摘(zhai)要:文章通過(guo)對比主流氫(qing)氣流量計
的(de)測量原理,分(fèn)析流量計在(zai)測量介質爲(wèi)氫氣時産🙇🏻生(shēng)的誤差原因(yin),有針對性的(de)提出合理的(de)解決方案💘,提(ti)高氫氣計量(liàng)精度。
0引言
氫(qīng)氣具有能量(liàng)密度高.熱轉(zhuǎn)化效率高、無(wú)污染,故氫能(néng)的發展前景(jing)十分光明,受(shou)到了各行各(ge)業的廣泛關(guān)注🏃🏻和應用,例(lì)如用于高能(neng)燃料、石化工(gōng)業原料、冶✨金(jīn)工業還原劑(jì)及金屬㊙️高溫(wen)加👈工中的保(bǎo)護氣等。氫氣(qì)既是石油煉(lian)制和石油化(hua)工的副産品(pin),又是石油💃煉(liàn)制和石油化(huà)工加氫工藝(yi)過程的重要(yao)原料資源🐪。當(dāng)前重質原油(yóu)、高含硫原油(yóu)對🔆石油煉化(hua)公司的渣油(yóu)加氫及加氫(qing)裂化的裝置(zhi)處理能力不(bu)斷提高,在油(you)品市場對質(zhì)量的✂️不斷升(sheng)級要求下，進(jìn)一步推動🌐高(gāo)耗氫的加氫(qīng)裝置全💔面發(fa)展,使得煉化(hua)公司對氫氣(qì)的需求量和(he)品💋質逐年🏒提(tí)升,氫氣的生(shēng)産管理逐漸(jiàn)成爲影響煉(lian)油廠效益的(de)主要因素之(zhi)-凹。
1流量計的(de)選擇及計量(liang)誤差分析
由(you)于氫氣在元(yuan)素周期表中(zhong)分子量最小(xiao)，密度低,要準(zhun)确計量就㊙️非(fēi)常不容易。要(yào)正确的選擇(ze)達到計量要(yào)求⚽的流量計(ji),不僅要熟悉(xi)各種流量計(jì)的結構原理(lǐ),還應根據實(shi)際使用情況(kuàng)考慮以下幾(ji)個方面:流量(liang)計的性能、測(ce)量介質的特(te)性、現場安裝(zhuang)要求環境因(yin)素、流量計的(de)價格。才能選(xuan)取合适的流(liú)量計進行💯氫(qīng)氣計量。
1.1節流(liú)式流量計
節(jiē)流式流量計(jì)是一種典型(xing)的
差壓式流(liú)量計
,是目前(qian)工業生産中(zhong)用來測量氣(qì)體、液體和蒸(zheng)氣流量的最(zuì)常用的一種(zhǒng)流量儀表D。由(yóu)安裝在管道(dao)中的🙇🏻節流件(jiàn)和測量差壓(yā)并顯示流量(liàng)的
差壓變送(sòng)器
組成。優點(dian)在于:(1)結構簡(jiǎn)單,安裝方便(bian),工作可靠,成(chéng)本低,能滿足(zu)工程測量的(de)需要。(2)使用曆(lì)史長,有豐富(fù)的、可靠的實(shi)驗數據,設計(ji)加工标準化(huà),不需要進行(háng)實際标定♻️,也(yě)能在已知的(de)不确定的範(fan)圍内進行流(liu)量測量凹。
以(yi)節流式流量(liàng)計應用最廣(guǎng)泛的标準件(jiàn)一标準孔闆(pǎn)爲例,在設計(jì)計算時,需要(yao)提供測量介(jie)質氫氣的工(gōng)況壓力👈.工況(kuang)溫度、最大流(liu)量、最小流量(liàng)、常用流量🌍、介(jie)質粘🆚度值、密(mì)度值等參數(shù),而實際工況(kuang)與設計工況(kuàng)發生變🧑🏾🤝🧑🏼化,一(yi)-般做法是進(jìn)行✔️溫度壓力(lì)💋補償進行校(xiao)正。氣體節流(liu)式流量計補(bǔ)償公式:
式中(zhōng):V實爲實際工(gōng)況的介質标(biāo)況體積流量(liang)(Nm3/h);V設爲設計工(gong)況的介質标(biāo)況體積流量(liang)Nm/h);P矢爲設計工(gōng)況的介✌️質密(mi)度(kg/m3);ρ設爲設計(jì)工況的介質(zhì)密度(kg/m3);ρ實爲實(shí)際工況的介(jiè)質絕對壓力(lì)(MPa);ρ實爲設計工(gong)🤞況的介質絕(jue)對壓力(MPa);T實爲(wei)實際工況的(de)介質溫度(K);T設(she)爲設計工況(kuàng)的介質🤩溫度(dù)(K)。
