0 引言(yan)
   天然(ran)氣制(zhi)氫生(sheng)産工(gong)藝是(shi)以天(tian)然氣(qi)爲原(yuan)料生(sheng)産氫(qing)氣，與(yu)水蒸(zheng)汽進(jin)行重(zhong)整反(fan)應，得(de)氫氣(qi)産品(pin)，然後(hou)通過(guo)☔管道(dao)🔴輸送(song)給客(ke)戶。氫(qing)氣相(xiang)比其(qi)他氣(qi)體，價(jia)格偏(pian)貴，因(yin)此氫(qing)氣計(ji)量的(de)準确(que)性不(bu)僅關(guan)系着(zhe)供需(xu)雙方(fang)進行(hang)公平(ping)的貿(mao)易結(jie)算，還(hai)關系(xi)到成(cheng)本控(kong)制，因(yin)此整(zheng)個計(ji)😄量系(xi)統受(shou)到🔴各(ge)方的(de)高度(du)重視(shi)。帶溫(wen)壓補(bu)償孔(kong)闆流(liu)量計(ji)在氫(qing)氣計(ji)量中(zhong)的應(ying)用
1 系(xi)統方(fang)案
   如(ru)圖 1 所(suo)示，整(zheng)個計(ji)量系(xi)統由(you)雙孔(kong)闆、 差(cha)壓變(bian)送器(qi) 、 壓力(li)變送(song)器 、 熱(re)電阻(zu) 、流量(liang)積算(suan)儀組(zu)成。孔(kong)闆與(yu)差壓(ya)變送(song)器組(zu)合采(cai)集差(cha)壓信(xin)号，壓(ya)⁉️力變(bian)送器(qi)采集(ji)壓力(li)信号(hao)與熱(re)電阻(zu)采集(ji)🍓溫度(du)🧡信号(hao)組合(he)用于(yu)溫壓(ya)⛷️補償(chang)，經計(ji)算後(hou)在流(liu)量積(ji)算儀(yi)中🏃‍♀️顯(xian)示。
   兩(liang)塊孔(kong)闆可(ke)根據(ju)實際(ji)生産(chan)需要(yao)串聯(lian)、并聯(lian)測量(liang)，但同(tong)✉️一時(shi)💋刻隻(zhi)用一(yi)塊孔(kong)闆的(de)數值(zhi)用于(yu)貿易(yi)結算(suan)。當☎️在(zai)運行(hang)過程(cheng)中發(fa)現兩(liang)塊孔(kong)闆有(you)較大(da)的偏(pian)差時(shi)，操作(zuo)人員(yuan)會及(ji)時查(cha)看曆(li)史趨(qu)勢，根(gen)據工(gong)藝判(pan)斷查(cha)找出(chu)有流(liu)量突(tu)的一(yi)台👉，及(ji)時送(song)第三(san)方單(dan)位進(jin)行檢(jian)定🧡。
這(zhe)種采(cai)用雙(shuang)孔闆(pan)的計(ji)量方(fang)式，雖(sui)然在(zai)項目(mu)建設(she)初期(qi)投入(ru)費用(yong)高一(yi)些，但(dan)是如(ru)果有(you)偏差(cha)出現(xian)而未(wei)及時(shi)進行(hang)幹預(yu)，會造(zao)成很(hen)大的(de)經濟(ji)損失(shi)。

   孔闆(pan)原理(li)如圖(tu)2 所示(shi)。根據(ju)伯努(nu)利方(fang)程，流(liu)體在(zai)管道(dao)中流(liu)動，當(dang)接近(jin)阻攔(lan)處時(shi)，有一(yi)部分(fen)流體(ti)的勢(shi)能轉(zhuan)換成(cheng)❤️動能(neng)，在孔(kong)闆的(de)前入(ru)口端(duan)面壓(ya)力增(zeng)加; 當(dang)經過(guo)⛷️節流(liu)元件(jian)時，流(liu)體逐(zhu)漸🔞收(shou)縮，流(liu)速升(sheng)高，壓(ya)力最(zui)小，所(suo)以在(zai)孔闆(pan)上下(xia)遊兩(liang)側産(chan)生壓(ya)力差(cha)，流量(liang)🔴越大(da)，壓差(cha)就越(yue)大，孔(kong)闆即(ji)是通(tong)過測(ce)量壓(ya)差來(lai)體現(xian)流量(liang)大小(xiao)。其基(ji)本公(gong)式如(ru)🈲下:


