摘要(yao):文章通過(guo)對比主流(liu)氫氣流量(liàng)計 的測量(liàng)原理,分析(xī)流量計在(zai)測量介質(zhi)爲氫氣時(shí)産生🈲的誤(wu)差原因,有(you)針對性的(de)提出合理(lǐ)的解決方(fāng)案☀️,提高氫(qīng)氣計量精(jīng)度。
0引言
　　氫(qīng)氣具有能(néng)量密度高(gāo).熱轉化效(xiao)率高、無污(wu)染,故氫💚能(neng)的發展🌈前(qian)景十分光(guang)明,受到了(le)各行各業(ye)的廣泛關(guān)注和應用(yòng),例如用于(yú)高能燃料(liào)、石化工業(ye)原料、冶金(jīn)工業還原(yuán)劑及金屬(shu)高溫加❌工(gong)中的保護(hù)氣等。氫氣(qì)既是石油(you)煉制和石(shi)油化工的(de)副産品,又(yòu)是石油煉(lian)制和石油(yóu)化工加氫(qīng)工藝過程(cheng)的重🏃‍♀️要原(yuán)料資源💘。當(dang)前重質原(yuan)油、高含硫(liú)原油對石(shi)油煉化公(gong)司的渣油(yóu)加氫及加(jia)氫裂化的(de)裝置處理(li)能力不斷(duan)提高,在油(you)品市場對(dui)質量的⛹🏻‍♀️不(bú)斷升級要(yao)求下🛀🏻，進🏃‍♂️一(yī)步推動高(gao)耗氫的🌂加(jiā)氫裝置全(quán)♌面發展,使(shǐ)得煉化公(gōng)司對氫氣(qi)的需求量(liang)和品質逐(zhu)年提升,氫(qīng)氣的生産(chǎn)管理逐漸(jiàn)成爲影響(xiǎng)煉油廠效(xiào)益😄的主要(yao)因素之-凹(āo)。
1流量計的(de)選擇及計(jì)量誤差分(fèn)析
　　由于氫(qīng)氣在元素(sù)周期表中(zhong)分子量最(zui)小，密度低(di),要準确計(ji)量就非常(chang)不容易。要(yao)正确的選(xuan)擇達到計(ji)量要求的(de)流量計,不(bú)僅要熟🤟悉(xi)各種流量(liàng)計的結構(gou)原🚶‍♀️理,還應(ying)根據實際(jì)使用⛱️情況(kuang)考慮以下(xia)幾個方面(mian):流🌈量計的(de)性🏃能、測量(liàng)介質的特(tè)性、現場安(ān)裝要求環(huan)境因素、流(liu)量計的價(jià)格。才能選(xuan)取合适的(de)流量計進(jin)行氫氣計(ji)量。
1.1節流式(shì)流量計
　　節(jie)流式流量(liàng)計是一種(zhong)典型的 差(chà)壓式流量(liàng)計 ,是目前(qián)工業生産(chan)中用來測(cè)量氣體、液(yè)體和蒸氣(qi)流量的🌈最(zuì)常用的一(yī)種流量儀(yi)表D。由安裝(zhuāng)在管道中(zhong)的節流件(jian)和測量差(cha)壓并顯示(shi)流量的 差(cha)壓變送器(qì) 組成。優點(dian)在于:(1)結構(gou)簡單,安裝(zhuang)方便,工作(zuò)可靠,成本(běn)低,能滿足(zu)工程測量(liàng)的需要。(2)使(shi)用曆史長(zhang),有豐富的(de)、可靠的實(shi)驗數據,設(she)計加工标(biao)準化,不需(xu)要進行實(shí)🐉際标定,也(ye)能在已知(zhī)的✍️不确定(ding)的範圍内(nèi)進行流量(liang)測量凹。
　　以(yi)節流式流(liu)量計應用(yòng)最廣泛的(de)标準件一(yī)标準孔🌂闆(pǎn)爲例,在設(shè)計計算時(shi),需要提供(gòng)測量介質(zhì)氫氣的工(gōng)況壓力🔆.工(gong)況溫度、最(zuì)大流量、最(zui)小流量、常(cháng)用流量、介(jie)質粘度值(zhi)、密度值等(děng)參數,而實(shí)際工況與(yǔ)設計工況(kuàng)發生變化(hua),一-般做法(fǎ)是進行溫(wēn)度壓力補(bu)償進行校(xiào)正。氣體節(jie)流式流量(liang)計💘補償公(gong)式:

　　式中:V實(shí)爲實際工(gong)況的介質(zhì)标況體積(jī)流量(Nm3/h);V設爲(wèi)設計工況(kuàng)的介質标(biāo)況體積流(liú)量Nm/h);P矢爲設(she)計工況的(de)介質密度(dù)(kg/m3);ρ設爲設⭕計(ji)工況的介(jiè)質密度(kg/m3);ρ實(shí)爲實際工(gōng)況的介質(zhi)👣絕對壓力(li)(MPa);ρ實爲設計(jì)工💞況的介(jiè)質絕對壓(yā)力(MPa);T實爲實(shi)際工況的(de)介質溫度(du)(K);T設🐉爲設計(ji)工🔴況的介(jie)質📐溫度(K)。
