超声波气体流量计与孔板流量计的深度对比
丹尼尔气体超声波流量计简介专家讲座
对于配套使用专用电缆没有长度限制，更换电缆对计 量精度没有影响。
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电子单元使用故障诊疗信息
销售并用于商业计量 1993: DANIEL企业采样自动增益控制和数字信号处理技
术改进了流量计电子单元,提升了信号保真度和流量计精度 1994: DANIEL引入防爆Mark II电子处理
丹尼尔超声波流量计发展历史
1998: DANIEL开发出可在线拆装超声波探头器并可提供 在线带压拆装工具
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几何权重因子
权重因子仅取决于探头几何分布情况!
A B C D
多通道流量计
Wa= 0.1382 Wb= 0.3618 Wc= 0.3618 Wd= 0.1382
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流速测量
流量与流体流速和截面积相关
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流量=流速*截面积
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.003
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高级超声波流量计流量方程
任意一对传感器
L t1 =
c - v(x/L)
L t2 =
c + v(x/L)
X
Flow
D
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流量方程
流量从上述方程中求出
v
=
L2 (t1-t2) 2x t1t2
c=
L (t1+t2) 2 t1t2
普通型超声波流量计流量方程
L Tup =
c - v(x/L)
常用流量计的优点缺点比较
常用流量计的优点缺点比较.1 什么是孔板流量计?充满管道的流体，当它流经管道内的节流件孔板时，流速将在孔板处形成局部收缩，因而流速增加，静压降低，于是在孔板前后便产生了差压。
流量愈大，则差压愈大，这样可以根据差压来衡量流量的大小。
这种测量方法是以流体连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）为基础的。
差压的大小不仅与流量还与节流装置形式、流体的密度、粘度等许多因素有关。
2 孔板流量计的优点.标准节流件是全世界通用的，并得到了国际标准组织的认可，无需实流校准，即可投用，在流量计中亦是唯一的。
结构易于复制，简单、牢固、性能稳定可靠、价格低廉；应用范围广，包括全部单相流体（液、气、蒸汽）、部分混相流，一般生产过程的管径、工作状态(温度、压力)皆有产品。
检测件和差压显示仪表可分开不同厂家生产，便与专业化规模生产.3 孔板流量计的缺点.测量的重复性、精确度在流量计中属于中等水平，由于众多因素的影响错综复杂，精确度难于提高。
范围度窄，由于流量系数与雷诺数有关,一般范围度仅3∶1 ～4∶1有较长的直管段长度要求，一般难于满足。
尤其对较大管径，问题更加突出；压力损失大，详见附表；孔板以内孔锐角线来保证精度，因此对腐蚀、磨损、结垢、脏污敏感，长期使用精度难以保证，需每年拆下强检一次。
采用法兰连接，易产生跑、冒、滴、漏问题，大大增加了维护工作量。
3.1 孔板流量计压损通常为维持一台孔板流量计正常运行，水泵需要附加动力克服孔板的压力损失。
该附加耗电量可直接由压力损失和流量计算确定。
一年约需多耗电数万度，折合人民币数万元。
下表中列出了孔板在正常压力损失情况下的能耗计算结果。
其中运行天数按三百五十天计算，电价按0.35元/度计算。
由表中计算电耗数据可见，孔板的附加运行费用是极高的，而采用弯管流量计该运行费用为零！1 什么是涡街流量计?在特定的流动条件下,一部分流体动能转化为流体振动,其振动频率与流速(流量)有确定的比例关系,依据这种原理工作的流量计称为流体振动流量计。
各种流量计的优缺点及适合的介质
各种流量计的优缺点及适合的介质流量计是用来测量介质（液体或气体）流动速度或流量的仪器。
根据其原理和工作方式的不同，可以分为多种不同类型的流量计。
下面将介绍一些常见的流量计，包括其优缺点以及适合的介质类型。
