摘要:文(wen)章通過(guo)對比主(zhu)流氫氣(qi)流量計(ji) 的測量(liang)原理,分(fen)析流量(liang)計在測(ce)量介質(zhi)爲氫氣(qi)時産生(sheng)的誤差(cha)原因,有(you)針對性(xing)的提出(chu)合理的(de)解決方(fang)案🔴,提高(gao)氫氣計(ji)量精度(du)。
0引言
　　氫(qing)氣具有(you)能量密(mi)度高.熱(re)轉化效(xiao)率高、無(wu)污染,故(gu)氫能的(de)發展前(qian)景十分(fen)光明,受(shou)到了各(ge)行各業(ye)的廣泛(fan)關注和(he)應用,例(li)如用于(yu)高能燃(ran)料、石化(hua)工業原(yuan)料、冶金(jin)工業還(hai)原劑及(ji)金屬高(gao)溫加工(gong)中的保(bao)護氣等(deng)。氫氣既(ji)是石油(you)煉制和(he)石油化(hua)工的副(fu)産品,又(you)是石油(you)🍓煉制和(he)石油化(hua)工加氫(qing)工藝過(guo)程的重(zhong)要原料(liao)資源。當(dang)前重質(zhi)原油㊙️、高(gao)含硫原(yuan)油對石(shi)油煉化(hua)公司的(de)渣油加(jia)氫及加(jia)氫裂化(hua)的裝🏃‍♀️置(zhi)處理能(neng)力不斷(duan)提高,在(zai)油🤞品市(shi)場對質(zhi)量的👉不(bu)斷升級(ji)要求下(xia)，進一步(bu)推動高(gao)耗氫的(de)加氫裝(zhuang)置全面(mian)發展,使(shi)得煉化(hua)公司對(dui)氫💚氣的(de)需求量(liang)和品質(zhi)逐年提(ti)升,氫氣(qi)的生産(chan)管理逐(zhu)🏃‍♂️漸成爲(wei)影響煉(lian)油廠效(xiao)益的主(zhu)要因素(su)之-凹。
1流(liu)量計的(de)選擇及(ji)計量誤(wu)差分析(xi)
　　由于氫(qing)氣在元(yuan)素周期(qi)表中分(fen)子量最(zui)小，密度(du)低,要準(zhun)确計量(liang)就非常(chang)不容易(yi)。要正确(que)的選擇(ze)達到計(ji)量要求(qiu)♻️的流量(liang)計,不僅(jin)要熟悉(xi)各種流(liu)量計的(de)結構原(yuan)理,還應(ying)根據實(shi)際使用(yong)情況考(kao)慮以下(xia)幾個方(fang)面:流量(liang)計的性(xing)能、測量(liang)介✏️質的(de)特性、現(xian)場安裝(zhuang)要求環(huan)境因素(su)、流量計(ji)的價格(ge)。才能選(xuan)取合适(shi)的流量(liang)計進行(hang)氫氣計(ji)量。
1.1節流(liu)式流量(liang)計
　　節流(liu)式流量(liang)計是一(yi)種典型(xing)的 差壓(ya)式流量(liang)計 ,是目(mu)前工業(ye)生産中(zhong)用來測(ce)量氣體(ti)、液體和(he)蒸氣流(liu)♍量的最(zui)常❄️用的(de)一種流(liu)量儀表(biao)D。由安裝(zhuang)在管道(dao)中的✔️節(jie)流⭐件和(he)測量差(cha)壓并顯(xian)示流量(liang)的 差壓(ya)變送器(qi) 組成。優(you)點在于(yu):(1)結構簡(jian)單,安裝(zhuang)方便,工(gong)作可靠(kao),成本低(di)🔱,能滿足(zu)工程測(ce)量的需(xu)要。(2)使用(yong)曆史長(zhang),有豐富(fu)的、可靠(kao)✍️的實驗(yan)數據,設(she)計加🌈工(gong)标準化(hua),不需要(yao)進行實(shi)際标定(ding),也能在(zai)已知的(de)不确定(ding)🍉的範圍(wei)内進行(hang)流量測(ce)量凹。
