置(zhi)能耗計(ji)算式：（壓(ya)縮機效(xiao)率η=0.8）
W=δp×QV/η
=27430×18.5185/0.8
=634953W
計算(suan)耗能費(fei)：能源價(jia)0.4元/kWh
耗能(neng)費(年)=(W/1000)×(運(yun)行時數(shu)/年)×(元/kWh)
=(634953/1000)×365×24×0.4
=2224876(元(yuan)/年)
該計(ji)算僅隻(zhi)是能耗(hao)損失，不(bu)包括壓(ya)縮機運(yun)行等費(fei)用。
2.3精度(du)
　　孔闆流(liu)量計的(de)計量精(jing)度理論(lun)上可以(yi)達到1%，但(dan)是通過(guo)大量的(de)實踐證(zheng)明，由于(yu)孔闆流(liu)量計抗(kang)幹擾能(neng)力👌較差(cha)，現場❗精(jing)度最高(gao)能達到(dao)2%，一般情(qing)況下在(zai)3%左右。
　　超(chao)聲波流(liu)量計的(de)精度則(ze)可以達(da)到0.5%甚至(zhi)更高。假(jia)定某🧑🏾‍🤝‍🧑🏼個(ge)計量站(zhan)的輸氣(qi)量爲350萬(wan)Nm3/天，工業(ye)用氣每(mei)标方的(de)🎯價格爲(wei)0.6元，費用(yong)偏差比(bi)較見表(biao)2。

由此可(ke)見選擇(ze)兩種不(bu)同的計(ji)量儀表(biao)，對于測(ce)量的影(ying)響會♻️有(you)🌐多大。
2.4測(ce)脈動流(liu)
　　由于孔(kong)闆流量(liang)計是靠(kao)孔闆前(qian)後的差(cha)壓信号(hao)來實現(xian)流♋量測(ce)量的，脈(mo)動流會(hui)使孔闆(pan)前後的(de)差壓不(bu)準♊，所以(yi)孔闆流(liu)量計不(bu)适合測(ce)脈動流(liu)，而超聲(sheng)波流量(liang)計可以(yi)測量脈(mo)動流的(de)♊強度并(bing)消除其(qi)㊙️幹擾，所(suo)以它适(shi)合測脈(mo)動流。
2.5測(ce)雙向流(liu)
　　孔闆流(liu)量計依(yi)據一個(ge)節流元(yuan)件來實(shi)現測量(liang)目的，這(zhe)個節🚩流(liu)元件具(ju)有嚴格(ge)的方向(xiang)性，因此(ci)孔闆流(liu)量計無(wu)法測雙(shuang)向流。超(chao)聲波🆚流(liu)量計隻(zhi)與超聲(sheng)信号在(zai)流體中(zhong)❄️的傳播(bo)時間有(you)關，因此(ci)可以測(ce)雙向流(liu)。
2.6測濕氣(qi)體
　　孔闆(pan)流量計(ji)不适合(he)測量濕(shi)氣體；若(ruo)被測氣(qi)體爲濕(shi)氣體，那(na)麽🙇🏻在孔(kong)闆流量(liang)計的前(qian)端容易(yi)積液，使(shi)得上下(xia)遊差壓(ya)🈲産生變(bian)化，而孔(kong)闆流量(liang)計正是(shi)根據上(shang)下遊的(de)壓差來(lai)測🍉量流(liu)量的，如(ru)果差壓(ya)産生變(bian)化，則孔(kong)闆流量(liang)計不可(ke)能準确(que)測量氣(qi)體的流(liu)量。
超聲(sheng)波流量(liang)計具有(you)自檢測(ce)功能，如(ru)果所測(ce)量氣體(ti)爲濕氣(qi)體🈲，對超(chao)聲波流(liu)量計産(chan)生影響(xiang)時，儀表(biao)本身可(ke)以修正(zheng)，因此超(chao)聲波流(liu)量計适(shi)用于濕(shi)氣體的(de)測量（濕(shi)氣✏️體體(ti)積🏒組分(fen)含量低(di)于5%）。