1． 2 溫(wen)壓補(bu)償
   由(you)于氣(qi)體可(ke)以壓(ya)縮，随(sui)着壓(ya)力、溫(wen)度的(de)變化(hua)，體積(ji)也相(xiang)應地(di)發生(sheng)✉️變化(hua)，因此(ci)需将(jiang)工況(kuang)下的(de)氣體(ti)流量(liang)換算(suan)成标(biao)況下(xia)的🙇🏻體(ti)積流(liu)量進(jin)行計(ji)量，即(ji)标準(zhun)狀态(tai)下 1 個(ge)标準(zhun)物理(li)大氣(qi)壓( 0． 101 325 MPa) 、0 ℃( 273． 15 K) 時(shi)✂️的流(liu)量❓，進(jin)行溫(wen)壓補(bu)償，公(gong)式如(ru)下:

1． 3 流(liu)量積(ji)算儀(yi)
   流量(liang)積算(suan)儀采(cai)用浙(zhe)大中(zhong)控的(de) U6-200，IO 模塊(kuai)能夠(gou)處理(li)多種(zhong)數據(ju)類型(xing)，4 ～20 mA、1 ～5 V、歐姆(mu)、開關(guan)量和(he)脈沖(chong)量輸(shu)入以(yi)及模(mo)拟量(liang)👣、開關(guan)量輸(shu)出等(deng)，還能(neng)夠實(shi)🔴現流(liu)量溫(wen)壓補(bu)償及(ji)流量(liang)的分(fen)段計(ji)量。根(gen)據合(he)同條(tiao)款規(gui)定，在(zai)程序(xu)内設(she)置流(liu)量分(fen)段值(zhi)，可自(zi)動生(sheng)成日(ri)報表(biao)、月報(bao)表。操(cao)作人(ren)員隻(zhi)📞需要(yao)選擇(ze)要打(da)印的(de)報表(biao)🌂日期(qi)，及日(ri)報或(huo)月報(bao)即可(ke)♍，不能(neng)人爲(wei)進行(hang)🚶‍♀️修改(gai)任何(he)數據(ju)。
2 雙孔(kong)闆安(an)裝和(he)使用(yong)
   儀表(biao)的安(an)裝是(shi)儀表(biao)運行(hang)的重(zhong)要部(bu)分，孔(kong)闆對(dui)安裝(zhuang)🏃‍♀️的要(yao)求尤(you)🈲其高(gao)，它直(zhi)接影(ying)響計(ji)量的(de)誤差(cha)。雙孔(kong)闆的(de)安裝(zhuang)與單(dan)個孔(kong)闆相(xiang)比，要(yao)求更(geng)加嚴(yan)格。
2． 1 孔(kong)闆安(an)裝方(fang)向
   孔(kong)闆上(shang)下端(duan)面裝(zhuang)反，流(liu)量會(hui)比實(shi)際流(liu)量低(di)，在安(an)裝初(chu)期應(ying)檢查(cha)☀️管道(dao)流向(xiang)，在孔(kong)闆上(shang)也有(you) 箭頭(tou)标識(shi)，箭頭(tou)的方(fang)向⚽要(yao)與🔞介(jie)質流(liu)向一(yi)緻。在(zai)取壓(ya)口附(fu)近标(biao)有“+”的(de)一端(duan)應與(yu)流體(ti)上遊(you)管段(duan)連接(jie)，标有(you)“－”的一(yi)端應(ying)與流(liu)體下(xia)遊管(guan)段連(lian)接💰。
2． 2 中(zhong)心線(xian)
   孔闆(pan)的中(zhong)心、法(fa)蘭中(zhong)心、管(guan)道中(zhong)心應(ying)在同(tong)一軸(zhou)線上(shang)🌐。
2． 3 直管(guan)段長(zhang)度
