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氟氣管道流量計與超聲波流量計的區別與優勢

點擊次(cì)數:2248 發布時間(jiān):2021-01-14 17:24:20
在我國能源構成中,石油和天然氣始(shǐ)終是處於主導地位(wèi),其運輸方式仍然離不(bú)開長輸和集輸(shū)管(guǎn)道工程。在石(shí)油(yóu)和天然氣采集與(yǔ)運輸過程中,氟氣管(guǎn)道流量計計特別是(shì)高(gāo)級孔板閥(fá)在(zài)其中處於絕對的統治地位。伴隨著國內石油天然氣事(shì)業的大規模發展,對於高壓、大流量的計量的需(xū)求也旺(wàng)盛起來,氟氣管道流量計由於(yú)自身結構的限製其局限性就很明顯了。近來以來,一些新型的流量計也在國內市場嶄露頭角,並取得一係列成功經驗。*值得一提的是超(chāo)聲(shēng)波流量計在高壓、大流量場合(hé)具有明顯優勢,大有取代高(gāo)級孔板閥之勢。由於認(rèn)識的誤區很多人認為超聲波流量計性能好但價格昂貴,事實是不是如此呢?我們通過一係列比(bǐ)較可以得到更正確的結論。
一、氟氣(qì)管道流量(liàng)計的使用要求
氟氣管道流量計(流量與差壓的平方成正比)的使用條件、使用範圍和對管道的要求:
 (1)流體:應是單相(xiàng)、均質的牛頓流體,在通過節流裝(zhuāng)置時不發生相變和析出雜質,在節流裝置中不得有任何形式的物質黏附(fù)或聚集。
 (2)管道:僅適用(yòng)於圓管,管徑大小有一定限製,上下遊有很長的直管段,而且(qiě)節流件上遊(yóu) 10D、下遊 4D直管段的內表麵粗糙度、圓度要嚴格符合具體規定。
 (3)流態:流動應是連續、穩定的,不是脈(mò)動流;在受到節流件影響前已形成(chéng)典型的、充分發展的(de)流速分布(紊流速度分布(bù)),流線與管軸線平行,不得為旋轉流。
二、技術性能的比較 
2.1量程比低(dī)
由(yóu)於結構特點,氟氣管道(dào)流量計是通過節流(liú)件來完成測量的,所以其量程比通常隻有1:3,*高可達1:10,而超聲波流量計(jì)沒有任何阻流(liú)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(fāng)案,假定其流量(liàng)範圍是(shì)從1m3/h~40m3/h,使用超聲波流(liú)量計隻需要一路工藝計量回路就可以實現,如果(guǒ)采用氟氣管道流量計,需要多路才能實(shí)現。
2.2壓(yā)損
由於氟氣管道(dào)流量計(jì)的結構有阻流件,超聲波流量計沒有阻流件,那麽顯而易見:氟氣管道流量計(jì)的壓損很大,超聲波流量計壓損實際可以忽略不計(jì)。節流裝置能耗計算如下:
以(yǐ)下(xià)以 1 個(gè)典型用戶用(yòng)氣參(cān)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:(*大(dà)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(zhuāng)置(zhì)能耗計(jì)算式:(壓縮機(jī)效率(lǜ)η =0.8)
W= δp ×QV/η
= 27430×18.5185/0.8
=634953W
計算(suàn)耗能費:能源價 0.4 元 /kWh
耗能費(年)=(W/1000)×(運(yùn)行時數/年)×(元/ kWh)
=(634953/1000) ×365×24×0.4
=2224876(元/年)
該計算(suàn)僅隻(zhī)是能耗損失,不(bú)包(bāo)括壓縮機運(yùn)行等費用。
2.3精度(dù)
