首   頁  公司簡(jiǎn)介  產(chǎn)品中心  質(zhì)量體系  銷售網(wǎng)絡(luò)  聯(lián)系我們
 
  溫度儀表系列
  壓力儀表系列
  流量?jī)x表系列
  校驗(yàn)儀表系列
  顯示儀表系列
  變送器儀表系列
  電線電纜系列
 
  電磁流量計(jì)的工作原理
  氧化鋯氧傳感器的原理及應(yīng)用
  有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀選用原則
  我國計(jì)量用儀器儀表的發(fā)展和現(xiàn)狀
  國內(nèi)儀器儀表行業(yè)將發(fā)生高科....
  西安交大研制出超高溫沖擊壓....
  采用半導(dǎo)體精密溫度傳感......
  智能溫度傳感器的發(fā)展趨勢(shì)
  簡(jiǎn)述幾種氣體檢測(cè)傳感器.....
  利用傳感器技術(shù)制造智能服裝
  新型傳感器監(jiān)控魚群數(shù)量
   
 
聯(lián)系方式
 電話(市場(chǎng)部):0517-86851868  
        0517-86882048
        0517-86881908
   (拓展部):0517-86882683
 傳真:0517-86851869
 節(jié)假日商務(wù)聯(lián)系電話:
 何經(jīng)理:13655238295
 劉經(jīng)理:15861721324
 郵編:211600
 網(wǎng)址:http://m.qianxinmuye.cn/
    http://www.sukeyb.com/
 E-mail:china-suke@163.com
     sukeyb@163.com
 地址:江蘇省金湖縣工業(yè)園區(qū)環(huán)城西
 路269號(hào)
 您現(xiàn)在的位置 > 首頁 > 行業(yè)新聞 >溫壓補(bǔ)償孔板流量計(jì)在氫氣計(jì)量中的應(yīng)用
     

帶溫壓補(bǔ)償孔板流量計(jì)在氫氣計(jì)量中的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2016-11-21

0 引言
   天然氣制氫生產(chǎn)工藝是以天然氣為原料生產(chǎn)氫氣,與水蒸汽進(jìn)行重整反應(yīng),得氫氣產(chǎn)品,然后通過管道輸送給客戶。氫氣相比其他氣體,價(jià)格偏貴,因此氫氣計(jì)量的準(zhǔn)確性不僅關(guān)系著供需雙方進(jìn)行公平的貿(mào)易結(jié)算,還關(guān)系到成本控制,因此整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)受到各方的高度重視。帶溫壓補(bǔ)償孔板流量計(jì)在氫氣計(jì)量中的應(yīng)用
1 系統(tǒng)方案
   如圖 1 所示,整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)由雙孔板、差壓變送器、壓力變送器、熱電阻、流量積算儀組成?装迮c差壓變送器組合采集差壓信號(hào),壓力變送器采集壓力信號(hào)與熱電阻采集溫度信號(hào)組合用于溫壓補(bǔ)償,經(jīng)計(jì)算后在流量積算儀中顯示。
   兩塊孔板可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要串聯(lián)、并聯(lián)測(cè)量,但同一時(shí)刻只用一塊孔板的數(shù)值用于貿(mào)易結(jié)算。當(dāng)在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)兩塊孔板有較大的偏差時(shí),操作人員會(huì)及時(shí)查看歷史趨勢(shì),根據(jù)工藝判斷查找出有流量突的一臺(tái),及時(shí)送第三方單位進(jìn)行檢定。
這種采用雙孔板的計(jì)量方式,雖然在項(xiàng)目建設(shè)初期投入費(fèi)用高一些,但是如果有偏差出現(xiàn)而未及時(shí)進(jìn)行干預(yù),會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。
孔板流量計(jì)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖
   孔板原理如圖2 所示。根據(jù)伯努利方程,流體在管道中流動(dòng),當(dāng)接近阻攔處時(shí),有一部分流體的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能,在孔板的前入口端面壓力增加; 當(dāng)經(jīng)過節(jié)流元件時(shí),流體逐漸收縮,流速升高,壓力最小,所以在孔板上下游兩側(cè)產(chǎn)生壓力差,流量越大,壓差就越大,孔板即是通過測(cè)量壓差來體現(xiàn)流量大小。其基本公式如下:

孔板流量計(jì)原理圖
1. 2 溫壓補(bǔ)償
   由于氣體可以壓縮,隨著壓力、溫度的變化,體積也相應(yīng)地發(fā)生變化,因此需將工況下的氣體流量換算成標(biāo)況下的體積流量進(jìn)行計(jì)量,即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物理大氣壓( 0. 101 325 MPa) 、0 ℃( 273. 15 K) 時(shí)的流量,進(jìn)行溫壓補(bǔ)償,公式如下:

1. 3 流量積算儀
   流量積算儀采用浙大中控的 U6-200,IO 模塊能夠處理多種數(shù)據(jù)類型,4 ~20 mA、1 ~5 V、歐姆、開關(guān)量和脈沖量輸入以及模擬量、開關(guān)量輸出等,還能夠?qū)崿F(xiàn)流量溫壓補(bǔ)償及流量的分段計(jì)量。根據(jù)合同條款規(guī)定,在程序內(nèi)設(shè)置流量分段值,可自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表。操作人員只需要選擇要打印的報(bào)表日期,及日?qǐng)?bào)或月報(bào)即可,不能人為進(jìn)行修改任何數(shù)據(jù)。
2 雙孔板安裝和使用
   儀表的安裝是儀表運(yùn)行的重要部分,孔板對(duì)安裝的要求尤其高,它直接影響計(jì)量的誤差。雙孔板的安裝與單個(gè)孔板相比,要求更加嚴(yán)格。
2. 1 孔板安裝方向
   孔板上下端面裝反,流量會(huì)比實(shí)際流量低,在安裝初期應(yīng)檢查管道流向,在孔板上也有 箭頭標(biāo)識(shí),箭頭的方向要與介質(zhì)流向一致。在取壓口附近標(biāo)有“+”的一端應(yīng)與流體上游管段連接,標(biāo)有“-”的一端應(yīng)與流體下游管段連接。
2. 2 中心線
   孔板的中心、法蘭中心、管道中心應(yīng)在同一軸線上。
2. 3 直管段長(zhǎng)度
   GB / T 2624. 2-2006 表 3( 無流動(dòng)調(diào)整器情況下孔板與管徑之間所需的直管段) 中對(duì)不同情況下孔板直管段做了詳細(xì)分類,在本項(xiàng)目中,采用兩塊孔板 A 和B,由于兩塊孔板上游側(cè)存在的阻流件不同,所以直管段要求也不相同。
   根據(jù)孔板計(jì)算書得出 β 值為 0. 375 72,A 孔板的上游側(cè)為一個(gè)全孔球閥和一個(gè)三通,需要 12D 的直管段; B 孔板的流體質(zhì)量較差,在其上游側(cè)有一個(gè)截止閥和一個(gè) 90°彎頭,一個(gè)三通,共需要 28D 的直管段。由于現(xiàn)場(chǎng)安裝空間有限,不能滿足 28D 的直管段要求,為了能夠?qū)崿F(xiàn)較好的流體質(zhì)量,使測(cè)量滿足精度要求,因此在孔板前面采用整流器。整流器安裝如圖3 所示,采用 DANIEL 整流器后,直管段要求從 28D 變成 17D,解決了現(xiàn)場(chǎng)安裝空間不足的問題 。
孔板流量計(jì)整流器安裝示意圖
3 計(jì)量系統(tǒng)模式選擇
   雙孔板計(jì)量與單孔板計(jì)量的不同是選擇的檢測(cè)元件數(shù)量增加一倍,所以除了需要滿足精度要求外,成本及第三方鑒定也是需要著重考慮的問題。
   計(jì)量系統(tǒng)的整個(gè)環(huán)節(jié)沒有人工參與,僅僅是利用變送器、熱電阻等相關(guān)設(shè)備實(shí)時(shí)檢測(cè)所涉及的各參數(shù),通過預(yù)設(shè)在流量積算儀軟件的公式或在 PLC 中編程來計(jì)算流量。隨著技術(shù)的發(fā)展,差壓流量計(jì)的計(jì)量方法眾多,主要可分為以下兩種模式: 檢測(cè)元件+PLC+HMI,檢測(cè)元件+流量積算儀+工控機(jī)。