　　由(yóu)(1)式得,實際(jì)測量必須(xu)對測量流(liú)量值進行(hang)溫度壓力(lì)💋補⛱️償⛹🏻‍♀️,否則(ze)🧡直接影響(xiang)節流式流(liú)量計的準(zhǔn)确性。
　　但即(jí)便經過溫(wēn)度壓力補(bǔ)償後的流(liú)量值,其應(yīng)用也不理(lǐ)想，主要表(biǎo)現在:(1)量程(chéng)比小,測量(liàng)準确度不(bu)高,一般爲(wei)3%。(2)節流件在(zai)設計計算(suàn)💁時介質參(can)數是固定(ding)值,在實際(jì)使用的介(jie)質參數卻(què)因與設計(jì)值🍓不同,而(er)形成☎️較大(dà)的差異,數(shù)據可⭐信度(dù)不高。(3)在被(bei)測氣🏒體組(zǔ)份發生變(biàn)化，實際密(mì)度偏離設(shè)計密度,而(ér)産生流量(liang)測量🈲誤差(cha)。
上述因素(sù)都直接影(yǐng)響到流量(liang)計的準确(què)性,實際應(ying)用是達不(bu)到計量精(jīng)度要求的(de)。
1.2速度式流(liú)量計
　　速度(dù)式流量計(ji)是基于與(yǔ)流體流速(sù)有關的各(ge)種物理現(xian)象💞,儀表的(de)輸出與流(liu)速有确定(dìng)的關系，即(jí)可知流體(tǐ)的體♈積流(liú)量。常用氣(qì)體計量的(de)流量計有(you): 渦輪流量(liang)計 、旋進式(shi) 渦輪流量(liàng)計 、 旋進式(shì)漩渦流量(liàng)計 . 超聲波(bo)流量計 等(děng)。渦輪流量(liàng)計因有機(jī)械轉動部(bu)件,且渦輪(lun)轉速高🌐,維(wei)修量大而(ér)應用逐漸(jiàn)減少。漩渦(wo)流量計也(yě)因爲介🏃‍♂️質(zhi)組份.溫度(dù)和壓力補(bǔ)償等等因(yin)素影響，應(yīng)用效果也(ye)不理想,其(qi)測量精度(dù)也基本不(bu)能滿足計(jì)量的要求(qiú)。
　　旋進式漩(xuán)渦流量計(jì)和旋進式(shì)渦輪流量(liàng)計具有信(xìn)号強、低💁流(liú)速特性好(hao)的優勢,測(ce)量氫氣工(gōng)況流量的(de)同時還能(néng)測量工況(kuang)溫度和壓(yā)力,直接采(cǎi)集溫度和(he)🔆壓力信号(hao),在流量計(jì)内進行溫(wen)度壓力補(bu)償轉換爲(wei)标況流量(liang)。相關數據(ju)不僅可就(jiù)地指示還(hái)能通過(4~20)mA模(mo)拟信号和(hé)RS485通訊到DCS機(ji)櫃室進行(hang)顯示和積(jī)算。在量程(cheng)範圍的20%~80%可(kě)以正🙇‍♀️常工(gōng)作,但在實(shi)際使用中(zhōng)還是有很(hen)多因素制(zhì)約着流量(liàng)計的準确(què)度，如流量(liang)計是用壓(ya)縮空氣進(jìn)行的檢定(dìng),用于溫度(du)壓力補償(chang)測量的傳(chuan)感器的檢(jiǎn)定則被忽(hu)視，使用中(zhong)的雜質和(hé)含水的影(ying)🌈響，低流量(liang)的小信号(hào)切除等問(wèn)題，高流量(liàng)下的共振(zhen)問題等,都(dōu)使無故障(zhàng)運行周期(qi)得不到保(bǎo)障，最終應(ying)用效果也(yě)不理想。
超(chao)聲波流量(liang)計因氫氣(qi)密度小的(de)原因,測量(liàng)精度不能(néng)滿🚶‍♀️足要✌️求(qiú)👨‍❤️‍👨而應用較(jiào)少。
1.3質量流(liu)量計
　　質量(liàng)流量計有(yǒu)直接式和(hé)間接式二(èr)種,本文隻(zhī)讨論科裏(lǐ)奧利質量(liang)流量計。科(ke)裏奧利質(zhi)量流量計(jì)是利用流(liu)動的介質(zhì)與振蕩管(guan)之間的相(xiang)互作用而(er)産生的科(ke)氏力,使振(zhen)蕩管出入(ru)口安裝的(de)檢測線圈(quān)檢測産生(shēng)的相位差(chà)來直接測(cè)量質量流(liu)量的儀表(biao)。一般由振(zhèn)動管與轉(zhuǎn)換器組成(cheng),振動管(測(cè)量💃管道)是(shì)敏感器件(jiàn),有U形、S2形🌂、環(huan)形、直管形(xing)及螺旋形(xing)等幾種形(xíng)狀凹💘。