   GB / T 2624． 2-2006 表(biao) 3( 無流(liu)動調(diao)整器(qi)情況(kuang)下孔(kong)闆與(yu)管徑(jing)之間(jian)所需(xu)的直(zhi)管段(duan)) 中對(dui)不同(tong)情況(kuang)下孔(kong)闆直(zhi)管段(duan)做了(le)詳細(xi)分🌈類(lei)，在本(ben)項目(mu)中，采(cai)用兩(liang)塊孔(kong)闆 A 和(he)B，由于(yu)兩塊(kuai)孔闆(pan)上遊(you)側存(cun)在的(de)阻流(liu)件不(bu)同，所(suo)以直(zhi)管段(duan)要求(qiu)也不(bu)相🤟同(tong)。
   根據(ju)孔闆(pan)計算(suan)書得(de)出 β 值(zhi)爲 0． 375 72，A 孔(kong)闆的(de)上遊(you)側爲(wei)一個(ge)全孔(kong)球閥(fa)和一(yi)個三(san)通，需(xu)要 12D 的(de)直管(guan)段; B 孔(kong)闆的(de)流體(ti)質量(liang)較差(cha)，在其(qi)上遊(you)💛側有(you)一個(ge)截止(zhi)閥和(he)一個(ge) 90°彎頭(tou)，一個(ge)三通(tong)，共需(xu)要 28D 的(de)直管(guan)段。由(you)于現(xian)場安(an)裝空(kong)間有(you)限，不(bu)能滿(man)足 28D 的(de)直管(guan)段要(yao)求，爲(wei)了能(neng)夠實(shi)💯現較(jiao)好的(de)🍓流體(ti)質量(liang)，使測(ce)量滿(man)足精(jing)度要(yao)求，因(yin)此在(zai)孔闆(pan)前面(mian)采用(yong)整流(liu)器。整(zheng)流器(qi)安裝(zhuang)如圖(tu)3 所示(shi)，采用(yong) DANIEL 整流(liu)器後(hou)，直管(guan)段要(yao)求從(cong) 28D 變成(cheng) 17D，解決(jue)了現(xian)場安(an)裝空(kong)間不(bu)足的(de)問❤️題(ti) 。

3 計(ji)量系(xi)統模(mo)式選(xuan)擇
   雙(shuang)孔闆(pan)計量(liang)與單(dan)孔闆(pan)計量(liang)的不(bu)同是(shi)選擇(ze)的檢(jian)測元(yuan)件數(shu)量增(zeng)加一(yi)倍，所(suo)以除(chu)了需(xu)要滿(man)足精(jing)度要(yao)求外(wai)，成本(ben)及😍第(di)三🆚方(fang)鑒定(ding)也是(shi)需要(yao)着重(zhong)考慮(lü)的問(wen)題。
   計(ji)量系(xi)統的(de)整個(ge)環節(jie)沒有(you)人工(gong)參與(yu)，僅僅(jin)是利(li)用🙇🏻變(bian)送器(qi)、熱㊙️電(dian)阻等(deng)相關(guan)設備(bei)實時(shi)檢測(ce)所涉(she)及的(de)各參(can)數🧡，通(tong)過☀️預(yu)設在(zai)流量(liang)積算(suan)儀軟(ruan)件的(de)公式(shi)或在(zai) PLC 中編(bian)程來(lai)計算(suan)流㊙️量(liang)。随着(zhe)技術(shu)的發(fa)展，差(cha)壓流(liu)量計(ji)的計(ji)量方(fang)法衆(zhong)多，主(zhu)要可(ke)分爲(wei)以下(xia)兩種(zhong)模式(shi): 檢測(ce)元件(jian)+PLC+HMI，檢測(ce)元件(jian)+流量(liang)積算(suan)儀+工(gong)控機(ji)。
