摘(zhāi)要:文(wén)章通(tōng)過對(duì)比主流氫氣流(liú)量計 的測量原(yuán)理,分析(xī)流(liú)量計在測(cè)量介質爲(wèi)氫氣時産生的(de)誤(wù)差(chà)原因,有針(zhēn)對性的提(tí)出合理的解決方案(àn),提高(gāo)氫氣(qì)計量精度。
0引言
　　氫氣(qì)具有能量密度高.熱轉化效(xiào)率(lǜ)高、無污染,故氫(qīng)能的發(fā)展前景(jǐng)十分光(guāng)明,受到(dào)了各(gè)行各業的(de)廣泛(fàn)關注和應用,例如用(yòng)于高(gāo)能燃料(liào)、石(shí)化工業原料、冶金工(gōng)業還原劑及金(jīn)屬高溫加工中(zhōng)的保(bǎo)護(hù)氣等。氫氣既(jì)是(shì)石油煉制和石油化工(gōng)的(de)副産品,又是(shì)石油(yóu)煉(liàn)制和石(shí)油化工加氫工藝過程(chéng)的重要(yào)原料資源。當前(qián)重質原油、高含(hán)硫原(yuán)油對石油(yóu)煉化公司(sī)的渣(zhā)油加氫(qīng)及加氫(qīng)裂化的裝置處(chù)理能力不斷提(tí)高,在(zài)油品(pǐn)市場對質(zhì)量的不斷升級(jí)要求(qiú)下，進(jìn)一步推動高耗氫的加氫(qīng)裝置(zhì)全面發(fā)展(zhǎn),使得(dé)煉化公司(sī)對氫氣的需(xū)求(qiú)量和(hé)品質逐年提升(shēng),氫氣的生(shēng)産管(guǎn)理逐漸成(chéng)爲影響煉油廠效益(yì)的主要因素之-凹。
1流(liú)量(liàng)計(jì)的選(xuǎn)擇及(jí)計(jì)量誤差(chà)分析(xī)
　　由(yóu)于氫氣在元素周期表(biǎo)中分(fèn)子量最小(xiǎo)，密度低,要準确(què)計(jì)量就(jiù)非(fēi)常不(bú)容易。要正(zhèng)确的(de)選擇達(dá)到計量(liàng)要求(qiú)的(de)流量計,不僅要熟悉各種流量計的結構原理,還應(yīng)根(gēn)據實(shí)際使用情(qíng)況考慮(lǜ)以(yǐ)下幾(jǐ)個方(fāng)面:流量計的性(xìng)能、測量介(jiè)質的特性、現場安裝要求(qiú)環境(jìng)因素、流量計的價格(gé)。才(cái)能選取(qǔ)合适的流量計(jì)進行氫(qīng)氣(qì)計量(liàng)。
1.1節流(liú)式流(liú)量計(jì)
　　節流(liú)式流量計(jì)是一種典型的(de) 差壓(yā)式流量計(jì) ,是目前工(gōng)業生産中用來測量氣體、液體和蒸(zhēng)氣流量的最常用的一種(zhǒng)流量(liàng)儀表d。由安裝(zhuāng)在(zài)管道中的(de)節流件和測(cè)量差壓(yā)并顯示流(liú)量的 差(chà)壓(yā)變送器 組(zǔ)成。優點在(zài)于:(1)結(jié)構簡單,安裝方(fāng)便,工作(zuò)可靠,成(chéng)本低(dī),能滿足工(gōng)程(chéng)測量的需要(yào)。(2)使用曆史長,有(yǒu)豐富的、可靠的(de)實驗(yàn)數(shù)據,設計(jì)加工标準(zhǔn)化,不(bú)需要進行實際(jì)标定,也(yě)能在已(yǐ)知的不确(què)定的(de)範圍(wéi)内(nèi)進行流(liú)量測(cè)量(liàng)凹。