1.管式流量计：管式流量计适用于大流量和腐蚀性介质。
它的优点是结构简单，使用方便，且测量准确。
然而，该类型的流量计容易受到尺寸和形状限制，不适用于需要高精度测量的环境。
2.涡街流量计：涡街流量计适用于液体和气体介质。
它的优点是可测量低于或大于管道直径的流量，且具有较高的精度。
然而，该类型的流量计对介质的粘度和密度变化敏感，容易受到污染和腐蚀的影响。
3.转子流量计：转子流量计适用于中小流量以及液体介质。
它的优点是结构简单，使用方便，且适用于高温和高压环境。
然而，该类型的流量计对介质的粘度和密度变化较为敏感，对流体的脉动和振动也比较敏感。
4.浮子流量计：浮子流量计适用于小流量、低压和液体介质。
它的优点是结构简单，价格低廉，并且适用于粘度较高的流体。
然而，该类型的流量计对流体的侵蚀和污染较敏感，不适用于精度要求较高的场合。
5.磁流量计：磁流量计适用于导电液体介质。
它的优点是非侵入式的设计，不会对流体产生阻力，能够实现较高的精度和范围。
然而，该类型的流量计对介质的电导率敏感，且价格较高。
6.超声波流量计：超声波流量计适用于液体和气体介质。
它的优点是非侵入式的设计，不会对流体产生阻力，且不受介质密度和粘度的影响。
然而，该类型的流量计对管道内部有较强的要求，且价格较高。
总结起来，不同类型的流量计适用于不同的介质和环境条件。
在选择流量计时，需要考虑介质性质、流量范围、精度要求以及成本等因素。
同时，还需要考虑维护和校准流量计的难易程度。
综合考虑这些因素，选择适合的流量计可以确保测量过程的准确性和可靠性。
各种流量计工作原理及优缺点
各种流量计工作原理及优缺点流量计是一种用于测量流体流量的设备，广泛应用于工业领域中的流体控制和监测过程中。
不同类型的流量计采用不同的工作原理，每种流量计都有其独特的优点和缺点。
下面将详细介绍几种常见的流量计及其工作原理、优缺点。
1. 质量流量计（Mass Flow Meter）质量流量计是通过测量流体通过流量计的质量来确定流量的一种流量计。
它通常使用热敏电阻或热电偶来测量流体的温度，并通过测量热量传递来计算质量流量。
质量流量计的优点是能够准确测量各种气体和液体的质量流量，不受流体密度、压力和温度的影响。
然而，质量流量计的缺点是成本较高，且对流体的物理性质要求较高。
2. 体积流量计（Volumetric Flow Meter）体积流量计是通过测量流体通过流量计的体积来确定流量的一种流量计。
常见的体积流量计包括涡轮流量计、液体顶管流量计和正交流量计等。
涡轮流量计通过测量流体通过涡轮的旋转来计算体积流量。
液体顶管流量计通过测量流体通过顶管的时间来计算体积流量。
正交流量计则通过测量流体通过正交管道的压力差来计算体积流量。
体积流量计的优点是结构简单、价格较低，但缺点是对流体的物理性质要求较高，且精度较低。
3.差压流量计（Differential Pressure Flow Meter）差压流量计是通过测量流体通过管道时产生的压力差来计算流量的一种流量计。
常见的差压流量计包括孔板流量计、喷嘴流量计和流体测速仪等。
孔板流量计通过在管道中设置孔板来产生压力差，并通过测量压力差来计算流量。
喷嘴流量计则通过流体通过喷嘴时产生的压力差来计算流量。
流体测速仪则通过测量流体通过测速仪时的速度来计算流量。
差压流量计的优点是结构简单、价格较低，适用于大流量的测量。
但缺点是对流体的物理性质要求较高，且存在一定的压力损失。
4. 超声波流量计（Ultrasonic Flow Meter）超声波流量计是通过测量超声波在流体中传播的速度来计算流量的一种流量计。
各种流量计性能比较及简要说明
自检
---- ---- ---- ---- ----
----
---
含气 可 ---- ---- ---- ---- ---- ---- 可 可
无菌 可
难 ---- ---- ---- 可 可
可
---
防腐 可 难 ---- ---- ---- 可 可 难 可
远传 智能 智能型 智能 ---- ---- 智能 智能 智能型 ---
涡街流量计的性能不稳定，易损坏。在有振动场合使用时，会使流 量测量不准 1．为了保证测量精度，流量计安装位置的前后应有必要长的直管段。 上游侧如有缩径阻力件时要有15D长的直管段；如有同平面弯头时要有 20D长的直管段；下游侧直管段应在5D以上。 2. 耐温性能差（虽有改善），不宜于用于高温蒸汽。 3. 不耐脏污，抗震性能差。 4. 不同厂家质量差别大，同一厂家产品质量离散性较大。 5. 不能应用于大管径测量。