2.7清洗(xi)計量管(guan)路
　　孔闆(pan)流量計(ji)本身有(you)阻流件(jian)，清洗球(qiu)無法通(tong)過，因此(ci)孔闆流(liu)量計安(an)裝在管(guan)線上時(shi)無法在(zai)線清洗(xi)計量❤️管(guan)路🈚，隻有(you)拆除孔(kong)闆流量(liang)📐計才能(neng)清洗管(guan)路。而對(dui)超聲波(bo)流量計(ji)來說，不(bu)存🚩在這(zhe)樣的問(wen)題。
2.8渦流(liu)影響
　　孔(kong)闆流量(liang)計采用(yong)差壓法(fa)測量氣(qi)體的流(liu)量，渦流(liu)直接影(ying)響孔闆(pan)兩端的(de)差壓，因(yin)此孔闆(pan)流量計(ji)對渦流(liu)很敏感(gan)，要求有(you)很長的(de)直管段(duan)才能滿(man)足測量(liang)精度的(de)要求。新(xin)的國🏒際(ji)标準♈ISO5167已(yi)經對孔(kong)闆流量(liang)計上遊(you)直管段(duan)的長度(du)作了更(geng)☁️高的規(gui)定：孔闆(pan)流量計(ji)上遊直(zhi)管段至(zhi)少要有(you)44D，若孔闆(pan)流量計(ji)上遊有(you)🌂彙管存(cun)在，則上(shang)遊直管(guan)段的長(zhang)度至少(shao)要有145D。（詳(xiang)見《國際(ji)流量計(ji)量🧡學術(shu)動态及(ji)發展趨(qu)勢》（《中國(guo)計量》2002年(nian)）或ISO5167-2）。
　　原ISO5167規(gui)定的上(shang)遊18D直管(guan)段确實(shi)無法滿(man)足對計(ji)量精度(du)的要求(qiu)，修改後(hou)的ISO5167-2對直(zhi)管段的(de)長度規(gui)定是必(bi)須的。
而(er)大多多(duo)聲道的(de)超聲波(bo)流量計(ji)本身具(ju)有對渦(wo)流強度(du)的分析(xi)能力，可(ke)以消除(chu)渦流對(dui)流量測(ce)量的影(ying)響，對渦(wo)流不敏(min)📞感。
2.9流速(su)分布的(de)影響
孔(kong)闆流量(liang)計由于(yu)結構原(yuan)理的限(xian)制，要求(qiu)測量時(shi)流速分(fen)布均勻(yun)，但是由(you)于現場(chang)計量管(guan)路的複(fu)雜性，氣(qi)體在管(guan)路的流(liu)速分⭕布(bu)是不可(ke)能均勻(yun)對稱的(de)，因此❄️孔(kong)闆流量(liang)計對流(liu)速分布(bu)不對稱(cheng)非常🔴敏(min)感。超聲(sheng)波流量(liang)計可☁️以(yi)修正流(liu)速分布(bu)不對稱(cheng)的現象(xiang)。
2.10重複性(xing)
　　對于孔(kong)闆流量(liang)計而言(yan)，随着使(shi)用過程(cheng)中孔闆(pan)邊緣✍️的(de)磨☂️損，孔(kong)闆流量(liang)計的精(jing)度和重(zhong)複性都(dou)會下降(jiang)，而超聲(sheng)波流量(liang)計無壓(ya)損、無示(shi)值漂移(yi)現象，重(zhong)複性高(gao)
2.11 工藝管(guan)路複雜(za)性比較(jiao)
　　 對于孔(kong)闆流量(liang)計，由于(yu)量程比(bi)窄，計量(liang)管路多(duo)，而且上(shang)、下♋遊🌈直(zhi)📞管段長(zhang)，現場工(gong)藝管路(lu)複雜。超(chao)聲波流(liu)量計量(liang)程比寬(kuan)，上、下遊(you)直管段(duan)短，工藝(yi)管路簡(jian)單。
