手機(jī)訪問(wèn)更快捷
更多流量 更易傳播
隨時(shí)掌握行業(yè)動(dòng)態(tài)
網(wǎng)絡(luò)課堂 行業(yè)直播
產(chǎn)品推薦:水表|流量計(jì)|壓力變送器|熱電偶|液位計(jì)|冷熱沖擊試驗(yàn)箱|水質(zhì)分析|光譜儀|試驗(yàn)機(jī)|試驗(yàn)箱
1 孔板流量計(jì)的使用要求
孔板流量計(jì)(流量與差壓的平方成正比)的使用條件、使用范圍和對(duì)管道的要求:
(1) 流體:應(yīng)是單相、均質(zhì)的牛頓流體,在通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)不發(fā)生相變和析出雜質(zhì),在節(jié)流裝置中不得有任何形式的物質(zhì)黏附或聚集。
(2) 管道:僅適用于圓管,管徑大小有一定限制,上下游有很長(zhǎng)的直管段,而且節(jié)流件上游10D、下游4D直管段的內(nèi)表面粗糙度、圓度要嚴(yán)格符合具體規(guī)定。
(3) 流態(tài):流動(dòng)應(yīng)是連續(xù)、穩(wěn)定的,不是脈動(dòng)流;在受到節(jié)流元件影響前已形成典型的、充分發(fā)展的流速分布(紊流速度分布),流線與管軸線平行,不得為旋轉(zhuǎn)流。
2 技術(shù)性能的比較
表1 超聲波流量計(jì)與孔板流量計(jì)技術(shù)性能的比較
技術(shù)性能 | 孔板流量計(jì) | 超聲波流量計(jì) |
量程比 | 1:3-10 | 1:40-200 |
壓損 | 很大 | 無(wú) |
精度 | 理論上1%;現(xiàn)場(chǎng)一般2% | 一般0.5% |
測(cè)脈動(dòng)流 | 不合適 | 適合 |
測(cè)雙向流 | 不可以 | 可以 |
測(cè)濕氣體 | 不可以 | 可以 |
清洗管路 | 不可以 | 可以 |
渦流影響 | 敏感 | 不敏感 |
流速分布影響 | 敏感 | 不敏感 |
重復(fù)性 | 低 | 高 |
工藝管路復(fù)雜程度 | 高 | 低 |
維修維護(hù)率 | 高 | 低 |
一次性投資 | 高 | 低 |
安全性 | 低 | 高 |
2.1 量程比
由于結(jié)構(gòu)特點(diǎn),孔板流量計(jì)是通過(guò)節(jié)流元件來(lái)完成測(cè)量的,所以其量程比通常只有1:3,zui高可達(dá)1:10,而超聲波流量計(jì)沒(méi)有任何阻流件,其量程比可達(dá)1 :200。
這兩個(gè)數(shù)據(jù)表明:如果實(shí)現(xiàn)一種測(cè)量方案,假定其流量范圍是從1m3/h ~ 40m3/h, 使用超聲波流量計(jì)只需要一路工藝計(jì)量回路就可以實(shí)現(xiàn),如果采用孔板流量計(jì),需要多路才能實(shí)現(xiàn)。
2.2 壓損
由于孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)有阻流件,超聲波流量計(jì)沒(méi)有阻流件,那么顯而易見(jiàn):孔板流量計(jì)的壓損很大,超聲波流量計(jì)壓損實(shí)際可以忽略不計(jì)。 2.3 精度
孔板流量計(jì)的計(jì)量精度理論上可以達(dá)到1%,但是通過(guò)大量的實(shí)踐證明,由于孔板流量計(jì)抗干擾能力較差,現(xiàn)場(chǎng)精度zui高能達(dá)到2%,一般情況下在3% 左右。超聲波流量計(jì)的精度則可以達(dá)到0.5% 甚至更高。
2.4 測(cè)脈動(dòng)流
由于孔板流量計(jì)是靠孔板前后的差壓信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的,脈動(dòng)流會(huì)使孔板前后的差壓不準(zhǔn), 所以孔板流量計(jì)不適合測(cè)脈動(dòng)流, 而超聲波流量計(jì)可以測(cè)量脈動(dòng)流的強(qiáng)度并消除其干擾,所以它適合測(cè)脈動(dòng)流。
2.5 測(cè)雙向流
孔板流量計(jì)依據(jù)一個(gè)節(jié)流元件來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量目的, 這個(gè)節(jié)流元件具有嚴(yán)格的方向性,因此孔板流量計(jì)無(wú)法測(cè)雙向流。超聲波流量計(jì)只與超聲信號(hào)在流體中的傳播時(shí)間有關(guān),因此可以測(cè)雙向流。
2.6 測(cè)濕氣體