压 差
补偿方 式
密度
密度
密度 ---- ---- ---- 密度
密度
---
积算方 式
开 方、 线性
开方
线性 线性 线性 开方 线性
开方
---
瞬时显 智能 示型
智能型
智能 型
----
----
智能 型
智能 型
智能型
---
安装方 法
任意
水平 任意 水平 水平 水平 任意 水平
垂 直
安装难 易
易
难
易 难难难难 难 易
现应用较多的流量仪表有弯管流量计、孔板流量计（其他 节流式流量计略）、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量 计、转子流量计及容积式流量计等几大类。以下是几种流量计 的性能对比表，其中的观点大都是总结流量仪表的相关书籍而 得，部分是与广大的流量仪表使用者交流总结得出的。
孔板流量计与气体超声流量计在天然气中的应用
孔板流量计与气体超声流量计在天然气中的应用摘要在能源领域中，天然气的流量计量十分重要，因为精准的流量计量能够使天然气生产和利用更加高效和安全。
孔板流量计和气体超声流量计在天然气领域中被广泛使用，本文将探讨这两种流量计在天然气中的应用。
孔板流量计孔板流量计是一种基于缩流原理设计的流量计，其结构简单、价格低廉、适用性广泛、准确可靠，特别适用于测量低、中速气体流量（速度范围一般在 5～60m/s）。
一般采用的是圆环孔板，其直径为流道直径的 0.4 左右，而长方孔板和三角孔板的使用率非常少。
孔板流量计可分为标准孔板和压差式孔板两种。
1. 标准孔板标准孔板是孔板流量计的基本结构。
标准孔板的孔口为圆孔，直径随孔板厚度增大而减小，来实现流量测量的精度。
标准孔板的优点是结构简单，易于安装和维护，且测量范围较宽，适用于各种低速流体介质的流量测量。
但受孔口对流体的扰动影响较大，精度较低，一般只可达到±5%。
2. 压差式孔板压差式孔板是一种根据液体和气体在狭窄通道内产生的压差，计算出液体和气体流量的流量计。
与标准孔板相比，压差式孔板的测量精度更高，可达到±1%。
具体来说，压差式孔板将孔板两侧流体的压力差值通过传感器尺寸转化为电信号，再通过数字计算器计算出流量大小，具有高精度、宽测量范围、结构简单和价格低廉等优点。
气体超声流量计气体超声流量计是一种基于超声波传输原理设计的流量计，主要用于测量气体的流量，具有非接触测量、精度高、稳定性好、测量范围广等特点，是替代孔板流量计的一种重要手段。
1. 工作原理气体超声流量计主要利用超声波在流体介质中的传播速度来测量流量。
当超声波经过流体时，会在介质中发生折射、反射和散射，根据超声波从源头发出到接收器返回的时间及其信号波形来计算流量。
2. 特点气体超声流量计具有精度高、稳定性好、非接触测量、测量范围广等优点，能够实时监控天然气的流量，确保天然气的准确计量和高效利用。
【免费下载】各种流量计的优缺点及适合的介质
各种流量计的优缺点及适合的介质一、电磁流量计1、优点（1）电磁流量计可用来测量工业导电液体或浆液。
（2）无压力损失。
（3）测量范围大，电磁流量变送器的口径从2.5mm到2.6m。
（4）电磁流量计测量被测流体工作状态下的体积流量，测量原理中不涉及流体的温度、压力、密度和粘度的影响。
2、缺点（1）电磁流量计的应用有一定的局限性，它只能测量导电介质的液体流量，不能测量非导电介质的流量，例如气体和水处理较好的供热用水。
另外在高温条件下其衬里需考虑。
（2）电磁流量计是通过测量导电液体的速度确定工作状态下的体积流量。
按照计量要求，对于液态介质，应测量质量流量，测量介质流量应涉及到流体的密度，不同流体介质具有不同的密度，而且随温度变化。
如果电磁流量计转换器不考虑流体密度，仅给出常温状态下的体积流量是不合适的。
（3）电磁流量计的安装与调试比其它流量计复杂，且要求更严格。
变送器和转换器必须配套使用，两者之间不能用两种不同型号的仪表配用。
在安装变送器时，从安装地点的选择到具体的安装调试，必须严格按照产品说明书要求进行。
安装地点不能有振动，不能有强磁场。
在安装时必须使变送器和管道有良好的接触及良好的接地。
变送器的电位与被测流体等电位。
在使用时，必须排尽测量管中存留的气体，否则会造成较大的测量误差。
（4）电磁流量计用来测量带有污垢的粘性液体时，粘性物或沉淀物附着在测量管内壁或电极上，使变送器输出电势变化，带来测量误差，电极上污垢物达到一定厚度，可能导致仪表无法测量。
（5）供水管道结垢或磨损改变内径尺寸，将影响原定的流量值，造成测量误差。