2.12 維修(xiu)維護率(lü)比較
　　 孔(kong)闆流量(liang)計有阻(zu)流件，上(shang)遊易積(ji)液、對高(gao)含硫的(de)天然氣(qi)，其孔🈲闆(pan)磨損快(kuai)，維修維(wei)護率高(gao)。
超聲波(bo)流量計(ji)無可動(dong)部件，特(te)殊材料(liao)的超聲(sheng)探頭可(ke)以抗H2S的(de)👈腐蝕，維(wei)護簡單(dan)。
2.13 一次性(xing)投資比(bi)較
　　 孔闆(pan)流量計(ji)由于量(liang)程比窄(zhai)，對于相(xiang)同的流(liu)量計量(liang)要求，其(qi)計量👄管(guan)路多，雖(sui)然直接(jie)的計量(liang)儀表投(tou)資少，但(dan)是相關(guan)的閥門(men)、 溫度變(bian)送器 、 壓(ya)力變送(song)器 、直管(guan)段、彙管(guan)等一次(ci)性投資(zi)多。
　　超聲(sheng)波流量(liang)計單表(biao)價格高(gao)于孔闆(pan)流量計(ji)，但是由(you)于量程(cheng)比寬📞，整(zheng)個計量(liang)回路少(shao)，實際站(zhan)場一次(ci)性投資(zi)少。
3現場(chang)安裝使(shi)用的比(bi)較（見表(biao)3）

(1)直管段(duan)的長度(du)
　　孔闆流(liu)量計上(shang)有直管(guan)段至少(shao)要有44D，若(ruo)孔闆流(liu)量計上(shang)遊有彙(hui)管存在(zai)，則上遊(you)直管段(duan)的長度(du)至少要(yao)有145D。（詳見(jian)《國際流(liu)量計量(liang)學術動(dong)态及發(fa)展趨勢(shi)》（《中國計(ji)量》2002年）或(huo)ISO5167-2）。
超聲波(bo)流量計(ji)上、下遊(you)直管段(duan)要求爲(wei)10D、5D（《用氣體(ti)超聲波(bo)流量計(ji)測量天(tian)然氣的(de)流量》—國(guo)标GB/T18604-2001）。
(2)安裝(zhuang)的影響(xiang)對于孔(kong)闆流量(liang)計，安裝(zhuang)條件直(zhi)接影響(xiang)其計量(liang)精度，對(dui)現場安(an)裝的同(tong)心度要(yao)求很高(gao)。
(3)使用條(tiao)件由于(yu)孔闆流(liu)量計的(de)原理決(jue)定其現(xian)場使用(yong)條🥵件☀️必(bi)須與設(she)計條件(jian)相符，壓(ya)力、流量(liang)的适應(ying)性差。超(chao)🤩聲波流(liu)量💔計對(dui)現場✊的(de)适應性(xing)極強，對(dui)壓力、流(liu)量的波(bo)動不敏(min)感，有較(jiao)強的過(guo)載能力(li)。
4長期使(shi)用的比(bi)較
（1)精度(du)變化
　　 孔(kong)闆流量(liang)計由于(yu)長期使(shi)用，孔闆(pan)入口邊(bian)緣磨損(sun)，孔闆彎(wan)🏃🏻‍♂️曲✉️變形(xing)，都會使(shi)精度喪(sang)失。
　　超聲(sheng)波流量(liang)計由于(yu)無磨損(sun)、無示值(zhi)漂移現(xian)象，可以(yi)長期㊙️保(bao)持較高(gao)的精度(du)。
(2)髒污的(de)影響
　　由(you)于孔闆(pan)流量計(ji)由節流(liu)件，長期(qi)使用時(shi)，髒污物(wu)将🔱堆積(ji)♻️在🏃孔闆(pan)的上遊(you)，造成差(cha)壓信号(hao)不準，直(zhi)接影響(xiang)計量精(jing)度。髒污(wu)🆚和孔🔅闆(pan)鈍化可(ke)造成計(ji)量偏差(cha)2～10%以上。