孔板流量計(jì)不適合測(cè)量濕氣體;若被測(cè)氣體為濕氣體,那么在孔板流量計(jì)的前端容易積液,使得上下游差壓產(chǎn)生變化,而孔板流量計(jì)正是根據(jù)上下游的壓差來(lái)測(cè)量流量的,如果差壓產(chǎn)生變化,則孔板流量計(jì)不可能準(zhǔn)確測(cè)量氣體的流量。超聲波流量計(jì)具有自檢測(cè)功能,如果所測(cè)量氣體為濕氣體,對(duì)超聲波流量計(jì)產(chǎn)生影響時(shí),儀表本身可以修正,因此超聲波流量計(jì)適用于濕氣體的測(cè)量(濕氣體體積組分含量低于5%)。
2.7 清洗計(jì)量管路
孔板流量計(jì)本身有阻流件, 清洗球無(wú)法通過(guò),因此孔板流量計(jì)安裝在管線上時(shí)無(wú)法在線清洗計(jì)量管路,只有拆除孔板流量計(jì)才能清洗管路。而對(duì)超聲波流量計(jì)來(lái)說(shuō),不存在這樣的問(wèn)題。
2.8 渦流影響
孔板流量計(jì)采用差壓法測(cè)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(jì)對(duì)渦流很敏感, 要求有很長(zhǎng)的直管段才能滿足測(cè)量精度的要求。 新的標(biāo)準(zhǔn)ISO 5167已經(jīng)對(duì)孔板流量計(jì)上游直管段的長(zhǎng)度作了更高的規(guī)定:孔板流量計(jì)上游直管段至少要有44D,若孔板流量計(jì)上游有匯管存在,則上游直管段的長(zhǎng)度至少要有145D。(詳見(jiàn)《流量計(jì)量學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)》(《中國(guó)計(jì)量》2002 年)或ISO 5167-2)。英國(guó)烴源公司下屬的南莫克姆天然氣計(jì)量站改造時(shí), 請(qǐng)英國(guó)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室(NEL)做了詳細(xì)的流體動(dòng)力學(xué)分析, NEL經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)得出結(jié)論:原ISO5167規(guī)定的上游18D直管段確實(shí)無(wú)法滿足對(duì)計(jì)量精度的要求,修改后的ISO5167-2對(duì)直管段的長(zhǎng)度規(guī)定是必須的。
而大多多聲道的超聲波流量計(jì)本身具有對(duì)渦流強(qiáng)度的分析能力,可以消除渦流對(duì)流量測(cè)量的影響,對(duì)渦流不敏感。
2.9 流速分布的影響
孔板流量計(jì)由于結(jié)構(gòu)原理的限制,要求測(cè)量時(shí)流速分布均勻,但是由于現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管路的復(fù)雜性,氣體在管路的流速分布是不可能均勻?qū)ΨQ的,因此孔板流量計(jì)對(duì)流速分布不對(duì)稱非常敏感。
超聲波流量計(jì)可以修正流速分布不對(duì)稱的現(xiàn)象。
2.10 重復(fù)性
對(duì)于孔板流量計(jì)而言,隨著使用過(guò)程中孔板邊緣的磨損,孔板流量計(jì)的精度和重復(fù)性都會(huì)下降,而超聲波流量計(jì)無(wú)壓損、無(wú)示值漂移現(xiàn)象,重復(fù)性高。
2.11 工藝管路復(fù)雜性比較
對(duì)于孔板流量計(jì),由于量程比窄,計(jì)量管路多,而且上、下游直管段長(zhǎng),現(xiàn)場(chǎng)工藝管路復(fù)雜。
超聲波流量計(jì)量程比寬,上、下游直管段短,工藝管路簡(jiǎn)單。
2.12 維修維護(hù)率比較
孔板流量計(jì)有阻流件,上游易積液、對(duì)高含硫的天然氣,其孔板磨損快,維修維護(hù)率高。
超聲波流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件,特殊材料的超聲探頭可以抗H2S 的腐蝕,維護(hù)簡(jiǎn)單。
2.13 一次性投資比較
孔板流量計(jì)由于量程比窄,對(duì)于相同的流量計(jì)量要求,其計(jì)量管路多,雖然直接的計(jì)量?jī)x表投資少,但是相關(guān)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(jì)單表價(jià)格高于孔板流量計(jì),但是由于量程比寬,整個(gè)計(jì)量回路少,實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)一次性投資少。