如100mm口径仪表内径变化1mm会带来约2%附加误差。
（6）变送器的测量信号为很小的毫伏级电势信号，除流量信号外，还夹杂一些与流量无关的信号，如同相电压、正交电压及共模电压等。
为了准确测量流量，必须消除各种干扰信号，有效放大流量信号。
应该提高流量转换器的性能，最好采用微处理机型的转换器，用它来控制励磁电压，按被测流体性质选择励磁方式和频率，可以排除同相干扰和正交干扰。
超声波流量计在气体计量中的应用探究
超声波流量计在气体计量中的应用探究摘要：本文提出了超声波流量计在气体计量中的应用的意义，然后对其在天然气计量中的应用进行了探讨，提出了一些看法，希望能够对天然气体积流量计量方法的研究提供一些参考，进而促进我国天然气的发展。
关键词：超声波流量计；气体；计量；应用1、引言随着石油、天然气等能源在我国社会经济发展中的地位日益突出，天然气等能源的计量越来越受到人们的重视。
目前，我国已建成了天然气输配管网，并将逐步扩大到城市配电网。
气体计量是保障国家能源安全、能源管理的重要手段，其准确与否关系到国家的能源政策和宏观经济决策。
因此，气体计量装置在天然气、石油等能源供应领域发挥着越来越重要的作用。
2、超声波流量计在气体计量中的应用的意义天然气具有气体密度较小、气体流动速度较低、气体密度与温度有密切关系等特点，是一种特殊的流体。
目前，在天然气计量过程中，仍以体积法和质量法为主，对天然气体积流量的计量有一定的误差。
在实际工作中，采用体积法和质量法进行测量时，往往会受到外界因素的影响，如管道中有大量的杂质、温度、压力等不稳定因素，而且在实际应用中，还会受到环境条件的影响。
在进行气体计量时，由于存在气体密度与温度等方面的差异，所以当气体流速过低或过高时，都会使气体流量计流速和体积产生较大差异，进而影响到气体流量测量的准确性。
3、超声波流量计在气体计量中的应用分析3.1噪声在采用超声流量计进行天然气计量的过程中，因为所处的环境不同，最后的计量结果也会有一些差别，所发射出来的超声会针对管内气体的特定条件，产生一种超声束的反射效应，因此需要对这种影响进行进一步的分析，以获得流量计所显示的有关数据，从而获得流量计的最终测量结果。
特别是，在进行气体流量检测时，超声波会通过阀门、弯头等管件，这就导致了在测量过程中，超声会有一些噪声，这会导致超声波所接收到的数据出现错误，从而降低了流量计的测量精度。
针对这种情况，在正式进行超声流量测量时，必须把噪声因素纳入到测量过程中，并据此对测量结果进行分析。
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超声波气体流量计与孔板流量计的深度对比
石油和天然气在我国能源构成中，始终处于主导地位，其运输方式仍然离不开长输和集输管道工程。
在石油和天然气采集与运输过程中，孔板流量计，特别是高级孔板阀在其中处于绝对的统治地位。
随着国内石油天然气事业的大规模发展，对于高压、大流量的计量的需求也旺盛起来，孔板流量计由于自身结构的限制其局限性就很明显了。
近来以来，一些新型的流量计也在国内市场崭露头角，并取得一系列成功经验。
最值得一提的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。
下面，对比一下孔板流量计与超声气体波流量计之间的区别，一起来看看吧！
一、技术性能的比较
1.量程比
由于结构特点，孔板流量计是通过节流件来完成测量的，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，使用超声波气体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.压损
由于孔板流量计的结构有阻流件，超声波气体流量计没有阻流件，那么显而易见：孔板流量计的压损很大，超声波流气体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=（1-0.24β-0.52β2-0.16β3）ΔP
=0.5486×50
=27.43kPa
节流装置能耗计算式：（压缩机效率η=0.8）
W=δp×QV/η
=27430×18.5185/0.8
=634953W
计算耗能费：能源价0.4元/kWh
耗能费(年)=(W/1000)×(运行时数/年)×(元/kWh)
=(634953/1000)×365×24×0.4
=2224876(元/年)
