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抗振型渦街流量計在氫氣測量中的應用

  • 發表時間:2021-12-03 12:21:14

一、氫氣計量現狀
隨著氫氣的**使用,氫氣計量成為大家關心的問題。山東魯西化工有限公司和氯堿化工分公司擁有10萬噸/年隔膜燒堿裝置,年產氫氣約3120萬立方米。除少量氫氣與氯氣反應合成氯化氫外,其余氫氣全部放空加工。數百米外的合成氨廠每年使用大量原煤生產水煤氣,既浪費能源又污染環境。為提高園區綜合經濟效益,2009年下半年,氯堿化工分公司開始向合成氨分公司輸送氫氣;為加強兩家企業的成本核算,2010年初,在氫氣輸送管道中增設了氫氣計量裝置。
目前用于氫氣測量的儀表主要有孔板流量計、渦街流量計和熱式質量流量計。隔膜燒堿工藝的特點決定了送出的氫氣壓力低,一般只有幾十千帕,流量也低。如果使用孔板流量計,壓差值小,影響差壓變送器的制造精度。影響,孔板流量計的誤差比較大。由于氫氣輸送的管道直徑較大,使用科里奧利質量流量計的投資相對較大。由于輸送的氫氣中含有一定的水分,不適合使用熱式質量流量計(熱式質量流量計適用于干燥處理后的氣體測量)。

2、渦街流量計的工作原理
渦街流量計利用流體振動的原理來測量流量。當流體通過管道中的渦流變送器時,在渦流發生器后上下交替產生兩排與流速成正比的渦流,渦流的釋放頻率與流體流動的平均速度有關通過渦流發生器和渦流發生器的特征寬度,可以用公式f=Stv/d表示,其中∫為渦流的釋放頻率; v 是流過渦流發生器的流體的平均速度; d 是渦流發生器的特征寬度; St 是 Stroha 數,無量綱,其數值范圍為 0.14-0.27。可以看出,通過測量渦流頻率,可以計算流過渦流發生器的流體的平均速度υ,然后可以通過公式q=vS計算流量q,其中S為交- 流經渦流發生器的流體的截面積。
渦街流量計主要用于測量流體介質的流量,如氣體、液體、蒸汽等介質。具有壓力損失小、量程大、精度高等特點。在工況下測量體積流量時,幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。因此,在選擇氫氣流量計時,可以優先考慮考慮渦街流量計。

3、影響渦街流量計測量的因素
3.1 流量計所在管道的脈動流
由于渦街流量計是流體振動式流量計,目前國內氫氣輸送一般采用羅茨式鼓風機,管道中的氫氣實際上是脈動流,脈動流的信號會疊加在測量信號上,影響流量計的測量精度。
3.2 流量計前后直管段長度
渦街流量計測量管道中流體的流量。因此,如果流量計前后的直管段不符合要求,管道中流體的流量就會不均勻。影響流量計的測量精度。對于縮管,保證上游側直管段長度不小于5D,下游側直管段長度不小于5D(D為流量計公稱內徑) );對于膨脹管,確保上游直管段。長度大于10D,下游直管段長度大于5D。根據現場情況,安裝時流量計上游有13D左右的直管段,流量計下游有5D左右的直管段。
3.3 管道的振動
由于渦街流量傳感器測量的是渦街的頻率信號,管道的振動對渦街流量計的精度影響較大。以往使用的渦街流量計,管道振動誤差明顯增大,無法正常使用。為消除振動對渦街流量計測量精度的影響,選用抗振型渦街流量計。抗振氫氣流量計采用雙渦流發生器、獨立的振動檢測傳感器、振動頻譜識別和抑制系統、**獨有的振動頻譜分析流量信號識別技術,可準確檢測流量信號,具有很強的抗振能力,準確測量在20平方米加速度的振動下。

4.使用效果
根據公司氫氣壓力低、流量小、管徑大的工況,選用全管式抗振渦街流量計測量氫氣流量。由于原管道口徑為DN400,流量低,不易測量。為了提高氫氣測量的準確性,必須增加氫氣的流量以滿足測量條件。因此,管道的直徑減小到DN300。管道直徑減小后,氫氣的流量增加,容易產生靜電。為了防止靜電荷在此處積聚,制作了單獨的接地電極。電極是將3根長約2.5m的DNSO鍍鋅鋼管每隔5m撞入土壤中,用鍍鋅扁鐵連接,再用16mm2的接地線連接到流量計的接地端。安裝調試后,渦街流量計投入運行后,直線比較穩定,測量數據與工藝計算的理論數據基本一致,使用效果較好。

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