   檢測(cè)元件可以分為多參量智能變送器與單參變送器。多參量變送器通過一個(gè)檢測(cè)器將溫度,壓力,差壓同時(shí)檢測(cè),并在表頭進(jìn)行顯示。一般應(yīng)用于沒有分段計(jì)量的模式,結(jié)算的依據(jù)僅僅是流量的累積值,每月約定某一時(shí)間甲乙雙方共同讀取數(shù)值。優(yōu)點(diǎn)是第三方鑒定簡(jiǎn)單方便,變送器可以單獨(dú)校驗(yàn),也可以隨流量計(jì)一起校驗(yàn); 缺點(diǎn)是變送器本身沒有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能,數(shù)據(jù)則需要送到 HMI 中進(jìn)行存儲(chǔ),而且累積流量需要將通信協(xié)議由 Modbus485 轉(zhuǎn)換成 Modbus TCP/IP 后傳輸給HMI,硬件成本會(huì)相應(yīng)增加,且數(shù)據(jù)容易丟失。因此,在本項(xiàng)目中沒有采用多參量變送器。
3. 1 檢測(cè)元件+PLC+工控機(jī)
   檢測(cè)元件將現(xiàn)場(chǎng)壓力、差壓、溫度等信號(hào)送入流量計(jì) PLC 的 AI 模塊,通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后,在 PLC 內(nèi)進(jìn)行編程后計(jì)算出氫氣瞬時(shí)流量、累積流量,再通過 HMI 進(jìn)行顯示。
   這種計(jì)量方式是屬于目前普遍采用的模式,由于溫壓補(bǔ)償是由人工在 PLC 中編程實(shí)現(xiàn),采用簡(jiǎn)化版溫壓補(bǔ)償公式,有些參數(shù)并沒有在公式中體現(xiàn),這些參數(shù)會(huì)對(duì)計(jì)量精度有一些影響。這種模式采用硬件較多,人工參與度較大,可靠性相對(duì)較差,信任度較低; 并且計(jì)量系統(tǒng)需要第三方進(jìn)行鑒定。
3. 2 檢測(cè)元件+流量積算儀+工控機(jī)
   檢測(cè)元件采集到壓力、差壓、溫度后,輸入到流量積算儀數(shù)據(jù)采集卡,由流量積算儀內(nèi)部軟件進(jìn)行溫壓補(bǔ)償后,計(jì)算得出氫氣的瞬時(shí)流量、累積流量等信號(hào)。流量積算儀的計(jì)算軟件是固化在其 CPU 中,內(nèi)部程序無法人工更改,操作人員只需在其自帶的觸摸屏上設(shè)置相關(guān)參數(shù),操作簡(jiǎn)單方便。在流量計(jì)算時(shí),會(huì)比在 PLC 人工開發(fā)程序精度高很多,整個(gè)系統(tǒng)的可靠性也提高很多。
   采用流量積算儀的優(yōu)點(diǎn)在于它除了能夠進(jìn)行流量計(jì)算、溫壓補(bǔ)償以外,還能夠?qū)崿F(xiàn)流量的分段計(jì)量,自動(dòng)生成日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表,減少了在工控機(jī)上人工編程實(shí)現(xiàn)分段計(jì)量所產(chǎn)生的誤差。與傳統(tǒng)的計(jì)量模式相比較,流量計(jì)算及報(bào)表的生成都是在流量積算儀上實(shí)現(xiàn)的,也避免了在 PLC 上編程,工控機(jī)上顯示時(shí)兩設(shè)備時(shí)鐘不同步造成數(shù)據(jù)有差異的問題。隨著自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展,流量積算儀的功能也日益增強(qiáng),除了能夠?qū)崿F(xiàn)流量的相關(guān)數(shù)據(jù)處理外,還能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的控制功能,適用于需要計(jì)量且控制回路不多的現(xiàn)場(chǎng)。
4 雙孔板偏差計(jì)算
孔板流量計(jì)流量曲線圖
如圖4 所示為孔板運(yùn)行曲線,12 h 內(nèi)平均偏差為50.25Nm3,由此可以推算出一年的偏差約為440 190 Nm3。