由(1)式得,實際(ji)測量必須對(dui)測量流量值(zhi)進行溫度壓(yā)力補償,否則(zé)直接影響節(jie)流式流量計(ji)的準确性。
但(dan)即便經過溫(wēn)度壓力補償(cháng)後的流量值(zhí),其應用也不(bú)理想，主要🤟表(biǎo)現在:(1)量程比(bi)小,測量準确(que)度不高,一般(bān)爲3%。(2)節流件在(zai)❓設計計算時(shí)介質參數是(shi)固定值,在⭕實(shi)際使💁用的介(jie)質參數卻因(yīn)與設計值㊙️不(bú)同,而形成較(jiào)大的差異,數(shù)據可信度不(bú)高。(3)在被測氣(qi)體組份發生(shēng)變化，實際🔞密(mì)度偏離設計(ji)密度,而産生(shēng)流量測量誤(wù)差。
上述因素(sù)都直接影響(xiang)到流量計的(de)準确性,實際(ji)應用🔞是達⛱️不(bú)到計量精度(du)要求的。
1.2速度(dù)式流量計
速(sù)度式流量計(ji)是基于與流(liu)體流速有關(guan)的各種物理(li)現象🚶,儀表的(de)輸出與流速(su)有确定的關(guan)系，即可知♉流(liú)體的體⛱️積流(liú)量。常⁉️用氣體(tǐ)計量的流量(liàng)計有:
渦輪流(liú)量計
、旋進式(shi)
渦輪流量計(jì)
、
旋進式漩渦(wo)流量計
.
超聲(sheng)波流量計
等(deng)。渦輪流量計(jì)因有機械轉(zhuǎn)動部件,且渦(wo)輪轉速高,維(wéi)修量大而應(ying)用逐漸減少(shǎo)。漩渦流量計(jì)也因爲介質(zhì)組份.溫度和(he)壓力✌️補償等(děng)等因素影響(xiang)，應用效果也(ye)不理想,其測(cè)量精度也基(ji)本不能滿足(zu)計量的要✌️求(qiú)。
旋進式漩渦(wo)流量計和旋(xuan)進式渦輪流(liú)量計具有信(xin)㊙️号強、低流💋速(su)特性好的優(you)勢,測量氫氣(qi)工況流量的(de)同時還能🚩測(ce)量工況溫度(du)和壓力,直接(jie)采集溫度和(he)壓力信号,在(zai)流☎️量計内進(jìn)行溫度壓力(li)💁補償轉換爲(wei)标況流量。相(xiang)關數據不僅(jin)可就地指示(shì)還能通過(4~20)mA模(mó)拟信号和RS485通(tōng)訊到DCS機櫃室(shì)進行顯示和(hé)積算。在量程(chéng)🐆範圍的20%~80%可以(yǐ)正常工作,但(dàn)在實際使用(yong)中還是有很(hen)💚多因素制約(yue)着流量計的(de)準确度，如流(liu)量計是用壓(ya)縮空氣進行(hang)的檢定♊,用于(yú)溫度壓力補(bǔ)償💋測量的傳(chuán)感器的檢定(ding)則被忽視，使(shi)用中的雜質(zhì)和含水的影(ying)響，低流量的(de)小信号切除(chu)等問題，高流(liú)量下的共振(zhen)問題等,都使(shǐ)無故障運行(hang)周期得不到(dao)保障，最終應(yīng)用效果也不(bu)理想。
超聲波(bō)流量計因氫(qing)氣密度小的(de)原因,測量精(jīng)度不能滿足(zu)要求而應用(yong)較少。
1.3質量流(liú)量計
質量流(liú)量計有直接(jiē)式和間接式(shi)二種,本文隻(zhi)讨論科裏奧(ao)利質量流量(liàng)計。科裏奧利(li)質量流量計(ji)是利用流動(dòng)的介質與振(zhen)蕩管之間的(de)相互作用而(ér)産生的科氏(shì)力,使振蕩管(guǎn)出入口安裝(zhuāng)的檢測線圈(quān)檢測産生的(de)相✌️位差來直(zhí)⭐接測量質量(liang)流量的儀表(biao)。一般由振動(dòng)管與轉換器(qì)組成,振動管(guǎn)(測量🛀管道)是(shì)敏感器件,有(you)U形、S2形、環形、直(zhí)管形及螺旋(xuán)形等幾種形(xing)狀凹。