　　以(yi)節流式(shi)流量計(ji)應用最(zui)廣泛的(de)标準件(jian)一标準(zhun)孔闆爲(wei)例,在設(she)計計算(suan)時,需要(yao)提供測(ce)量介質(zhi)氫氣的(de)工況壓(ya)力.工況(kuang)溫度、最(zui)大📐流量(liang)、最小流(liu)量、常用(yong)流量🔞、介(jie)質粘度(du)值、密度(du)值等參(can)數,而實(shi)際工況(kuang)與設計(ji)工況發(fa)生變化(hua),一-般做(zuo)⭕法是進(jin)行溫度(du)壓力💘補(bu)償進行(hang)校正。氣(qi)體節流(liu)式流量(liang)計補償(chang)公式:

　　式(shi)中:V實爲(wei)實際工(gong)況的介(jie)質标況(kuang)體積流(liu)量(Nm3/h);V設爲(wei)設計工(gong)況的🈲介(jie)質标況(kuang)體積流(liu)量Nm/h);P矢爲(wei)設計工(gong)況的介(jie)質密度(du)(kg/m3);ρ設爲設(she)計工㊙️況(kuang)的介質(zhi)密度(kg/m3);ρ實(shi)爲實際(ji)工況的(de)介質絕(jue)對壓力(li)(MPa);ρ實爲💘設(she)計工況(kuang)的介👉質(zhi)絕對壓(ya)力(MPa);T實爲(wei)實際工(gong)況的介(jie)質溫度(du)(K);T設爲設(she)計工況(kuang)的介質(zhi)🐉溫度(K)。
　　由(you)(1)式得,實(shi)際測量(liang)必須對(dui)測量流(liu)量值進(jin)行溫度(du)壓力補(bu)償,否則(ze)直接影(ying)響節流(liu)式流量(liang)計的準(zhun)确性。
　　但(dan)即便經(jing)過溫度(du)壓力補(bu)償後的(de)流量值(zhi),其應用(yong)也不理(li)想，主要(yao)表現在(zai):(1)量程比(bi)小,測量(liang)準确度(du)不高,一(yi)般爲3%。(2)節(jie)流件在(zai)設計計(ji)算時介(jie)質參數(shu)是固定(ding)值,在🔴實(shi)際使用(yong)的介質(zhi)參數卻(que)因與設(she)計值不(bu)同,而形(xing)成較大(da)的差異(yi),數據可(ke)信度不(bu)高。(3)在被(bei)測氣體(ti)組份發(fa)🌈生變化(hua)，實際密(mi)度偏離(li)設計密(mi)度,而産(chan)生流量(liang)測量✨誤(wu)差。
上述(shu)因素都(dou)直接影(ying)響到流(liu)量計的(de)準确性(xing),實際應(ying)用是🌈達(da)不到👅計(ji)量精度(du)要求的(de)。
1.2速度式(shi)流量計(ji)
　　速度式(shi)流量計(ji)是基于(yu)與流體(ti)流速有(you)關的各(ge)種物理(li)現象,儀(yi)表的輸(shu)出與流(liu)速有确(que)定的關(guan)系，即可(ke)知流體(ti)的體積(ji)流💋量。常(chang)用氣體(ti)計量的(de)流量計(ji)有: 渦輪(lun)流量計(ji) 、旋進式(shi) 渦輪流(liu)量計 、 旋(xuan)進式漩(xuan)渦流量(liang)計 . 超聲(sheng)波流量(liang)計 等。渦(wo)輪流量(liang)計因有(you)機械轉(zhuan)動部件(jian),且渦輪(lun)轉速高(gao),維修量(liang)大而應(ying)用逐漸(jian)減少。漩(xuan)渦流量(liang)計也因(yin)爲介質(zhi)組份.溫(wen)度和壓(ya)力補償(chang)🌈等等因(yin)素影響(xiang)，應用效(xiao)果也不(bu)理想,其(qi)測量精(jing)度🔞也基(ji)本不能(neng)滿足計(ji)量的要(yao)求。