氟氣管道流量計的計量(liàng)精度理論(lùn)上可(kě)以達到1%,但是通過大量的實踐證明,由於氟氣管道流量計抗(kàng)幹擾(rǎo)能力較差,現場精度*高能達到2%,一般情況下在3%左右。超(chāo)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(de)計量儀表, 對於測量(liàng)的影響會有多大。
2.4測脈動流
由(yóu)於氟氣管道流量計是靠孔板前後的差壓信號來實(shí)現流量測量的,脈動流會使(shǐ)孔板前後的差壓(yā)不準,所以(yǐ)氟氣管道流量計不適合測脈動流,而超聲波流量計可以測量脈(mò)動流的強度並消除其幹擾,所以它適(shì)合測脈動流。
2.5測雙(shuāng)向流
氟(fú)氣(qì)管道流量計依據一個節流元件來實(shí)現測量目的,這(zhè)個節流元件具(jù)有嚴格的方向性,因此氟氣管(guǎn)道流量計無法測雙向流。超聲波流量計隻(zhī)與超(chāo)聲信號在流體中的傳播時間有關,因此可以測(cè)雙向流。
2.6測濕氣體
氟氣管道流量計不適(shì)合測量濕氣體;若被測氣體為濕氣體,那麽在(zài)氟氣管道流量計的前端容易積液(yè),使得上下遊差壓產生變化,而氟氣管道(dào)流量計正是根據上下遊(yóu)的(de)壓差來(lái)測量(liàng)流量的,如果差壓產生變化,則氟(fú)氣管道流量計不可能準確測量氣體的流量。超聲波(bō)流(liú)量計具有自檢測功能,如果所測(cè)量氣體為濕氣體,對(duì)超聲(shēng)波流量計(jì)產生影響時,儀表本身可以修正,因此超聲波流量計適用於濕氣體的(de)測量(濕氣(qì)體體積組分含量低於5%)。
2.7清洗計量管路
氟氣管道流量計本身有阻(zǔ)流件,清洗球無法通(tōng)過(guò),因此氟氣管道流量計安裝在管線上時無法在線(xiàn)清洗計(jì)量管路,隻有拆除氟氣管道流量計才能(néng)清洗管路。而對超聲波流量(liàng)計來(lái)說,不存在這樣的(de)問題(tí)。
2.8渦流影響
氟(fú)氣管道流量計(jì)采用差壓法測量氣體的流量,渦流直接影響孔板(bǎn)兩端的差壓,因此氟氣(qì)管道流量計(jì)對渦流很敏感,要求有(yǒu)很長的直管段才能滿足測(cè)量精度的要(yào)求。新的(de)國際標準ISO5167已經對氟(fú)氣管道流量計上遊直管段的長(zhǎng)度作了更高的規定:氟氣管道流量計上(shàng)遊直管段至少要有44D,若氟氣管(guǎn)道流量計上遊(yóu)有匯(huì)管存(cún)在,則上遊直管段的長度至少要有145D。
2.9流速分布的影響(xiǎng)
氟(fú)氣管道流量計由(yóu)於結構原理的限製,要求測量時流速分(fèn)布均勻,但是由於現(xiàn)場計量管路的複雜性,氣體在管路的流速分布是(shì)不可能均勻對稱的,因此(cǐ)氟氣管道(dào)流量計對流速分布不對稱非(fēi)常敏感。超聲波流量計可以修正流速分布不對稱的現象。
2.10重複性
對於氟氣管道(dào)流量(liàng)計而言,隨著使(shǐ)用過(guò)程中孔板(bǎn)邊緣的磨損,氟氣(qì)管道流量計的精度和重複性都會下降,而超聲波流量(liàng)計無(wú)壓損、無示值漂移現象,重複性(xìng)高。
2.11工(gōng)藝管路複雜性比較(jiào)
對於氟氣管道流量計,由於(yú)量程比窄,計量管路多,而且上、下遊直管段長,現場工藝管路複雜。超聲波流量計(jì)量程比寬,上、下(xià)遊直管(guǎn)段(duàn)短,工藝管路簡單。
2.12維修維護率比較
氟氣管道流量計有阻流件,上遊易(yì)積液、對高含硫的天(tiān)然氣,其孔板磨(mó)損快,維修維護率高。超聲(shēng)波流量計無可動部件,特(tè)殊材料的超(chāo)聲探頭(tóu)可以抗H2S 的腐蝕,維護簡單。
2.13一(yī)次性投資比較(jiào)
