超声波流量计与孔板流量计的比较
(1) 设备维护费
由于超声波流量计为免维护仪表，而孔板流量计需要经常维护，因此后者的维护费用大大高于前者。
(2) 标定费用
孔板流量计仅为标定差压变送器就花费很大的人力物力，再加上孔板流量计需要配密度计， 每年一次标密度计也要增加标定费用。此外，孔板流量计虽然可以采用几何检定的干标模式进行检定，但是检定完重新安装回去时很难保证同心度。
(3) 孔板流量计需要经常更换节流件，成本因而增加；超声波流量计无需更换部件，探头可以带压更换并清洗，其它部件基本不用更换。
(4) 由于孔板流量计压损很大，增加了压缩机的负荷，经多年实践证明，运行费用随压损的增加而上升。
(5) 操作人员人工费孔板流量计需要维护、切换等操作，人工费用很多，而超声波流量计无人值守，基本不需要维护，因此用于超声波流量计运行维护的费用将远远低于孔板流量计。
6 超声波流量计在石油化工计量中的应用
6.1 时差法超声波流量计测量成品油
超声流量计是一种推导式流量计，它的基本原理如图2所示。高频声脉冲从上游换能器A传送到下游换能器B的时间为
T1=L/(C+Vcosθ)
而从下游换能器B传送到上游接收换能器A的时间为
T2=L/(C-Vcosθ)
式中，L—声道距离；C—液体中的声速；θ—声道和管道轴向的夹角；V—管道中的平均轴向流速。
由上式可以推导出
V=(L/2cosθ)*[(T2-T1)/(T1*T2)]
图2 时差法超声波流量计基本原理图
6.2 标准体积管实流标定超声波流量技术
双向标准体积管是一种标准容积式机械设备，在U型标准管段进出口上装有两个(或四个)检测开关，一个排液球或者活塞。当触动第一个检测开关时，排液球进入标准段，当这个球触动U型管另一端第二个检测开关时，排液球离开标准段。
超声波流量计的测量原理决定了脉冲和真实流速(流量)有一个固定延时。而管道中的流体扰动是很复杂的，它包括多次扰动涡流和非轴向速度成分，超声波流量计沿着一个或多个采样声道，通过超声波发射器和接收器上的正反向时差，检测并推导计算出流体流速。上述原因，检定一台超声波流量计性能是否稳定，应该有如下特点需要设计工程师注意：
(1)为了使被检测超声波流量计仪表系数的不准确度控制在±0.027%，建议设计工程师在计量系统设计中应该考虑超声波流量计的公称通径和标定运行次数来选择双向标准体积管的标准容积其关系如表3所示：
双向体积管标准容积和流量计公称通径 |
|||
超声波流量计的公称通径(mm) |
双向体积管标准容积(L) |
||
当标定5次重复性为0.05%时 |
当标定8次重复性为0.09%时 |
当标定10次重复性为0.12%时 |
|
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 |
(2) 在每次的标定过程中，排液球在触发第一个检测开关之前，开始记录被检超声波流量计发出的脉冲信号，应该保持介质流速稳定在被检超声波流量计的这个流量点上，否则有可能造成超声波流量计较差的重复性或者流量计增益的系统误差。
(3) 换向四通阀在换向介质进入U型管段时应该处于流量和压力稳定状态下。如果驱动排液球进入标准体积管检测开关时，排液球触发检测开关之前直接产生扰动流。这将大大降低超声波流量计的仪表系数和重复性。
7 结论
综上所述，使用气体超声波流量计比使用孔板流量计无论从安全性能、技术性能还是从一次性投资以及长期运行费用上都有很大的优势。由于说明问题的需要，本文中计算和实例均选用较大用气量进行比较，实际通过比较计算一般DN200口径以上流量计选用气体超声波流量计具有较大优势，DN150特别是以下流量计的选取由于气体超声波流量计本身价格因素使用孔板流量计更为经济，但从保证计量精度出发也推荐选用更精确的计量仪表。(end)
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