　　旋進(jin)式漩渦(wo)流量計(ji)和旋進(jin)式渦輪(lun)流量計(ji)具有信(xin)号強、低(di)💰流🔞速特(te)性好的(de)優勢,測(ce)量氫氣(qi)工況流(liu)量的同(tong)時還能(neng)測量🔱工(gong)況溫度(du)和壓力(li),直接采(cai)集溫度(du)和壓力(li)信号,在(zai)流量計(ji)内進行(hang)溫度壓(ya)力補償(chang)轉換爲(wei)标況流(liu)量。相關(guan)數據不(bu)僅可就(jiu)🈚地指示(shi)還能通(tong)過(4~20)mA模拟(ni)信号和(he)RS485通訊到(dao)DCS機櫃室(shi)進行顯(xian)示和積(ji)算。在量(liang)程範圍(wei)的20%~80%可以(yi)正常工(gong)作,但在(zai)實❄️際使(shi)用中還(hai)是有很(hen)多因素(su)制約着(zhe)流量計(ji)的準确(que)度，如📱流(liu)量計是(shi)用壓縮(suo)空氣進(jin)行的檢(jian)定☀️,用于(yu)溫度壓(ya)力補償(chang)測量的(de)傳感器(qi)的檢📐定(ding)則被忽(hu)視，使用(yong)中的雜(za)質和含(han)水的影(ying)響，低流(liu)量的小(xiao)信☂️号切(qie)除等問(wen)題，高流(liu)量下的(de)共振問(wen)題等,都(dou)使💞無故(gu)障運行(hang)周期得(de)不到保(bao)障，最終(zhong)應🐉用效(xiao)果也不(bu)理想。
超(chao)聲波流(liu)量計因(yin)氫氣密(mi)度小的(de)原因,測(ce)量精度(du)不💋能滿(man)足要求(qiu)而應用(yong)較少。
1.3質(zhi)量流量(liang)計
　　質量(liang)流量計(ji)有直接(jie)式和間(jian)接式二(er)種,本文(wen)隻讨論(lun)科🏃🏻‍♂️裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)。科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)是利用(yong)流動的(de)介質與(yu)振蕩管(guan)之間的(de)相互作(zuo)用而産(chan)生的科(ke)氏力,使(shi)振🔞蕩管(guan)出入口(kou)安裝的(de)檢測線(xian)圈檢測(ce)🈲産生的(de)相位差(cha)來直㊙️接(jie)測量質(zhi)量流量(liang)的儀表(biao)。一般由(you)振動管(guan)與轉換(huan)器組成(cheng)✍️,振動管(guan)(測量管(guan)道)是敏(min)感器件(jian),有U形、S2形(xing)、環形、直(zhi)管形及(ji)螺旋形(xing)等幾種(zhong)形狀凹(ao)👣。
質量流(liu)量計不(bu)僅可直(zhi)接測量(liang)通過流(liu)量計的(de)介質質(zhi)量,還可(ke)測量介(jie)質的密(mi)度溫度(du),具有測(ce)量精度(du)高,受介(jie)質物💞性(xing)影響小(xiao)，無上下(xia)遊直管(guan)段的優(you)點,輸出(chu)信号多(duo)🚩樣,在能(neng)源、石油(you)化工産(chan)業.化學(xue)等行業(ye)的應用(yong)越來越(yue)廣,不論(lun)是氣體(ti)還是液(ye)體測量(liang),尤其在(zai)裝🔅車和(he)貿易交(jiao)接提供(gong)了非常(chang)好的解(jie)決✨方案(an)。
