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旋進式渦街流量計在氫計量中的應用

2021-09-07

旋進式渦流流量計在氫計量中的應用

一、選擇測量方法

氫分子量小,密度低,是一種難以準確測量的工業氣體。目前,根據氫壓和工藝管徑的不同,選用的計量儀表主要有熱質量流量計、渦街流量計、孔板流量計等。本廠生產工藝造成外輸氫氣管線壓力偏低,先后采用了差壓式流量計(孔板和普洛巴)、渦街流量計等,實際使用效果不理想。zui后雙方只有協商解決,流量計測量數據僅供參考。孔板流量計、渦街流量計和科氏力質量流量計,對低壓氫流量測量有一定要求,并考慮了熱式質量流量計的選擇,同時也在不斷地學習中提高對低壓氫流量測量的認識,但該流量計的工作原理決定了對氫氣中的水分有嚴格要求。而此時正是有一家氯堿企業為周邊用戶供應氯氣用的一家知名品牌熱質流量計,引起計量糾紛。熱式質量流量計并不能保證氫氣干燥裝置始終正常運行,因此質量流量計是沒有考慮的。經反復研究、論證,決定嘗試采用一種廣泛應用于天然氣行業的旋渦式流量計進行氫氣流量測量,該流量計具有信號強、流速小等優點。并能同時測量氫氣工況流量、溫度、壓力,并自動將溫壓補償轉換為標況流量。全部數據可就地顯示,也可通過RS485通信傳輸到控制室。

二、測試原理和優點

流型傳感器的流型與文丘里管相似。一組螺旋導流葉片安裝在入口側,當流體進入流量傳感器時,導流葉片會對流體產生劇烈的渦流。液體進入擴散段后,旋渦受到回流的作用,開始二次旋轉,形成了陀螺式旋渦進動現象。進動頻率與流量大小成正比,不受流體物理性質和密度的影響,檢測裝置測量出流體的二次旋轉進動頻率在較大的流量范圍內可以得到良好的線性度。通過前置放大器放大、濾波、成形,得到與流速成正比的脈沖信號,再與溫度、壓力等檢測信號一起送到微處理器進行積算處理,zui后在LCD顯示屏上顯示測量結果(瞬時流量、累積流量和溫度壓力數據)。下面是它的工作示意圖:

旋流式流量計和渦街流量計均屬于流體振動型流量計,旋流式流量計有如下的優點。

1產生的旋渦信號比渦街流量計強,所以下限雷諾數較低。在測定氣體流量時,下限流速度可低至(1.5~2)毫秒。

2由于流量計的旋渦信號比渦街流量計強,受上游阻流件的影響較小,所以對上游直管段的長度要求要短得多。

3儀表系數K比渦街流量計大1~2倍。

三、.使用情況和改善情況。

旋流式渦流流量計應用后,運行較穩定的測量數據與工藝計算的理論數據基本一致。但是,由于現場環境的干擾因素較多,在應用中也出現了一些問題,通過改進措施,解決了這些問題。

1根據流量范圍選擇合適的量程儀表。

在流量計常工作在小流量附近時,難以保證計量的準確性。要使流量計的使用性能達到zui佳,須保證在量程范圍的百分之20~百分之80范圍內比較合適。使用者提供的流量范圍通常是標況流量,但生產廠家提供的量程范圍卻是工況流量,需要根據工作壓力、工作溫度和當地實際大氣壓進行換算,以便選擇合適的流量計。

2在停止運行期間流量計顯示流量問題。

曾經有用戶反映流量計在停機期間仍有流量顯示的問題,通過查看DCS中控室DCS的歷史趨勢,分析認為:①DCS曲線有矩形波,判斷為振動引起,一般顯示為(200~300)m3/h左右,而DN200流量計下限為360m/h,通過調整小信號量,將300m3/h以下的全部切除。經過改進,運行情況良好。

3含氫對流量計的影響。

試驗結果表明,旋進式渦流流量計對氫的含水量也有一定的要求,若較高則會出現儀表示值嚴重失真。需要工藝人員加強對氫氣干燥處理的監控。

4小信號切除值的設定問題。

設定小信號截止量是根據現場實際情況確定儀表的起始流量。若小信號截取值設置得太大,則儀表的起始流量也會相應大,造成在小流量時不進行計量:如果小信號切除值設定得太小,則儀表的靈敏度相應提高,工藝管道的一些弱振動或電干擾就有可能導致在沒有氣體通過的情況下流量計開始工作,造成流量“無中生有”,引起不必要的爭議。根據DCS系統的歷史趨勢曲線,我廠選擇了適當的小信號切除值。在防止現場干擾的同時,保證流量計的正常測量。

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