摘要:文章通過(guo)對比主流氫氣(qi)流量計 的測量(liàng)原理,分析流量(liang)計在測量介質(zhì)爲氫氣時産🏃🏻生(sheng)的誤差原因,有(you)針對性的提出(chu)合理的解決方(fang)案🆚,提高🔅氫氣計(jì)量精度⁉️。
0引言
　　氫(qīng)氣具有能量密(mi)度高.熱轉化效(xiào)率高、無污染,故(gù)氫能的發展前(qian)🈲景十分光明,受(shòu)到了各行各業(ye)的廣泛關注和(he)應用,例如用于(yú)高能燃料、石化(huà)工業原料、冶金(jin)工業還原劑及(jí)金屬高溫加工(gōng)中的保護氣等(deng)。氫氣既是石油(you)煉制和‼️石油化(huà)工🙇🏻的副産品,又(yòu)是石油煉制和(he)石油化工加氫(qing)工👨‍❤️‍👨藝過程的重(zhòng)‼️要原料資源⚽。當(dāng)前重質原油🐕、高(gāo)含硫原油對💜石(shi)油煉化公司的(de)渣油加氫及👌加(jiā)氫裂化的裝置(zhi)處理能💰力不斷(duan)提高,在🛀油品市(shì)場對質量的不(bu)斷升級要求下(xià)🈲，進👉一步推動高(gāo)耗氫的🌈加氫裝(zhuāng)置全面發展,使(shi)得煉化公司對(dui)氫氣的需求量(liang)和品質逐年提(ti)升,氫氣的生産(chan)管理逐漸成爲(wèi)影響💚煉油廠效(xiao)益的主要因素(sù)之-凹。
1流量計的(de)選擇及計量誤(wu)差分析
　　由于氫(qing)氣在元素周期(qi)表中分子量最(zuì)小，密度低,要準(zhǔn)确計㊙️量就非常(chang)不容易。要正确(què)的選擇達到計(ji)量要求的流☁️量(liàng)計,不僅要熟悉(xī)各種流量計的(de)結構原理,還應(yīng)根據實際使用(yòng)情況考慮以下(xia)幾個方面:流量(liang)計的性🤞能、測量(liàng)介質的特性、現(xian)場安裝要求環(huan)境因素、流量計(jì)的價格。才能🔞選(xuan)取合适的流量(liang)計進行⛷️氫氣計(ji)量。
1.1節流式流量(liang)計
　　節流式流量(liang)計是一種典型(xíng)的 差壓式流量(liàng)計 ,是目前工業(ye)生産中用來測(ce)量氣體、液體和(he)蒸氣流🐆量的最(zuì)常用的一種流(liu)量儀表D。由安裝(zhuāng)在管道中的節(jie)流件和測量差(cha)壓并顯示流量(liang)的 差壓變送器(qì) 組成。優點在于(yú):(1)結構簡單,安裝(zhuāng)方便,工作可靠(kao),成本低,能🛀滿足(zú)工⭕程測量的需(xu)要。(2)使用曆史長(zhǎng),有豐富的❤️、可靠(kao)🌈的實驗數✍️據,設(shè)計加工标準化(huà),不需要進行實(shí)🌂際标定,也能在(zai)已知的不确定(dìng)的範圍内進行(háng)流量測量凹。
　　以(yǐ)節流式流量計(jì)應用最廣泛的(de)标準件一标準(zhǔn)孔闆爲例,在設(she)計計算時,需要(yào)提供測量介質(zhi)氫氣的工況壓(ya)力.工況🏃‍♂️溫度🈲、最(zuì)大流量、最小流(liú)量、常用流量、介(jiè)質粘度值、密度(du)值等🆚參數,而實(shí)際工💔況與設計(jì)工♋況發生變化(hua),一-般做法是進(jìn)行溫度壓力補(bu)償進行🏃🏻‍♂️校正。氣(qi)體節流式流量(liàng)計補償公式:

　　式(shi)中:V實爲實際工(gōng)況的介質标況(kuang)體積流量(Nm3/h);V設爲(wèi)設計工況的介(jie)質标況體積流(liu)量Nm/h);P矢爲設計工(gōng)況的介質密度(dù)(kg/m3);ρ設爲設計工況(kuàng)的介質密度(kg/m3);ρ實(shí)爲實際工況❗的(de)介質絕對壓力(li)(MPa);ρ實爲設計工況(kuàng)的介質絕對壓(yā)力(MPa);T實爲實際工(gōng)況的介質溫度(dù)(K);T設🆚爲設計工況(kuàng)的介質溫度(K)。