　　質量流(liu)量計在(zai)測量混(hun)合氣的(de)氫氣質(zhi)量時,非(fei)氫氣的(de)介質所(suo)帶來的(de)誤差不(bu)容忽視(shi)。在氫氣(qi)貿易交(jiao)接中常(chang)以純氫(qing)的标況(kuang)體積🌈數(shu)據結算(suan),若由測(ce)量的質(zhi)‼️量直接(jie)轉換爲(wei)純氫标(biao)況體積(ji),将産生(sheng)超出氣(qi)體貿易(yi)交接的(de)質量流(liu)量計精(jing)度的計(ji)量誤差(cha),以氫氣(qi)1氮氣體(ti)積比爲(wei)😄例，氫氣(qi)體積濃(nong)度每降(jiang)低0.1%,純氫(qing)的質量(liang)比數據(ju)将降低(di)🐕1.3%,應根據(ju)在線分(fen)析數據(ju)及時修(xiu)正計📱量(liang)交接修(xiu)正系數(shu)🌐,減少需(xu)方經濟(ji)損失。
2應(ying)用和建(jian)議
2.1節流(liu)式流量(liang)計在實(shi)際使用(yong)中應關(guan)注的事(shi)項
(1)定期(qi)排空節(jie)流式流(liu)量計的(de)膜盒中(zhong)積液。
(2)标(biao)定的差(cha)壓值對(dui)應的流(liu)量量程(cheng)與積算(suan)量程設(she)置🔴是否(fou)--緻。
(3)定期(qi)修正因(yin)氫氣組(zu)份變化(hua)對工況(kuang)密度的(de)造成的(de)影💰響🛀🏻。
2.2速(su)度式流(liu)量計
　　旋(xuan)進式漩(xuan)渦流量(liang)計和旋(xuan)進式渦(wo)輪流量(liang)計在離(li)線✨标定(ding)的同🐆.時(shi),對溫度(du)和壓力(li)變送器(qi)進行檢(jian)定校準(zhun)，并将修(xiu)正📱值輸(shu)入積🧑🏾‍🤝‍🧑🏼算(suan)放📐大器(qi)中。因氫(qing)氣質量(liang)小，需合(he)理設㊙️置(zhi)零點切(qie)除值☂️，避(bi)免無流(liu)量有幹(gan)擾小流(liu)量和切(qie)除值過(guo)大而小(xiao)流量缺(que)失計量(liang)的發生(sheng)。增加現(xian)場維護(hu),定期😄對(dui)機械運(yun)轉👨‍❤️‍👨軸承(cheng)加油,減(jian)🌐小渦輪(lun)始動👈的(de)系統誤(wu)差。
2.3質量(liang)流量計(ji)
　　在實際(ji)應用中(zhong),必須及(ji)時零點(dian)标定操(cao)作,以消(xiao)除環✌️境(jing)溫度💃變(bian)化和安(an)裝産生(sheng)的管線(xian)應力,消(xiao)除零點(dian)漂🚶‍♀️移。另(ling)外還需(xu)要定期(qi)計量比(bi)對核查(cha),計量數(shu)據偏小(xiao)就要考(kao)慮旁路(lu)閥内漏(lou)的影響(xiang)，其必須(xu)研磨打(da)壓測試(shi)閥門的(de)密封性(xing)直至更(geng)換。貿易(yi)交接的(de)氫氣質(zhi)量流量(liang)計,應根(gen)據在線(xian)或離線(xian)氣體分(fen)析📐儀測(ce)量的體(ti)😄積百分(fen)比和組(zu)成,折算(suan)純氫質(zhi)量比進(jin)行修正(zheng),再換算(suan)成标況(kuang)體積進(jin)行貿易(yi)計量結(jie)算👈。
3結語(yu)
　　氫氣計(ji)量在實(shi)際使用(yong)中,應根(gen)據對計(ji)量精度(du)的要求(qiu),本着經(jing)濟合理(li)的原則(ze),選用流(liu)量計,對(dui)裝置内(nei)部物料(liao)🌈供需的(de)企業内(nei)部計量(liang),可采用(yong)一體化(hua)溫度壓(ya)力補償(chang)的标準(zhun)噴嘴流(liu)量計,現(xian)場分析(xi)氫氣組(zu)成,定期(qi)修正密(mi)度系數(shu),降低計(ji)量誤差(cha);對貿易(yi)交接計(ji)量👌的氫(qing)氣流量(liang)‼️計。

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