摘要:探討了低壓氫氣的計(jì)量方式,介紹了旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理,并針對(duì)使用過程中存在的問題,提出保證計(jì)量精度的改進(jìn)措施和建議。
1引言
鹽化工總廠所屬氯堿分廠生產(chǎn)的氫氣在最初除少量氫氣和氯氣反應(yīng)生產(chǎn)合成鹽酸外，其余氫氣全部放空處理。隨著用氫用戶進(jìn)入周邊化工園區(qū),氫氣也就作為一種貿(mào)易產(chǎn)品采用管道輸送的方式銷售給用戶。為了保證供需雙方進(jìn)行公平的貿(mào)易結(jié)算,我.廠在對(duì)外輸送氫氣管道上增加了氫氣計(jì)量儀表。
2工藝情況介紹
從上游鹽硝廠化鹽裝置送來的鹽水通過一次精制和二次精制后進(jìn)入離子膜電解裝置進(jìn)行電解,生產(chǎn)出燒堿、氯氣和氫氣,電解裝置生產(chǎn)的濕氫氣通過管道送入氫氣處理裝置進(jìn)行干燥處理得到干燥的氫氣送到下游裝置。生產(chǎn)工藝的特性決定了外送氫氣壓力較低,并且流速也比較低,通常氫氣控制在常溫25%℃左右,壓力控制在表壓0.1MPa左右。
3計(jì)量方式的選擇
由于氫氣的氫分子量小，密度低,是一種不容易正確測量的工業(yè)氣體。當(dāng)前,根據(jù)氫氣壓力和工藝管徑不同,選擇測量用的儀表主要有熱式質(zhì)量流量計(jì)、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、渦街流量計(jì)和孔板流量計(jì)等。生產(chǎn)工藝導(dǎo)致了外輸氫氣管線的壓力較低，先后使用過差壓式流量計(jì)(孔板和普洛巴)和渦街流量計(jì)等,實(shí)際使用效果都不理想。最后只有雙方協(xié)商解決，流量計(jì)的測量數(shù)據(jù)僅供參考。通過不斷的學(xué)習(xí),對(duì)低壓力氫氣流量測量的認(rèn)識(shí)不斷提高,無論孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)還是科氏力質(zhì)量流量計(jì),都對(duì)氫氣壓力有一定的要求，曾經(jīng)考慮選擇熱式質(zhì)量流量計(jì)，但此流量計(jì)的工作原理決定了對(duì)氣中的水.分有嚴(yán)格的要求。又正好了解到一個(gè)氣堿企業(yè)給周邊用戶供應(yīng)氯氣用的某知名品牌的熱式質(zhì)量流量計(jì)，產(chǎn)生了計(jì)量糾紛。因不能保證氫氣干燥裝置始終.正常運(yùn)行,所以熱式質(zhì)量流量計(jì)就沒有考慮。
在天然氣行業(yè)應(yīng)用廣泛的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)來進(jìn)行氫氣流量測量，此流量計(jì)有信號(hào)強(qiáng)、低流速特性較好的優(yōu)勢(shì)。并且能夠同時(shí)測量氫氣的工況流量、溫度和壓力,然后自動(dòng)進(jìn)行溫壓補(bǔ)償轉(zhuǎn)換成標(biāo)況流量。所有數(shù)據(jù)既可以在現(xiàn)場就地顯示,又能通過RS485通訊傳輸?shù)街锌厥摇?br />
4測量原理及優(yōu)點(diǎn)
流量傳感器的流通剖面類似文丘里管的型式。在入口側(cè)安放一組螺旋形導(dǎo)流葉片,當(dāng)流體進(jìn)入流量傳感器時(shí)，導(dǎo)流葉片迫使流體產(chǎn)生劇烈的旋渦流。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí),旋渦流受到回流的作用,開始作二次旋轉(zhuǎn),形成陀螺式的渦流進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象。該進(jìn)動(dòng)頻率與流量大小成正比,不受流體物理性質(zhì)和密度的影響,檢測組件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動(dòng)頻率就能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。信號(hào)經(jīng)前置放大器放大、濾波、整形轉(zhuǎn)換為與流速成正比的脈沖信號(hào),然后再與溫度、壓力等檢測信號(hào)一起被送往微處理器進(jìn)行積算處理,最后在液晶顯示屏上顯示出測量結(jié)果(瞬時(shí)流量、累積流量及溫度、壓力數(shù)據(jù))。其工作原理圖如下:
盡管旋進(jìn)旋渦流量計(jì)和渦街流量計(jì)都是屬于流體振動(dòng)類流量計(jì),但旋進(jìn)旋渦流量計(jì)還有以下優(yōu)點(diǎn):
4.1產(chǎn)生的旋渦信號(hào)比渦街流量計(jì)強(qiáng),因此下限雷諾數(shù)更低。測量氣體流量時(shí)，下限流速可以低至(1.5~2)m/s。
4.2因?yàn)榱髁坑?jì)產(chǎn)生的旋渦信號(hào)比渦街流量計(jì)強(qiáng),受上游阻流件的影響比渦街流量計(jì)小,所以對(duì)上游直管段長度要求短得多。
4.3儀表系數(shù)K比渦街流量計(jì)大1~2倍。
5使用情況及改進(jìn)措施.