　　超(chao)聲波流(liu)量計爲(wei)中空管(guan)段，探頭(tou)在儀表(biao)上部，髒(zang)污不🔴易(yi)影響🔞探(tan)頭工作(zuo)，不會影(ying)響計量(liang)精度，而(er)且流量(liang)計可以(yi)檢測髒(zang)污情況(kuang)并修正(zheng)和報警(jing)提示、及(ji)時進行(hang)清洗。
(3)故(gu)障排除(chu)
　　由于孔(kong)闆流量(liang)計的儀(yi)表特性(xing)取決于(yu)節流件(jian)的幾何(he)形狀和(he)尺寸，需(xu)要經常(chang)檢查節(jie)流件，一(yi)旦節流(liu)件發生(sheng)變化🧑🏾‍🤝‍🧑🏼就(jiu)必須更(geng)㊙️換，節流(liu)件的壽(shou)命取決(jue)于氣體(ti)的組分(fen)、流量及(ji)壓力。
　　超(chao)聲波流(liu)量計本(ben)身具有(you)很強的(de)自診斷(duan)功能，一(yi)旦不在(zai)🌈正常狀(zhuang)況就會(hui)報警，并(bing)自動記(ji)錄報警(jing)期間的(de)數據，超(chao)聲探頭(tou)的使用(yong)壽命至(zhi)少爲8年(nian)，并可在(zai)線更換(huan)。
(4)備品備(bei)件
　　孔闆(pan)流量計(ji)由于節(jie)流件經(jing)常磨損(sun)、變形，因(yin)此需要(yao)備多❌套(tao)❌節流件(jian)；超聲波(bo)流量計(ji)隻需要(yao)備一套(tao)探頭，可(ke)替換使(shi)用。
(5)日常(chang)維護
　　孔(kong)闆流量(liang)計需要(yao)經常維(wei)護，并檢(jian)查節流(liu)件的幾(ji)何尺寸(cun)等✌️參數(shu)。在線更(geng)換孔闆(pan)後很難(nan)保證不(bu)洩漏，使(shi)壓差不(bu)準，難以(yi)保證計(ji)量精度(du)。
超聲波(bo)流量計(ji)則可免(mian)維護，自(zi)檢功能(neng)強大。
(6)強(qiang)檢周期(qi)
孔闆流(liu)量計一(yi)年一檢(jian)，一般采(cai)用幾何(he)檢定法(fa)。
超聲波(bo)流量計(ji)3年一檢(jian)，可以實(shi)現在線(xian)标定。
5經(jing)濟性的(de)比較
5.1一(yi)次性投(tou)資
　　由于(yu)氣體超(chao)聲波流(liu)量計有(you)量程比(bi)寬的特(te)點，相對(dui)📞于孔闆(pan)流量計(ji)可以簡(jian)化工藝(yi)管路，相(xiang)關的調(diao)壓設備(bei)、閥門、變(bian)送器等(deng)都相應(ying)減少，大(da)大節省(sheng)了投資(zi)。
　　另外，由(you)于超聲(sheng)波流量(liang)計要求(qiu)的前後(hou)直管段(duan)短，因⛹🏻‍♀️此(ci)大♻️大減(jian)少了占(zhan)地面積(ji)。
　　如圖1所(suo)示，若孔(kong)闆流量(liang)計的直(zhi)管段按(an)44D計算，要(yao)完成📞Q=48000m3/h，T=40°C，Pmin=30Bar這(zhe)樣條💞件(jian)♍的🏃🏻‍♂️測量(liang)任務，孔(kong)闆流量(liang)計需要(yao)四路24英(ying)寸的工(gong)✂️藝管線(xian)，8個☁️閥門(men)，占地面(mian)積爲333平(ping)米，而使(shi)用超聲(sheng)波流量(liang)🔆計隻需(xu)要2路30英(ying)‼️寸的工(gong)藝管線(xian)，4個閥門(men)，占地面(mian)積爲94平(ping)米。