   檢測(ce)元件(jian)可以(yi)分爲(wei)多參(can)量智(zhi)能變(bian)送器(qi)與單(dan)參變(bian)送器(qi)。多參(can)量變(bian)送器(qi)通過(guo)一個(ge)檢測(ce)器将(jiang)溫度(du)，壓力(li)，差壓(ya)📧同時(shi)📐檢測(ce)，并在(zai)表頭(tou)進行(hang)顯示(shi)。一般(ban)應用(yong)于沒(mei)有分(fen)段計(ji)量的(de)模式(shi)，結算(suan)的依(yi)據僅(jin)僅✏️是(shi)流量(liang)的累(lei)積值(zhi)，每月(yue)😘約定(ding)某一(yi)時間(jian)甲乙(yi)雙方(fang)共同(tong)讀取(qu)數值(zhi)。優點(dian)是第(di)三✔️方(fang)鑒定(ding)簡單(dan)方便(bian)，變送(song)器可(ke)以單(dan)獨校(xiao)驗，也(ye)可以(yi)随流(liu)量計(ji)一起(qi)校驗(yan); 缺點(dian)是變(bian)送器(qi)🏃‍♀️本身(shen)🚶沒有(you)存儲(chu)數據(ju)的功(gong)能，數(shu)☂️據則(ze)需要(yao)送到(dao) HMI 中進(jin)行存(cun)🏃🏻‍♂️儲，而(er)且累(lei)積流(liu)量需(xu)要将(jiang)通信(xin)協議(yi)由 Modbus485 轉(zhuan)🔞換成(cheng) Modbus TCP/IP 後傳(chuan)輸給(gei)HMI，硬件(jian)成本(ben)會相(xiang)應增(zeng)加，且(qie)數據(ju)容易(yi)丢失(shi)。因此(ci)，在本(ben)項目(mu)中沒(mei)有采(cai)用多(duo)參量(liang)變送(song)器。
3． 1 檢(jian)測元(yuan)件+PLC+工(gong)控機(ji)
   檢測(ce)元件(jian)将現(xian)場壓(ya)力、差(cha)壓、溫(wen)度等(deng)信号(hao)送入(ru)流量(liang)計 PLC 的(de) AI 模塊(kuai)👈，通過(guo)數據(ju)轉換(huan)後，在(zai) PLC 内進(jin)行編(bian)程後(hou)計算(suan)🎯出氫(qing)氣瞬(shun)時流(liu)⭐量、累(lei)🧡積流(liu)量，再(zai)通過(guo) HMI 進行(hang)顯示(shi)。
   這種(zhong)計量(liang)方式(shi)是屬(shu)于目(mu)前普(pu)遍采(cai)用的(de)模式(shi)，由于(yu)溫🔅壓(ya)❓補償(chang)是由(you)人工(gong)在 PLC 中(zhong)編程(cheng)實現(xian)，采用(yong)簡化(hua)版溫(wen)壓補(bu)償公(gong)式，有(you)⛱️些參(can)數并(bing)沒有(you)在公(gong)式中(zhong)體現(xian)，這些(xie)參數(shu)會✉️對(dui)計量(liang)⚽精度(du)有一(yi)些影(ying)⛷️響。這(zhe)種☁️模(mo)式采(cai)用硬(ying)件較(jiao)多，人(ren)工參(can)與度(du)較大(da)，可靠(kao)性相(xiang)對較(jiao)差，信(xin)任度(du)較低(di); 并且(qie)計💚量(liang)系統(tong)需要(yao)🙇‍♀️第三(san)方進(jin)行鑒(jian)定。
3． 2 檢(jian)測元(yuan)件+流(liu)量積(ji)算儀(yi)+工控(kong)機
   檢(jian)測元(yuan)件采(cai)集到(dao)壓力(li)、差壓(ya)、溫度(du)後，輸(shu)入到(dao)流量(liang)積🧑🏽‍🤝‍🧑🏻算(suan)儀數(shu)據采(cai)🎯集卡(ka)，由流(liu)量積(ji)算儀(yi)内部(bu)軟件(jian)進行(hang)溫壓(ya)補🛀償(chang)後🏃🏻，計(ji)算🧑🏾‍🤝‍🧑🏼得(de)出氫(qing)氣的(de)瞬時(shi)流量(liang)、累積(ji)流量(liang)等信(xin)号。流(liu)量積(ji)算儀(yi)的計(ji)✉️算軟(ruan)件是(shi)固化(hua)🥰在其(qi) CPU 中，内(nei)部程(cheng)序無(wu)法人(ren)工更(geng)改，操(cao)作人(ren)員❓隻(zhi)需在(zai)其自(zi)帶的(de)觸摸(mo)屏上(shang)設置(zhi)相關(guan)參數(shu)，操🈲作(zuo)簡單(dan)方便(bian)👄。在流(liu)量計(ji)算💃🏻時(shi)，會比(bi)在 PLC 人(ren)✔️工開(kai)發程(cheng)序精(jing)度高(gao)很多(duo)，整個(ge)系統(tong)的可(ke)靠性(xing)也提(ti)高很(hen)多。