3 現(xiàn)場(chǎng)安裝使用的比較(見(jiàn)表2)
表2 現(xiàn)場(chǎng)安裝使用比較
| 孔板流量計(jì) | 超聲流量計(jì) |
直管段要求 | 要求直管段長(zhǎng)度44D以上 | *D,后5D |
安裝影響 | 對(duì)同心度要求嚴(yán)格,安裝復(fù)雜 | 要求不高,法蘭連接,安裝簡(jiǎn)單 |
使用條件 | 使用條件必須符合設(shè)計(jì)條件 | 可過(guò)載145%,適應(yīng)性強(qiáng) |
(1) 直管段的長(zhǎng)度
孔板流量計(jì)上有直管段至少要有44D,若孔板流量計(jì)上游有匯管存在,則上游直管段的長(zhǎng)度至少要有145D。(詳見(jiàn)《流量計(jì)量學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)》(《中國(guó)計(jì)量》2002 年)或ISO 5167-2)。
超聲波流量計(jì)上、下游直管段要求為10D、5D(《用氣體超聲波流量計(jì)測(cè)量天然氣的流量》— 國(guó)標(biāo)GB/T 18604-2001)。
(2) 安裝的影響
對(duì)于孔板流量計(jì),安裝條件直接影響其計(jì)量精度,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝的同心度要求很高。
(3) 使用條件
由于孔板流量計(jì)的原理決定其現(xiàn)場(chǎng)使用條件必須與設(shè)計(jì)條件相符,壓力、流量的適應(yīng)性差。
超聲波流量計(jì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的適應(yīng)性*,對(duì)壓力、流量的波動(dòng)不敏感,有較強(qiáng)的過(guò)載能力。
4 長(zhǎng)期使用的比較
(1) 精度變化
孔板流量計(jì)由于長(zhǎng)期使用,孔板入口邊緣磨損,孔板彎曲變形,都會(huì)使精度喪失。
超聲波流量計(jì)由于無(wú)磨損、無(wú)示值漂移現(xiàn)象,可以長(zhǎng)期保持較高的精度。
(2) 臟污的影響
由于孔板流量計(jì)由節(jié)流件,長(zhǎng)期使用時(shí),臟污物將堆積在孔板的上游,造成差壓信號(hào)不準(zhǔn),直接影響計(jì)量精度。臟污和孔板鈍化可造成計(jì)量偏差2~10% 以上。
超聲波流量計(jì)為中空管段,探頭在儀表上部,臟污不易影響探頭工作,不會(huì)影響計(jì)量精度,而且流量計(jì)可以檢測(cè)臟污情況并修正和報(bào)警提示、及時(shí)進(jìn)行清洗。
(3) 故障排除
由于孔板流量計(jì)的儀表特性取決于節(jié)流件的幾何形狀和尺寸,需要經(jīng)常檢查節(jié)流件,一旦節(jié)流件發(fā)生變化就必須更換,節(jié)流件的壽命取決于氣體的組分、流量及壓力。
超聲波流量計(jì)本身具有很強(qiáng)的自診斷功能,一旦不在正常狀況就會(huì)報(bào)警,并自動(dòng)記錄報(bào)警期間的數(shù)據(jù),超聲探頭的使用壽命至少為8年,并可在線更換。
(4) 備品備件
孔板流量計(jì)由于節(jié)流件經(jīng)常磨損、變形,因此需要備多套節(jié)流件;超聲波流量計(jì)只需要備一套探頭,可替換使用。
5超聲波流量計(jì)在石油化工計(jì)量中的應(yīng)用
51 時(shí)差法超聲波流量計(jì)測(cè)量成品油
超聲流量計(jì)是一種推導(dǎo)式流量計(jì),它的基本原理如圖2所示。高頻聲脈沖從上游換能器A傳送到下游換能器B的時(shí)間為
T1=L/(C+Vcosθ)
而從下游換能器B傳送到上游接收換能器A的時(shí)間為
T2=L/(C-Vcosθ)
式中,L—聲道距離;C—液體中的聲速;θ—聲道和管道軸向的夾角;V—管道中的平均軸向流速。
由上式可以推導(dǎo)出
V=(L/2cosθ)*[(T2-T1)/(T1*T2)]
圖2 時(shí)差法超聲波流量計(jì)基本原理圖
