超声波流量计与孔板流量计的比较及超声波流量计在石油化工计量中的应用

　　前言

　　在我国长输和集输管道的工程实践中，孔板流量计特别是高级孔板阀长期占据统治地位。而随着我国石油天然气事业的大规模发展，在高压、大流量计量方面，孔板流量计越来越受到自身结构的限制而显示出其局限性。近年来一些新型的流量计在国外取得理论和实践成功的基础上，也积极投身国内市场，取得一系列成功经验。特别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。由于认识的误区很多人认为超声波流量计性能好但价格昂贵，事实是不是如此呢?我们通过一系列比较可以得到更正确的结论。

　　1 孔板流量计的使用要求

　　孔板流量计(流量与差压的平方成正比)的使用条件、使用范围和对管道的要求：

　　(1) 流体：应是单相、均质的牛顿流体，在通过节流装置时不发生相变和析出杂质，在节流装置中不得有任何形式的物质黏附或聚集。

　　(2) 管道：仅适用于圆管，管径大小有一定限制，上下游有很长的直管段，而且节流件上游10D、下游4D直管段的内表面粗糙度、圆度要严格符合具体规定。

　　(3) 流态：流动应是连续、稳定的，不是脉动流;在受到节流元件影响前已形成典型的、充分发展的流速分布(紊流速度分布)，流线与管轴线平行，不得为旋转流。

　　2 技术性能的比较

　　表1 超声波流量计与孔板流量计技术性能的比较

　　2.1 量程比

　　由于结构特点，孔板流量计是通过节流元件来完成测量的，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。

　　2.2 压损

　　由于孔板流量计的结构有阻流件，超声波流量计没有阻流件，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=(1-0.24 β -0.52 β2-0.16 β3)Δ P

　　=0.5486×50

　　=27.43kPa

　　节流装置能耗计算式：(压缩机效率η =0 .8 )

　　W= δ p ×QV/ η

　　= 27430×18.5185/0.8

　　=634953W

　　2.3 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。超声波流量计的精度则可以达到0.5% 甚至更高。