質量(liang)流量計不(bu)僅可直接(jiē)測量通過(guo)流量計的(de)介質質量(liàng),還可測量(liang)介質的密(mi)度溫度,具(ju)有測量精(jing)度高,受介(jie)質物性影(ying)響小，無上(shang)下遊直管(guan)段的優點(diǎn),輸出信号(hao)多樣,在能(neng)源、石油💔化(hua)工産業.化(hua)學💚等行業(yè)的應用越(yue)來越廣,不(bu)論是氣體(ti)還是液體(ti)測量📞,尤其(qí)在裝🤟車和(hé)貿易交🧡接(jie)提供了非(fēi)常好的解(jiě)決💰方案。
　　質(zhì)量流量計(jì)在測量混(hùn)合氣的氫(qing)氣質量時(shi),非氫氣的(de)介☎️質所帶(dài)來的誤差(cha)不容忽視(shi)。在氫氣貿(mao)易交接中(zhōng)常以純氫(qīng)的标況❄️體(ti)積數據結(jie)算,若由測(ce)量的質👌量(liang)直接✊轉換(huan)爲純氫标(biāo)況體積,将(jiāng)産生超出(chu)氣體貿易(yì)交接的質(zhì)量流量計(ji)精度的🐇計(ji)量誤差,以(yǐ)氫氣1氮氣(qì)體積比爲(wei)例，氫氣體(tǐ)積濃度每(měi)降低0.1%,純氫(qing)的質量‼️比(bi)數據将降(jiang)低🚩1.3%,應根據(ju)在線分析(xī)數據及時(shí)修正計✏️量(liang)交接修正(zheng)系數,減少(shao)需⭕方經濟(ji)損失。
2應用(yòng)和建議
2.1節(jiē)流式流量(liàng)計在實際(ji)使用中應(ying)關注的事(shi)項
(1)定期排(pái)空節流式(shi)流量計的(de)膜盒中積(jī)液。
(2)标定的(de)差壓值對(duì)應的流量(liang)量程與積(ji)算量程設(shè)置是💞否--緻(zhì)。
(3)定期修正(zheng)因氫氣組(zu)份變化對(duì)工況密度(du)的造成的(de)影👈響。
2.2速度(dù)式流量計(jì)
　　旋進式漩(xuan)渦流量計(jì)和旋進式(shì)渦輪流量(liàng)計在離線(xiàn)标定的同(tong).時,對溫度(dù)和壓力變(biàn)送器進行(hang)檢定校準(zhun)😄，并将修正(zhèng)值輸入積(jī)算放大器(qì)中。因氫氣(qì)質量小，需(xū)合理設置(zhì)零點切除(chú)值，避免無(wu)流量有幹(gan)擾小流量(liang)和切除值(zhi)過大而小(xiǎo)流量缺失(shi)計量的發(fā)生。增加現(xiàn)🏃‍♂️場維護,定(dìng)期❗對機械(xie)運轉軸承(cheng)加油,減小(xiǎo)渦輪始動(dòng)的系統誤(wù)差。
2.3質量流(liú)量計
　　在實(shi)際應用中(zhong),必須及時(shi)零點标定(dìng)操作,以消(xiao)除環境溫(wēn)度🐕變🔴化🤟和(hé)安裝産生(shēng)的管線應(yīng)力,消除零(ling)點漂移。另(lìng)外還需要(yao)定期計量(liàng)比對核查(chá),計量數據(jù)偏小就要(yào)考慮旁路(lu)閥内漏的(de)影響，其必(bi)須研磨打(da)壓測試閥(fá)門的密封(fēng)性直至更(gèng)換。貿易交(jiao)接的氫氣(qì)質量流量(liàng)計,應根據(ju)在線或離(lí)線氣體分(fen)析儀測量(liang)的體積百(bǎi)分比和組(zu)成,折算純(chun)氫質量比(bǐ)進行修正(zhèng),再換算成(chéng)标況體積(ji)進🔞行貿易(yi)計量結算(suan)。
3結語
　　氫氣(qì)計量在實(shí)際使用中(zhōng),應根據對(dui)計量精度(dù)的要求,本(běn)着經濟🏃🏻‍♂️合(he)理的原則(ze),選用流量(liàng)計,對裝置(zhi)内部🔆物料(liao)❄️供需的企(qǐ)業内部計(ji)量,可采用(yong)一體化溫(wēn)度壓力補(bu)償🌈的标準(zhun)噴嘴流❤️量(liang)計,現場分(fen)析氫氣組(zu)成,定期修(xiu)正密度系(xì)數,降♉低計(jì)量誤差;對(duì)貿易交接(jiē)計量的氫(qing)氣流量計(jì)。

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