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統治地位。而隨著我國石油天然氣事業的大規模發展,在高壓、大流量計量方面,孔板流量計越來越受到自身結構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上,也積極投身國內市場,取得一系列成功經驗。特別是超聲波流量計在高壓、大流量場合具有明顯優勢,大有取代高級孔板閥之勢。今天我們就和大家講講兩者的技術性能區別。
1、量程比低
由于結構特點,孔板流量計是通過節流件來完成測量的,所以其量程比通常只有1:3,更高可達1:10,而超聲波流量計沒有任何阻流件,其量程比可達 1:200。這兩個數據表明:如果實現一種測量方案,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,如果采用孔板流量計,需要多路才能實現。
2、壓損
由于孔板流量計的結構有阻流件,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。節流裝置能耗計算如下:
以下以 1 個典型用戶用氣參數進行能耗計算:用氣量160× 104m3/d,用氣壓力 0.6MPa。節流裝置壓力損失計算式:(更大刻度差壓50kPa、β=0.68)
δ P=(1-0.24 β -0.52 β2-0.16 β3)Δ P =0.5486×50 =27.43kPa
節流裝置能耗計算式:(壓縮機效率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/年)×(元/ kWh) =(634953/1000) ×365×24×0.4 =2224876(元/年)
該計算僅只是能耗損失,不包括壓縮機運行等費用。
3、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,使得上下游差壓產生變化,而孔板流量計正是根據上下游的壓差來測量流量的,如果差壓產生變化,則孔板流量計不可能準確測量氣體的流量。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%)。
4、重復性
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性都會下降,而超聲波流量計無壓損、無示值漂移現象,重復性高。
5、工藝管路復雜性比較
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,現場工藝管路復雜。超聲波流量計量程比寬,上、下游直管段短,工藝管路簡單。
6、維修維護率比較
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,維護簡單。
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。
8、測雙向流
孔板流量計依據一個節流元件來實現測量目的,這個節流元件具有嚴格的方向性,因此孔板流量計無法測雙向流。超聲波流量計只與超聲信號在流體中的傳播時間有關,因此可以測雙向流。
9、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流量測量的,脈動流會使孔板前后的差壓不準,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。
10、流速分布的影響
孔板流量計由于結構原理的限制,要求測量時流速分布均勻,但是由于現場計量管路的復雜性,氣體在管路的流速分布是不可能均勻對稱的,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象。
11、精度
孔板流量計的計量精度理論上可以達到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,現場精度更高能達到2%,一般情況下在3%左右。超聲波流量計的精度則可以達到0.5% 甚至更高。由此可見選擇兩種不同的計量儀表, 對于測量的影響會有多大。
12、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,雖然直接的計量儀表投資少,但是相關的閥門、溫度變送器、壓力變送器、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。
13、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。新的國際標準ISO5167已經對孔板流量計上游直管段的長度作了更高的規定: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。