由圖 4 可以看出如果兩塊孔板偏差高出實(shí)際生產(chǎn)需求值時(shí),會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,需要及時(shí)查找原因,解決問題 。
圖 4 流量曲線圖
5 帶溫壓補(bǔ)償孔板流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用
5. 1 帶溫壓補(bǔ)償孔板流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
1) 孔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;
2) 孔板屬于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,得到國際組織的認(rèn)
可,可以采用幾何測(cè)量法,不需要實(shí)流標(biāo)定;
3) 孔板的壓損相對(duì)較小;
4) 可以與不同廠家的變送器配合使用;
5) 兩塊孔板的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)發(fā)現(xiàn)流量偏差很大時(shí),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題 ,避免了經(jīng)濟(jì)損失。
5. 2 帶溫壓補(bǔ)償孔板流量計(jì)的存在的問題
1) 孔板的精度在流量計(jì)中屬于中等水平,很多因素都能影響其精度,在流量小于其量程 30% 時(shí),尤為突出;
2) 壓力損失大;
3) 測(cè)量范圍窄,量程比小;
4) 有較長(zhǎng)的直管段長(zhǎng)度要求,要求安裝有足夠的空間;
5) 孔板以內(nèi)孔銳角線來保證精度,對(duì)于腐蝕、磨損、結(jié)垢、臟污敏感,長(zhǎng)期使用精度難以保證,需每年拆下強(qiáng)檢一次;
6) 采用法蘭連接,易產(chǎn)生跑、冒、滴、漏問題,大大增加了維護(hù)工作量;
7) 帶溫壓補(bǔ)償孔板流量計(jì)在計(jì)量時(shí)需與客戶協(xié)商結(jié)算方法,以免引起異議;
8) 成本增加,維護(hù)量增加。
6 總結(jié)
由于計(jì)量站一般為無人值守站,日常維護(hù)帶來一定的難度,所以在設(shè)計(jì)計(jì)量方案時(shí)要充分考慮操作、維護(hù)的簡(jiǎn)要性,操作簡(jiǎn)單,維護(hù)方便,而且要非常可靠,所以雙孔板能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的目的。帶溫壓補(bǔ)償孔板流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中并不多見,主要其成本提高而不被廣泛采用。但在貿(mào)易結(jié)算中,最重要的一條原則就是保證計(jì)量精度,無論偏差是正值還是負(fù)值,對(duì)買賣雙方來說都是不公平的,所以兩塊孔板偏差較大時(shí),應(yīng)及時(shí)分析原因,解決問題,避免造成雙方的經(jīng)濟(jì)損失。雖然一次性投入成本較高,但從長(zhǎng)期、穩(wěn)定的運(yùn)行角度來考慮,會(huì)比單孔板更有效率 。

以上內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系即刪除!

下篇文章:淺談儀表選型與應(yīng)用 上篇文章轉(zhuǎn)子流量計(jì)的應(yīng)用
 版權(quán)所有:江蘇省蘇科儀表有限公司       技術(shù)支持│易品網(wǎng)絡(luò)
溫度儀表事業(yè)部    壓力儀表事業(yè)部   流量?jī)x表事業(yè)部  校驗(yàn)儀表事業(yè)部   顯示儀表事業(yè)部   變送器儀表事業(yè)部   電線電纜事業(yè)部