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)投入使用后，運(yùn)行較為穩(wěn)定,計(jì)量數(shù)據(jù)和工藝計(jì)算的理論數(shù)據(jù)基本相符。但由于現(xiàn)場環(huán)境受干擾因素比較多,在使用過程中也出現(xiàn)了一些問題,通過采取改進(jìn)措施,問題得到了解決。
5.1要根據(jù)流量范圍選擇合適量程儀表
當(dāng)流量計(jì)經(jīng)常在下限流量附近工作時(shí),計(jì)量精度難以得到保證。為了使流量計(jì)的使用性能達(dá)到理想，要保證流量計(jì)的常用流量在量程范圍的20%~80%內(nèi)比較合適。用戶提供的流量范圍一般是標(biāo)況流量，但生產(chǎn)廠家提供的量程范圍卻是工況流量，需要根據(jù)工作壓力、工作溫度及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際大氣壓進(jìn)行換算,以選擇合適的流量計(jì)。
5.2流量計(jì)在停產(chǎn)期間有流量顯示問題
曾有用戶反映流量計(jì)在停產(chǎn)期間仍有流量顯.示的問題,通過查看中控室DCS歷史趨勢(shì),分析認(rèn)為:①DCS曲線有矩形波，判斷為振動(dòng)引起,一般顯示為(200~300)m/h左右,而所用的DN200流量計(jì)下限為360m2/h,通過調(diào)整小信號(hào)切除值,把300m2/h以下的全部切除;②DCS曲線有時(shí)有大的跳變,分析認(rèn)為現(xiàn)場有干擾信號(hào),將儀表外殼接地。通過采取措施后,運(yùn)行良好。
5.3氫氣含水對(duì)流量計(jì)的影響
在使用過程中發(fā)現(xiàn)旋進(jìn)旋渦流量計(jì)對(duì)氫氣含水量也有一定要求,如果比較高時(shí)會(huì)出現(xiàn)儀表示值嚴(yán)重失真的情況。要求工藝人員加強(qiáng)對(duì)氫氣干燥處理的監(jiān)控。
5.4小信號(hào)切除值的設(shè)置問題
設(shè)置小信號(hào)切除值是根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來確定儀表的始動(dòng)流量。如果小信號(hào)切除值設(shè)定得太大,那么儀表的始動(dòng)流量也就相應(yīng)增大,就會(huì)造成在小流量時(shí)沒有計(jì)量;如果小信號(hào)切除值設(shè)定得太小，那么儀表的靈敏度相應(yīng)提高,工藝管道的一些微弱振動(dòng)或電氣干擾就有可能導(dǎo)致在沒有氣體通過的情況下流量計(jì)開始工作,從而造成流量的“無中生有”，引起不必要的爭議。我廠結(jié)合DCS系統(tǒng)的歷史趨勢(shì)曲線,選擇合適的小信號(hào)切除值。既避免了現(xiàn)場的干擾，又保證了流量計(jì)的正常測量。
6結(jié)束語
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在我廠低密度、低壓力氫氣的流量測量應(yīng)用效果良好,對(duì)于類似工況的氣體計(jì)量有一定的借鑒作用。
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