這種測(cè)量方法從理論上講,只能測(cè)得在聲道上的流體速度。我們希望得到管道被測(cè)截面的平均流速,但在實(shí)際管道運(yùn)行中總會(huì)存在有匯管、大小變徑管、三通和彎頭等,實(shí)際運(yùn)行中不可避免的會(huì)產(chǎn)生在被測(cè)截面上的不對(duì)稱流、橫向流和旋渦流,這將大大降低平均流速的測(cè)量準(zhǔn)確度。智能化的超聲波流量計(jì)采用多聲道測(cè)量,并通過(guò)智能檢定軟件的診斷和報(bào)警功能監(jiān)測(cè)流量計(jì)運(yùn)行狀態(tài);調(diào)節(jié)各聲道的自動(dòng)增益;測(cè)量各聲道的流速分布及每一個(gè)聲道的聲速計(jì)算,以便校正橫向流、旋渦流和不對(duì)稱流;當(dāng)被測(cè)液體密度、粘度變化時(shí),可以通過(guò)測(cè)量聲速反推出不同油品的密度、粘度,這樣就可以用超聲波流量計(jì)代替密度計(jì),解決處理混油段技術(shù)。
5.2 標(biāo)準(zhǔn)體積管實(shí)流標(biāo)定超聲波流量技術(shù)
雙向標(biāo)準(zhǔn)體積管是一種標(biāo)準(zhǔn)容積式機(jī)械設(shè)備,在U型標(biāo)準(zhǔn)管段進(jìn)出口上裝有兩個(gè)(或四個(gè))檢測(cè)開(kāi)關(guān),一個(gè)排液球或者活塞。當(dāng)觸動(dòng)*個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí),排液球進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)段,當(dāng)這個(gè)球觸動(dòng)U型管另一端第二個(gè)檢測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí),排液球離開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)段。
超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理決定了脈沖和真實(shí)流速(流量)有一個(gè)固定延時(shí)。而管道中的流體擾動(dòng)是很復(fù)雜的,它包括多次擾動(dòng)渦流和非軸向速度成分,超聲波流量計(jì)沿著一個(gè)或多個(gè)采樣聲道,通過(guò)超聲波發(fā)射器和接收器上的正反向時(shí)差,檢測(cè)并推導(dǎo)計(jì)算出流體流速。上述原因,檢定一臺(tái)超聲波流量計(jì)性能是否穩(wěn)定,應(yīng)該有如下特點(diǎn)需要設(shè)計(jì)工程師注意:
(1)為了使被檢測(cè)超聲波流量計(jì)儀表系數(shù)的不準(zhǔn)確度控制在±0.027%,建議設(shè)計(jì)工程師在計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮超聲波流量計(jì)的公稱通徑和標(biāo)定運(yùn)行次數(shù)來(lái)選擇雙向標(biāo)準(zhǔn)體積管的標(biāo)準(zhǔn)容積其關(guān)系如表3所示:
雙向體積管標(biāo)準(zhǔn)容積和流量計(jì)公稱通徑 | |||
超聲波流量計(jì)的公稱通徑(mm) | 雙向體積管標(biāo)準(zhǔn)容積(L) | ||
當(dāng)標(biāo)定5次重復(fù)性為0.05%時(shí) | 當(dāng)標(biāo)定8次重復(fù)性為0.09%時(shí) | 當(dāng)標(biāo)定10次重復(fù)性為0.12%時(shí) | |
DN400(16``) | 82832.227 | 38315.867 | 25119.946 |
DN350(14``) | 63435.813 | 29253.608 | 19237.427 |
DN300(12``) | 46583.161 | 21463.245 | 14149.843 |
DN250(10``) | 32274.361 | 14944.778 | 9857.194 |
DN200(8``) | 20668.310 | 9539.220 | 6359.480 |
DN150(6``) | 11606.051 | 5405.558 | 3497.714 |
DN100(4``) | 5246.571 | 2384.805 | 1589.870 |
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
客服熱線: 13199863987
加盟熱線: 13199863987
媒體合作: 0571-87759945
投訴熱線: 0571-87759942
下載儀表站APP
Ybzhan手機(jī)版
Ybzhan公眾號(hào)
Ybzhan小程序