　　以節(jiē)流式(shì)流量計應(yīng)用最(zuì)廣泛的标(biāo)準件一标(biāo)準孔(kǒng)闆爲例,在設計計算(suàn)時,需(xū)要提(tí)供測(cè)量(liàng)介質氫(qīng)氣的工況壓力.工況溫度、最大流量、最小流量(liàng)、常用(yòng)流量、介質(zhì)粘度值、密度值(zhí)等參數,而實際(jì)工況與設(shè)計工(gōng)況發(fā)生變(biàn)化,一(yī)-般做法是進行溫度壓(yā)力(lì)補償(cháng)進行校(xiào)正。氣體(tǐ)節流式流(liú)量計(jì)補償(cháng)公式:

　　式中:v實爲實際工況(kuàng)的介質标(biāo)況體積流量(nm3/h);v設(shè)爲(wèi)設(shè)計工況(kuàng)的(de)介質标況體積(jī)流量(liàng)nm/h);p矢爲(wèi)設(shè)計工況的介質密(mì)度(kg/m3);ρ設(shè)爲設(shè)計(jì)工(gōng)況的(de)介質密度(dù)(kg/m3);ρ實爲(wèi)實際工(gōng)況(kuàng)的介(jiè)質絕對壓力(mpa);ρ實(shí)爲設計工況的(de)介質(zhì)絕對壓力(lì)(mpa);t實爲實(shí)際(jì)工況的介(jiè)質(zhì)溫度(k);t設(shè)爲設(shè)計(jì)工(gōng)況的(de)介質溫度(k)。
　　由(1)式(shì)得,實際測量必(bì)須對(duì)測量(liàng)流量值進行(háng)溫度壓(yā)力補(bǔ)償,否則直(zhí)接影響節流式(shì)流量(liàng)計的(de)準确(què)性。
　　但即便(biàn)經過溫度壓力補償(cháng)後的(de)流量值,其(qí)應用(yòng)也不理想(xiǎng)，主要表現在:(1)量(liàng)程比小,測量準(zhǔn)确度(dù)不高(gāo),一般(bān)爲3%。(2)節流件在設(shè)計計(jì)算時(shí)介質(zhì)參數(shù)是固定值(zhí),在實際(jì)使用的(de)介質參數卻因(yīn)與設計(jì)值不同,而形(xíng)成較大的(de)差異,數據(jù)可信(xìn)度不(bú)高。(3)在被測(cè)氣體(tǐ)組份發生(shēng)變化(huà)，實(shí)際密度(dù)偏離設計(jì)密度(dù),而産(chǎn)生流(liú)量測(cè)量誤差。
上述因(yīn)素都(dōu)直(zhí)接(jiē)影響(xiǎng)到流(liú)量(liàng)計的準(zhǔn)确性,實際(jì)應用(yòng)是達不到(dào)計量(liàng)精度要求(qiú)的。
1.2速(sù)度式流量(liàng)計
　　速度式流量計是(shì)基于與流(liú)體流速有關的各種(zhǒng)物理現象(xiàng),儀表(biǎo)的輸出(chū)與流速(sù)有确定的(de)關系，即可知流體的(de)體積流量。常(cháng)用氣體計量的流(liú)量計有(yǒu): 渦輪流量計 、旋(xuán)進式 渦(wō)輪流量(liàng)計(jì) 、 旋進(jìn)式漩(xuán)渦(wō)流量計(jì) . 超聲波流量計 等。渦(wō)輪流(liú)量計(jì)因有(yǒu)機械轉動(dòng)部件,且(qiě)渦輪轉(zhuǎn)速高,維修量大而應用逐(zhú)漸減少。漩(xuán)渦流量計也因(yīn)爲介質組(zǔ)份.溫度和壓力(lì)補償(cháng)等等因素(sù)影響，應用效果(guǒ)也不理(lǐ)想,其測(cè)量精(jīng)度也基本不能滿足計量(liàng)的要求。