   采(cai)用流(liu)量積(ji)算儀(yi)的優(you)點在(zai)于它(ta)除了(le)能夠(gou)進行(hang)流量(liang)計⚽算(suan)、溫☀️壓(ya)補償(chang)以外(wai)，還能(neng)夠實(shi)現流(liu)量的(de)分段(duan)計量(liang)，自動(dong)生成(cheng)日🔱報(bao)表、月(yue)報表(biao)，減少(shao)了在(zai)工控(kong)機上(shang)人工(gong)編程(cheng)實現(xian)分🛀段(duan)計量(liang)所産(chan)生的(de)誤差(cha)。與傳(chuan)統的(de)計✏️量(liang)模式(shi)相✉️比(bi)較，流(liu)量計(ji)算及(ji)報表(biao)的生(sheng)成都(dou)是在(zai)流量(liang)積算(suan)儀上(shang)實現(xian)的，也(ye)避免(mian)了在(zai) PLC 上編(bian)程，工(gong)控機(ji)上顯(xian)示時(shi)兩設(she)備💁時(shi)鍾不(bu)同步(bu)造成(cheng)數據(ju)有差(cha)異的(de)問📞題(ti)。随着(zhe)自動(dong)化技(ji)術快(kuai)速發(fa)展，流(liu)量積(ji)算儀(yi)的功(gong)能也(ye)日益(yi)增強(qiang)，除了(le)能夠(gou)實現(xian)流量(liang)的相(xiang)關數(shu)據處(chu)理外(wai)，還能(neng)夠實(shi)現簡(jian)單的(de)控制(zhi)功能(neng)，适用(yong)于需(xu)要計(ji)量且(qie)控制(zhi)回路(lu)不多(duo)的現(xian)場。
4 雙(shuang)孔闆(pan)偏差(cha)計算(suan)

如圖(tu)4 所示(shi)爲孔(kong)闆運(yun)行曲(qu)線，12 h 内(nei)平均(jun)偏差(cha)爲50．25Nm3，由(you)此可(ke)以推(tui)算出(chu)一年(nian)的偏(pian)差約(yue)爲440 190 Nm3。
由(you)圖 4 可(ke)以看(kan)出如(ru)果兩(liang)塊孔(kong)闆偏(pian)差高(gao)出實(shi)際生(sheng)産需(xu)求值(zhi)♍時，會(hui)造成(cheng)很大(da)的經(jing)濟損(sun)失，需(xu)要及(ji)時查(cha)找原(yuan)因，解(jie)決問(wen)題🔞 。
圖(tu) 4 流量(liang)曲線(xian)圖
5 帶(dai)溫壓(ya)補償(chang)孔闆(pan)流量(liang)計的(de)優缺(que)點及(ji)應用(yong)
5． 1 帶溫(wen)壓補(bu)償孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的優(you)點
1) 孔(kong)闆結(jie)構簡(jian)單;
2) 孔(kong)闆屬(shu)于标(biao)準節(jie)流裝(zhuang)置，得(de)到國(guo)際組(zu)織的(de)認
可(ke)，可以(yi)采用(yong)幾何(he)測量(liang)法，不(bu)需要(yao)實流(liu)标定(ding);
3) 孔闆(pan)的壓(ya)損相(xiang)對較(jiao)小;
4) 可(ke)以與(yu)不同(tong)廠家(jia)的變(bian)送器(qi)配合(he)使用(yong);