该计算仅只是能耗损失，不包括压缩机运行等费用。
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。
超声气体波流量计的精度则可以达到0.5%甚至更高。
由此可见选择两种不同的计量仪表，对于测量的影响会有多大。
4.测脉动流
由于孔板流量计是靠孔板前后的差压信号来实现流量测量的，脉动流会使孔板前后的差压不准，所以孔板流量计不适合测脉动流，而超声波气体流量计可以测量脉动流的强度并消除其干扰，所以它适合测脉动流。
5.测双向流
孔板流量计依据一个节流元件来实现测量目的，这个节流元件具有严格的方向性，因此孔板流量计无法测双向流。
超声波气体流量计只与超声信号在流体中的传播时间有关，因此可以测双向流。
6.测湿气体
孔板流量计不适合测量湿气体；若被测气体为湿气体，那么在孔板流量计的前端容易积液，使得上下游差压产生变化，而孔板流量计正是根据上下游的压差来测量流量的，如果差压产生变化，则孔板流量计不可能准确测量气体的流量。
超声波气体流量计具有自检测功能，如果所测量气体为湿气体，对超声波气体流量计产生影响时，仪表本身可以修正，因此超声波气体流量计适用于湿气体的测量（湿气体体积组分含量低于5%）。
7.清洗计量管路
孔板流量计本身有阻流件，清洗球无法通过，因此孔板流量计安装在管线上时无法在线清洗计量管路，只有拆除孔板流量计才能清洗管路。
而对超声波气体流量计来说，不存在这样的问题。
8.涡流影响
孔板流量计采用差压法测量气体的流量，涡流直接影响孔板两端的差压，因此孔板流量计对涡流很敏感，要求有很长的直管段才能满足测量精度的要求。
9.流速分布的影响
孔板流量计由于结构原理的限制，要求测量时流速分布均匀，但是由于现场计量管路的复杂性，气体在管路的流速分布是不可能均匀对称的，因此孔板流量计对流速分布不对称非常敏感。
超声波气体流量计可以修正流速分布不对称的现象。
10.重复性
对于孔板流量计而言，随着使用过程中孔板边缘的磨损，孔板流量计的精度和重复性都会下降，而
超声波气体流量计无压损、无示值漂移现象，重复性高。
11.工艺管路复杂性
对于孔板流量计，由于量程比窄，计量管路多，而且上、下游直管段长，现场工艺管路复杂。
超声波气体流量计量程比宽，上、下游直管段短，工艺管路简单。
12.维修维护率
孔板流量计有阻流件，上游易积液、对高含硫的天然气，其孔板磨损快，维修维护率高。
超声波气体流量计无可动部件，特殊材料的超声探头可以抗H₂S的腐蚀，维护简单。
13.一次性投资
孔板流量计由于量程比窄，对于相同的流量计量要求，其计量管路多，虽然直接的计量仪表投资少，但是相关的阀门、温度变送器、压力变送器、直管段、汇管等一次性投资多。
超声波气体流量计单表价格高于孔板流量计，但是由于量程比宽，整个计量回路少，实际站场一次性投资少。
二、长期使用的比较
1.精度变化
孔板流量计由于长期使用，孔板入口边缘磨损，孔板弯曲变形，都会使精度丧失。
超声波气体流量计由于无磨损、无示值漂移现象，可以长期保持较高的精度。
2.脏污的影响
由于孔板流量计由节流件，长期使用时，脏污物将堆积在孔板的上游，造成差压信号不准，直接影响计量精度。
脏污和孔板钝化可造成计量偏差2%～10%以上。
超声波气体流量计为中空管段，探头在仪表上部，脏污不易影响探头工作，不会影响计量精度，而且流量计可以检测脏污情况并修正和报警提示、及时进行清洗。
3.故障排除
由于孔板流量计的仪表特性取决于节流件的几何形状和尺寸，需要经常检查节流件，一旦节流件发生变化就必须更换，节流件的寿命取决于气体的组分、流量及压力。
超声波气体流量计本身具有很强的自诊断功能，一旦不在正常状况就会报警，并自动记录报警期间的数据，超声探头的使用寿命至少为8年，并可在线更换。
4.备品备件
孔板流量计由于节流件经常磨损、变形，因此需要备多套节流件；超声波气体流量计只需要备一套探头，可替换使用。
5.日常维护
孔板流量计需要经常维护，并检查节流件的几何尺寸等参数。
在线更换孔板后很难保证不泄漏，使压差不准，难以保证计量精度。
超声波流量计则可免维护，自检功能强大。
6.强检周期
孔板流量计一年一检，一般采用几何检定法。
超声波气体流量计三年一检，可以实现在线标定。
综上所述，使用超声波气体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超声波气体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。