　　旋(xuán)進式漩渦(wō)流量(liàng)計和(hé)旋進式渦輪流量計(jì)具(jù)有信号強、低流速特性好的優勢,測(cè)量(liàng)氫氣工況(kuàng)流量(liàng)的同(tóng)時還能測(cè)量工(gōng)況溫度和壓(yā)力(lì),直接采集(jí)溫度(dù)和壓力信(xìn)号,在(zài)流量計内進行溫度壓力補償(cháng)轉(zhuǎn)換爲标況流量。相關數(shù)據不僅可就地(dì)指示(shì)還能通過(guò)(4~20)ma模拟(nǐ)信号(hào)和rs485通(tōng)訊到(dào)dcs機櫃(guì)室進行顯示和積算(suàn)。在量程範圍的(de)20%~80%可以(yǐ)正常(cháng)工作(zuò),但在實際使用中還(hái)是有很多因素制約着流(liú)量計的準(zhǔn)确度，如流量計是用(yòng)壓縮(suō)空氣(qì)進行(háng)的檢(jiǎn)定,用于溫度壓力(lì)補償測(cè)量的傳感器的檢定(dìng)則被忽視(shì)，使用中的(de)雜質(zhì)和含(hán)水的影響(xiǎng)，低(dī)流量的小信(xìn)号切除等問(wèn)題(tí)，高流量下(xià)的共(gòng)振問(wèn)題等,都使(shǐ)無故障(zhàng)運行周期得(dé)不到保障(zhàng)，最終應用效(xiào)果(guǒ)也不理想。
超聲(shēng)波流量計因氫氣密(mì)度小(xiǎo)的原(yuán)因(yīn),測量精度不能滿(mǎn)足要(yào)求而(ér)應用(yòng)較(jiào)少(shǎo)。
1.3質量流量(liàng)計(jì)
　　質量流(liú)量計(jì)有直(zhí)接式(shì)和(hé)間接式二種(zhǒng),本文隻讨論科(kē)裏奧(ào)利質(zhì)量流(liú)量計。科裏奧利(lì)質量(liàng)流量計是(shì)利用流動(dòng)的介質與振蕩管之(zhī)間的相互(hù)作用(yòng)而産生的科氏力,使振蕩管出(chū)入(rù)口(kǒu)安裝的檢(jiǎn)測線圈檢測産(chǎn)生的(de)相位差來(lái)直接測量(liàng)質量流量(liàng)的儀表。一(yī)般(bān)由振動管與(yǔ)轉換器(qì)組成,振(zhèn)動管(測量(liàng)管道(dào))是敏(mǐn)感器件,有(yǒu)u形、s2形、環形、直管(guǎn)形(xíng)及螺旋形等(děng)幾種形狀凹。
質(zhì)量流(liú)量計(jì)不僅(jǐn)可直接測量通過流(liú)量(liàng)計的介(jiè)質質(zhì)量,還(hái)可測(cè)量介(jiè)質的(de)密度(dù)溫度,具有(yǒu)測量(liàng)精度(dù)高,受介質(zhì)物性(xìng)影響(xiǎng)小，無(wú)上(shàng)下(xià)遊直管段(duàn)的優點,輸出信号多樣,在(zài)能源(yuán)、石油化工産業(yè).化學(xué)等行業的(de)應用越來(lái)越廣(guǎng),不論是氣(qì)體(tǐ)還是液體測(cè)量,尤(yóu)其在裝車和貿(mào)易交接提(tí)供了(le)非常(cháng)好的(de)解決(jué)方案(àn)。