5.2長期(qi)運行費(fei)用
　　流量(liang)計長期(qi)運行時(shi)，有以下(xia)幾方面(mian)的費用(yong)：設備維(wei)護費，标(biao)定費用(yong)，更換部(bu)件費用(yong)以及操(cao)作人員(yuan)人工費(fei)用等。

(1)設(she)備維護(hu)費
　　由于(yu)超聲波(bo)流量計(ji)爲免維(wei)護儀表(biao)，而孔闆(pan)流量計(ji)需要經(jing)常維護(hu)，因此後(hou)者的維(wei)護費用(yong)大大高(gao)于前者(zhe)。
(2)标定費(fei)用
　　孔闆(pan)流量計(ji)僅爲标(biao)準差壓(ya)變送器(qi)就花費(fei)600個人時(shi)，再加📧上(shang)孔💯闆流(liu)量計需(xu)要配密(mi)度計，每(mei)年一次(ci)标密度(du)計♊也要(yao)增加标(biao)定費用(yong)。此外，孔(kong)闆流量(liang)計雖然(ran)可🈲以采(cai)用幾何(he)檢定的(de)幹标模(mo)式進行(hang)檢定，但(dan)是檢定(ding)✉️完重新(xin)安裝回(hui)去時很(hen)難保證(zheng)同心度(du)。
(3)孔闆流(liu)量計需(xu)要經常(chang)更換節(jie)流件，成(cheng)本因而(er)增加；超(chao)聲波流(liu)量計無(wu)需更換(huan)部件，探(tan)頭可以(yi)帶壓更(geng)換并清(qing)☔洗，其它(ta)部件基(ji)本不用(yong)更換。
(4)由(you)于孔闆(pan)流量計(ji)壓損很(hen)大，增加(jia)了壓縮(suo)機的負(fu)荷，經多(duo)年實踐(jian)證明，運(yun)行費用(yong)随壓損(sun)的增加(jia)而上升(sheng)。
(5)操作人(ren)員人工(gong)費孔闆(pan)流量計(ji)需要維(wei)護、切換(huan)等操作(zuo)，人工費(fei)用很多(duo)，而超聲(sheng)波流量(liang)計無人(ren)值守，基(ji)本🏃‍♂️不需(xu)要維護(hu)，因此用(yong)于超聲(sheng)波流量(liang)計運行(hang)維護的(de)費用将(jiang)💚遠遠低(di)于孔闆(pan)流量計(ji)。
6結論
　　綜(zong)上所述(shu)，使用 氣(qi)體超聲(sheng)波流量(liang)計 比使(shi)用孔闆(pan)流量計(ji)無論從(cong)安全性(xing)能、技術(shu)性能還(hai)是從一(yi)次性投(tou)資以及(ji)長期運(yun)行費用(yong)上都有(you)很大的(de)優勢。由(you)于說💔明(ming)問🔞題的(de)需要，計(ji)算和實(shi)例均選(xuan)用🏃較大(da)用💛氣量(liang)進行比(bi)較，實際(ji)通過比(bi)較😄計算(suan)一般DN200口(kou)徑以上(shang)流💋量計(ji)選用🛀氣(qi)體超聲(sheng)💔波流量(liang)計具有(you)較大優(you)勢，DN150特别(bie)是以下(xia)流量計(ji)🌈的選取(qu)由于氣(qi)體超聲(sheng)波流量(liang)計本身(shen)價格因(yin)素使用(yong)孔❌闆流(liu)量計更(geng)爲🔞經濟(ji)，但從保(bao)證計量(liang)精度出(chu)發也推(tui)薦選用(yong)更精确(que)的計量(liang)儀表。

以(yi)上内容(rong)源于網(wang)絡，如有(you)侵權聯(lian)系即删(shan)除!