氟氣管道流量計由於量(liàng)程比窄(zhǎi),對於相同的流量計量要求,其(qí)計量管(guǎn)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(guǎn)等一次性投資多。超聲波流量計(jì)單表價格高於(yú)氟氣管道流(liú)量計,但是由於量程比寬,整個計量回路少,實際站場一次性投資少。3.現場安裝比較
 (1) 直管段(duàn)的長度(dù)
氟氣管道(dào)流量計上有直管段至少要有44D,若氟氣管道流量計上遊有匯管存在(zài),則上遊直管段的長度至少要有145D。(詳見《國際流量計量學術動態及發展趨勢》(《中國計量》2002年)或ISO 5167-2)。
超聲波流(liú)量計(jì)上、下遊直管段要求為10D、5D(《用氣體超聲波流量計測量天然氣的流量》— 國標(biāo)GB/T 18604-2001)。
 (2) 安裝(zhuāng)的影響
對於氟氣管道(dào)流量(liàng)計,安裝條件直接影響其計量精度,對現場安裝的同心度要求(qiú)很高。
 (3) 使用條件
由於(yú)氟氣管道流量計的原理決定其現場使用條件必須與(yǔ)設計條件相符,壓力、流量(liàng)的適應性差。超聲波流量計對現場的適應性*強,對壓力、流量的(de)波動不敏感,有較強的過(guò)載能力。
三(sān)、長期使用的比較 
(1) 精度變化
氟氣管道流量計由於長期使用,孔板入口邊緣(yuán)磨損,孔板彎曲變形,都會使精度(dù)喪失(shī)。超聲波流量(liàng)計由於無(wú)磨損、無示值漂移現象,可以長期(qī)保持較高的精度。
(2) 髒汙的影響
由於氟氣管道(dào)流量計由節流件,長期使用時,髒汙物將堆積在孔板的上遊(yóu),造成差壓信號不準,直接影響計量精度。髒汙和(hé)孔板鈍(dùn)化可造成計量偏差 2~10% 以上。超聲波流量計為中空管段,探頭在儀表上部,髒汙不易影響探頭工作,不會(huì)影(yǐng)響計量精(jīng)度,而且流量計可以檢測髒汙情況並修正和報警提示、及時進行清洗。
(3) 故障排除
由於(yú)氟氣管道(dào)流量(liàng)計的儀表(biǎo)特(tè)性取(qǔ)決於節流件的幾何形狀和尺寸,需要經常檢查節流件,一旦節流件(jiàn)發生變化就必須更換,節流件的壽命取決於氣體的組分、流量及(jí)壓力。超聲波流量計本(běn)身(shēn)具有很強的自診斷功能(néng),一旦不在正常狀況就會報警,並自動記錄(lù)報警期間的數據,超聲探頭(tóu)的使
用壽命至少為 8 年,並可在線更換。
 (4) 備品備件
氟(fú)氣管(guǎn)道流量計由於節流(liú)件經常磨損、變形,因此需要備多套(tào)節流件(jiàn);超(chāo)聲波流量計隻需要備一套探頭,可替換使用。
 (5) 日常維護
氟氣管道流(liú)量計需要經常維護,並檢(jiǎn)查節(jiē)流件的幾何尺寸等參數。在線更換孔板後很難保證不泄漏,使壓差不準,難以保證計量(liàng)精度。
超聲波流量計則可免維護,自檢功能強大(dà)。
 (6) 強檢(jiǎn)周(zhōu)期
氟氣管道流(liú)量計一年一檢,一般采用幾(jǐ)何檢定法。超聲波流量計3 年一檢,可以實現在線標定。
四、結論 
綜上所述,使用(yòng)氣(qì)體超聲波流量計比使用氟氣管道流量計無論從安全(quán)性能、技術性能還是從一次性投資以及長期運行費用上都有很大的優勢。由於說明問題的(de)需要,本文中計算和實例均選用較大用氣量進行比較,實際(jì)通過比較計算一般DN200口徑以上流量計選用(yòng)氣(qì)體超(chāo)聲波流量計具有較大優勢(shì),DN150特別(bié)是以下流量計的選取(qǔ)由於氣體超聲波流量計本身價格因素使用氟氣管道流量計更為經濟,但從保證計量精度出(chū)發也推薦選用更精確的(de)計量儀表。

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