　　質(zhì)量流量(liàng)計在(zài)測(cè)量混合(hé)氣的(de)氫氣(qì)質量時,非(fēi)氫氣(qì)的介(jiè)質所帶(dài)來的誤(wù)差不容(róng)忽視。在(zài)氫氣貿易(yì)交接(jiē)中常以純氫的(de)标況(kuàng)體積數據結算(suàn),若由測量(liàng)的質(zhì)量直接轉(zhuǎn)換爲純氫标況(kuàng)體積,将産(chǎn)生超出氣(qì)體貿易交(jiāo)接的(de)質量流量(liàng)計精度(dù)的計量(liàng)誤差,以氫(qīng)氣1氮(dàn)氣體積比爲例(lì)，氫氣體積(jī)濃度每降低0.1%,純氫的(de)質量比數(shù)據将(jiāng)降低1.3%,應根據在(zài)線分(fèn)析數據及時修(xiū)正(zhèng)計量交(jiāo)接修正(zhèng)系(xì)數,減(jiǎn)少需方(fāng)經濟損(sǔn)失。
2應(yīng)用和(hé)建議
2.1節流式流量計(jì)在實際使用中應關注的事項(xiàng)
(1)定期(qī)排空節流(liú)式流量計的膜(mó)盒中積(jī)液(yè)。
(2)标定的差(chà)壓值對應(yīng)的流量量程與(yǔ)積算量程(chéng)設置(zhì)是否--緻。
(3)定(dìng)期修正因氫(qīng)氣組份(fèn)變化(huà)對(duì)工(gōng)況密度的(de)造成的影(yǐng)響。
2.2速度式流量(liàng)計
　　旋(xuán)進式漩渦(wō)流量計(jì)和(hé)旋進式渦(wō)輪流量計在離線标定的同.時(shí),對溫度和(hé)壓力變送器進(jìn)行檢(jiǎn)定校準，并(bìng)将修(xiū)正值(zhí)輸入積算放大器中(zhōng)。因氫(qīng)氣質(zhì)量小(xiǎo)，需合(hé)理(lǐ)設置零(líng)點切(qiē)除值(zhí)，避免(miǎn)無流(liú)量有幹擾(rǎo)小流(liú)量和(hé)切除(chú)值過(guò)大而小流量缺失計量的(de)發生。增加現場(chǎng)維護,定期(qī)對機械運(yùn)轉軸(zhóu)承加(jiā)油,減小渦(wō)輪始動的系統(tǒng)誤差(chà)。
2.3質量流(liú)量計
　　在實際(jì)應用中,必(bì)須及時(shí)零(líng)點标(biāo)定操(cāo)作,以消(xiāo)除環境(jìng)溫度變化和安(ān)裝産生的(de)管線應力,消除(chú)零點漂移。另外(wài)還需要(yào)定(dìng)期計(jì)量比(bǐ)對核查,計(jì)量數(shù)據偏小就(jiù)要考慮(lǜ)旁路閥(fá)内漏的影響，其(qí)必須研磨打壓(yā)測試(shì)閥門(mén)的密封性(xìng)直(zhí)至更換(huàn)。貿易交接(jiē)的氫(qīng)氣質(zhì)量流量計(jì),應根據在(zài)線或(huò)離線氣體(tǐ)分析儀測量的體積(jī)百分(fèn)比和組成,折算純氫(qīng)質量比進(jìn)行修正,再(zài)換算成标況體積進行(háng)貿(mào)易計(jì)量結算。
3結語
　　氫氣計量在(zài)實際(jì)使用(yòng)中(zhōng),應(yīng)根據對計量精度的(de)要求,本(běn)着經濟合理(lǐ)的原則,選(xuǎn)用流量(liàng)計,對裝(zhuāng)置内(nèi)部物料供(gòng)需的企業(yè)内部(bù)計量,可(kě)采用一(yī)體化溫度壓力(lì)補償的标準噴(pēn)嘴流量(liàng)計,現場(chǎng)分析(xī)氫氣(qì)組成(chéng),定期修(xiū)正密度(dù)系數(shù),降低計量誤差;對(duì)貿(mào)易交(jiāo)接計量的氫氣(qì)流量計。

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