質量流(liú)量計不僅可(ke)直接測量通(tong)過流量計的(de)介質❗質量,還(hái)⚽可🏃♂️測量介質(zhi)的密度溫度(du),具有測量精(jing)度高,受介質(zhi)物性影響小(xiao)，無上下遊直(zhi)管段的優點(dian),輸出信号多(duō)❄️樣,在能源、石(shi)油化工産業(ye).化學❌等行業(yè)的應用越來(lái)越廣,不論是(shì)氣體還是液(yè)體測量🏒,尤其(qí)在裝車和貿(mào)易交接提供(gong)了非常好的(de)解決方案。
質(zhì)量流量計在(zai)測量混合氣(qi)的氫氣質量(liàng)時,非氫氣的(de)介質所帶💘來(lái)的誤差不容(róng)忽視。在氫氣(qì)貿易交接中(zhong)常以純氫的(de)标況體積數(shu)據結算,若由(yóu)測量的質量(liang)直接轉換爲(wèi)純氫标況體(ti)積❓,将産生☎️超(chao)出氣體貿易(yi)交接的⭕質量(liàng)流量㊙️計精度(dù)的計量誤差(chà)🌈,以氫氣1氮氣(qi)體積比爲例(lì)，氫氣體積濃(nong)度每降低0.1%,純(chun)氫的質量⚽比(bi)數據将降低(dī)1.3%,應根據在線(xiàn)分析數據及(jí)時修正計☂️量(liàng)交接修正系(xì)數✌️,減少需方(fāng)經濟損失。
2應(yīng)用和建議
2.1節(jiē)流式流量計(jì)在實際使用(yong)中應關注的(de)事項
(1)定期排(pai)空節流式流(liu)量計的膜盒(he)中積液。
(2)标定(ding)的差壓值對(duì)應的流量量(liàng)程與積算量(liàng)程設置是否(fou)🐇--緻。
(3)定期修正(zheng)因氫氣組份(fèn)變化對工況(kuang)密度的造成(chéng)的🏃♂️影響。
2.2速度(du)式流量計
旋(xuan)進式漩渦流(liú)量計和旋進(jìn)式渦輪流量(liang)計在離線⭐标(biāo)👈定⭐的同.時,對(dui)溫度和壓力(lì)變送器進行(hang)檢定校準，并(bìng)将修正值輸(shū)💰入積算放大(dà)器中。因氫氣(qì)質量小，需合(hé)理設置零點(dian)切除值，避免(mian)無流量有💰幹(gàn)擾小流量和(he)切除值‼️過大(da)而小流量缺(quē)失計量的發(fā)生。增加現⁉️場(chang)維護,定期對(dui)機械運轉軸(zhou)承加油,減小(xiao)渦輪始動🛀的(de)系統誤差。
2.3質(zhì)量流量計
在(zài)實際應用中(zhong),必須及時零(ling)點标定操作(zuò),以消除環🌈境(jìng)溫👣度變化和(he)安裝産生的(de)管線應力,消(xiao)除零點漂💔移(yí)。另💔外還需要(yào)定期計量比(bi)對核查,計量(liang)數據偏小就(jiu)要考慮旁路(lù)閥内漏的影(yǐng)響，其必須研(yan)磨打壓測試(shi)閥門的密封(fēng)性直至更換(huan)。貿易交接的(de)氫氣質量流(liú)量計,應根據(ju)在線或離線(xian)氣體分析儀(yí)測量的體積(ji)百分比和組(zu)成,折算純氫(qīng)質量比進行(háng)修正,再換算(suàn)成标況♊體積(jī)進行貿易計(ji)量結算🏃🏻♂️。
3結語(yu)
氫氣計量在(zai)實際使用中(zhōng),應根據對計(ji)量精度的要(yào)求,本着經濟(jì)合理的原則(zé),選用流量計(jì),對裝置内部(bù)🔞物料供需的(de)企業内部計(ji)☔量,可采用一(yī)體化溫度壓(yā)力補償的标(biāo)準噴嘴流量(liang)計,現場分析(xī)氫氣組成,定(dìng)期修正密度(dù)系數,降低計(jì)量誤差;對貿(mào)易交接計量(liàng)🈲的氫氣流量(liàng)計。
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