5) 兩塊(kuai)孔闆(pan)的優(you)點在(zai)于當(dang)發現(xian)流量(liang)偏差(cha)很大(da)時，能(neng)夠及(ji)時發(fa)現問(wen)題 ，避(bi)免了(le)經濟(ji)損失(shi)。
5． 2 帶溫(wen)壓補(bu)償孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的存(cun)在的(de)問題(ti)
1) 孔闆(pan)的精(jing)度在(zai)流量(liang)計中(zhong)屬于(yu)中等(deng)水平(ping)，很多(duo)因素(su)都能(neng)影響(xiang)其精(jing)度，在(zai)流量(liang)小于(yu)其量(liang)程 30% 時(shi)，尤爲(wei)突出(chu);
2) 壓力(li)損失(shi)大;
3) 測(ce)量範(fan)圍窄(zhai)，量程(cheng)比小(xiao);
4) 有較(jiao)長的(de)直管(guan)段長(zhang)度要(yao)求，要(yao)求安(an)裝有(you)足夠(gou)的空(kong)🐆間;
5) 孔(kong)闆以(yi)内孔(kong)銳角(jiao)線來(lai)保證(zheng)精度(du)，對于(yu)腐蝕(shi)、磨損(sun)、結垢(gou)、髒污(wu)👣敏感(gan)，長期(qi)使用(yong)精度(du)難以(yi)保證(zheng)，需每(mei)年拆(chai)下強(qiang)檢🌍一(yi)次;
6) 采(cai)用法(fa)蘭連(lian)接，易(yi)産生(sheng)跑、冒(mao)、滴、漏(lou)問題(ti)，大大(da)增加(jia)了維(wei)護工(gong)作量(liang);
7) 帶溫(wen)壓補(bu)償孔(kong)闆流(liu)量計(ji)在計(ji)量時(shi)需與(yu)客戶(hu)協商(shang)結算(suan)方💔法(fa)，以💞免(mian)引起(qi)異議(yi);
8) 成本(ben)增加(jia)，維護(hu)量增(zeng)加。
6 總(zong)結
由(you)于計(ji)量站(zhan)一般(ban)爲無(wu)人值(zhi)守站(zhan)，日常(chang)維護(hu)帶來(lai)一定(ding)的難(nan)度，所(suo)以在(zai)設計(ji)計量(liang)方案(an)時要(yao)充分(fen)考慮(lü)操作(zuo)、維護(hu)的簡(jian)要性(xing)，操作(zuo)簡👨‍❤️‍👨單(dan)，維護(hu)方便(bian)，而且(qie)要非(fei)常可(ke)靠，所(suo)以雙(shuang)孔🎯闆(pan)能夠(gou)實現(xian)這樣(yang)的目(mu)的。帶(dai)溫壓(ya)補償(chang)孔闆(pan)流量(liang)計在(zai)實際(ji)應用(yong)中并(bing)不多(duo)見，主(zhu)要其(qi)成💰本(ben)提高(gao)而不(bu)被廣(guang)泛采(cai)用。但(dan)在貿(mao)易結(jie)算中(zhong)，最重(zhong)要的(de)一條(tiao)原則(ze)就是(shi)保證(zheng)計量(liang)精度(du)，無論(lun)偏差(cha)是正(zheng)值還(hai)是負(fu)值，對(dui)買賣(mai)雙方(fang)來說(shuo)都是(shi)不公(gong)平的(de)，所以(yi)兩塊(kuai)孔闆(pan)偏差(cha)較大(da)時，應(ying)及時(shi)分析(xi)原因(yin)，解決(jue)問題(ti)，避🔴免(mian)造成(cheng)雙方(fang)的經(jing)濟損(sun)失。雖(sui)然一(yi)次性(xing)投入(ru)成⁉️本(ben)較高(gao)，但從(cong)長期(qi)、穩定(ding)🌈的運(yun)行角(jiao)度來(lai)考慮(lü)，會比(bi)單孔(kong)闆更(geng)有效(xiao)率 。

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