　　由(you)(1)式得,實際測量(liàng)必須對測量流(liú)量值進行溫度(dù)壓力🈲補償,否則(ze)直接影響節流(liú)式流量計的準(zhun)确性。
　　但即便經(jing)過溫度壓力補(bu)償後的流量值(zhí),其應用也👅不理(li)想，主要表現在(zài):(1)量程比小,測量(liang)準确度不高,一(yī)般爲3%。(2)節流件在(zài)設計計算時介(jiè)質參數是固定(dìng)值,在實際使用(yòng)的介質參數卻(que)因與設計值不(bú)同,而形成較大(da)的差異,數據可(kě)信度不高。(3)在被(bei)測氣體組份發(fā)🚶‍♀️生變化，實際密(mi)度偏離設🐅計密(mì)度,而産生流量(liang)測量👨‍❤️‍👨誤差。
上述(shù)因素都直接影(ying)響到流量計的(de)準确性,實際應(ying)用是達不到計(ji)量精度要求的(de)。
1.2速度式流量計(ji)
　　速度式流量計(ji)是基于與流體(ti)流速有關的各(gè)種物理現象,儀(yi)表的輸出與流(liu)速有确定的關(guān)系，即可知流體(ti)的體積流量。常(chang)用氣體計量的(de)流量計有: 渦輪(lun)流量計 、旋進式(shì) 渦輪流量計 、 旋(xuan)進式漩渦流量(liàng)計 . 超聲波流量(liang)計 等。渦輪流量(liàng)計因有機械轉(zhuan)動部件,且渦輪(lun)轉速高,維修💁量(liang)大而應用逐漸(jian)減少。漩渦流量(liàng)計也因爲介質(zhi)組份.溫度和壓(ya)力補償等等因(yīn)素影響，應用效(xiào)果也不理想,其(qi)測量精度也基(jī)本不能滿足計(jì)量的要求。
　　旋進(jin)式漩渦流量計(ji)和旋進式渦輪(lún)流量計具有信(xìn)号強、低流速特(tè)性好的優勢,測(cè)量氫氣工況流(liu)量的同時還能(neng)測量工況溫度(dù)和壓力,直接采(cai)集溫度和壓力(lì)信㊙️号,在流量計(jì)内進行溫度壓(yā)力補償轉換爲(wèi)标況流量☂️。相關(guan)數據不僅可就(jiu)地指示還能通(tong)過(4~20)mA模🧡拟信号和(he)RS485通訊到DCS機櫃室(shì)進行顯示和積(jī)算。在量程範圍(wéi)的20%~80%可以㊙️正常工(gong)作,但在實際使(shi)用中還是有很(hěn)多因素制約着(zhe)流♻️量計的準确(què)度，如流量計是(shi)用壓縮🌈空氣進(jìn)行的檢定‼️,用于(yú)溫度壓力補償(cháng)測量的傳感器(qì)的檢👄定則被忽(hu)視，使用中的雜(zá)質和含水的影(yǐng)響，低流量的小(xiǎo)信🔴号切除等問(wen)題，高流量下的(de)共振📧問題等,都(dōu)使無故障運行(háng)周👨‍❤️‍👨期得不到保(bǎo)障，最終應用效(xiao)🐕果也不理想。
超(chāo)聲波流量計因(yin)氫氣密度小的(de)原因,測量精度(dù)不能滿🐉足🌏要求(qiú)🐆而應用較少。
1.3質(zhi)量流量計
　　質量(liàng)流量計有直接(jiē)式和間接式二(er)種,本文隻讨論(lùn)科裏奧利質🤞量(liàng)流量計。科裏奧(ào)利質量流量計(jì)是利用流🏃動的(de)介質與振蕩管(guan)之間的相互作(zuò)用而産生♌的科(ke)氏力,使振蕩管(guan)出入口安裝的(de)檢測線圈檢測(ce)産生的相位差(chà)來直👈接測量質(zhi)🐉量流量的儀表(biǎo)。一般由振動管(guǎn)與轉換器組成(cheng),振動管(測量管(guǎn)道)是敏感器件(jiàn),有U形、S2形、環形、直(zhi)管形及螺旋形(xing)等幾種形狀凹(ao)。
質量流量計不(bú)僅可直接測量(liang)通過流量計的(de)介質😄質量,還🤟可(ke)測量介質的密(mì)度溫度,具有測(cè)量精度高,受介(jiè)💁質物性影響小(xiao)，無上下遊直管(guan)段的優點,輸出(chū)信号多樣,在能(néng)源、石油化工産(chǎn)業.化學❗等行業(ye)的應用越來越(yuè)廣,不論是💔氣體(tǐ)還是液體測量(liang),尤其在裝車和(he)貿易交接提供(gong)了非常好的解(jiě)決🐅方案。
　　質量流(liu)量計在測量混(hùn)合氣的氫氣質(zhì)量時,非氫氣🈲的(de)介質所帶來的(de)誤差不容忽視(shì)。在氫氣貿易交(jiao)接中常以純氫(qing)的⭐标況體積數(shù)據結算,若由測(ce)量的質量直接(jie)轉換爲純氫标(biao)況體積,将産生(sheng)超出氣體貿易(yì)交接的🐇質量流(liú)量計精度的計(ji)量誤差,以氫氣(qi)1氮氣體積比爲(wèi)例，氫氣體積濃(nong)度每降低0.1%,純氫(qīng)的質量比數據(ju)将降低💁1.3%,應根據(jù)在線分析數據(jù)及時修正計量(liang)交接修正系數(shù),減少需方經濟(jì)損失。
2應用和建(jian)議
2.1節流式流量(liàng)計在實際使用(yòng)中應關注的事(shì)項
(1)定期排空節(jie)流式流量計的(de)膜盒中積液。
(2)标(biao)定的差壓值對(duì)應的流量量程(cheng)與積算量程設(she)置是否--緻。
(3)定期(qī)修正因氫氣組(zu)份變化對工況(kuang)密度的造成的(de)影響。
2.2速度式流(liu)量計
　　旋進式漩(xuan)渦流量計和旋(xuán)進式渦輪流量(liang)計在離線标定(ding)的同.時,對溫度(du)和壓力變送器(qì)進行檢定校準(zhun)，并将修正值輸(shū)♻️入積算放大器(qì)中。因氫氣質量(liàng)小，需合理設🐆置(zhi)零點切除值，避(bi)免無流量有幹(gan)擾小流量和切(qie)除值過大而小(xiao)流量缺失計量(liang)的發生。增加現(xian)場維護,定期對(dui)機械運轉軸承(chéng)加油,減小渦輪(lún)始動✊的系統誤(wù)差。
2.3質量流量計(jì)
　　在實際應用中(zhōng),必須及時零點(diǎn)标定操作,以消(xiāo)除環🌈境🔅溫度變(biàn)🈲化和安裝産生(sheng)的管線應力,消(xiāo)除零點漂移。另(lìng)外還需要定期(qī)計量比對核查(cha),計量數據偏小(xiao)就要考慮旁路(lù)閥内漏的影響(xiang)，其必須研磨打(dǎ)壓測試閥門的(de)密封性直至更(gèng)換。貿🔞易交接的(de)氫氣質量🐆流量(liàng)計,應根據在線(xiàn)或離線氣體分(fen)析儀測量的體(ti)積百分比和組(zǔ)成,折算純氫質(zhì)量比進行修正(zhèng),再換㊙️算成标況(kuàng)體積進行貿易(yì)計量結算㊙️。
3結語(yǔ)
　　氫氣計量在實(shi)際使用中,應根(gen)據對計量精度(du)的要求,本着經(jing)濟合理的原則(ze),選用流量計,對(dui)裝置内部⁉️物料(liao)供需的企業内(nèi)🏃🏻‍♂️部計🛀量,可采用(yong)一體化溫度壓(yā)力補償㊙️的标準(zhǔn)噴嘴流🌈量計,現(xiàn)場分析氫氣組(zǔ)成,定期修正密(mì)度系數,降低計(ji)量誤⛱️差;對貿易(yì)交接計量的氫(qing)氣流量計。

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