摘要:文章(zhang)通過對比(bi)主流氫氣(qi)流量計 的(de)測量原理(li),分析流量(liang)計在測量(liang)介質爲氫(qing)氣時産生(sheng)的誤差原(yuan)😘因,有針對(dui)性的提出(chu)合理的解(jie)決方案㊙️,提(ti)高氫氣計(ji)量精度。
0引(yin)言
　　氫氣具(ju)有能量密(mi)度高.熱轉(zhuan)化效率高(gao)、無污染,故(gu)氫能的發(fa)展📧前景十(shi)分光明,受(shou)到了各行(hang)各業的廣(guang)泛關注和(he)應用,例如(ru)用于高能(neng)燃料、石化(hua)工業原料(liao)、冶🔱金工業(ye)還原劑及(ji)金屬高溫(wen)加工中的(de)保護氣等(deng)。氫氣既是(shi)石油煉制(zhi)和石油化(hua)工的副産(chan)品,又是石(shi)油🍓煉制和(he)石油🌐化工(gong)加氫工藝(yi)過程的重(zhong)要原料資(zi)源✏️。當前重(zhong)質原油、高(gao)含硫原油(you)對石油煉(lian)化公司🌐的(de)渣油加氫(qing)及加氫裂(lie)化的裝置(zhi)處理能🚶力(li)不斷提高(gao),在油品市(shi)場對質量(liang)的🥵不斷升(sheng)級要求下(xia)，進一步推(tui)動👈高耗氫(qing)的加氫裝(zhuang)置全面發(fa)展,使得煉(lian)化公司對(dui)氫氣的需(xu)求量和品(pin)質逐年提(ti)升,氫氣的(de)生産管理(li)逐漸成爲(wei)影響💁煉油(you)廠效益的(de)主要因素(su)之-凹。
1流量(liang)計的選擇(ze)及計量誤(wu)差分析
　　由(you)于氫氣在(zai)元素周期(qi)表中分子(zi)量最小，密(mi)度低,要準(zhun)确計量就(jiu)非常不容(rong)易。要正确(que)的選擇達(da)到計量要(yao)求💰的流量(liang)計,不僅💋要(yao)熟😍悉各種(zhong)流量計的(de)結構原理(li),還應根據(ju)實際使用(yong)情況考慮(lü)以下✊幾個(ge)方面:流量(liang)計的性能(neng)、測量介質(zhi)的特性、現(xian)場安裝要(yao)求環境因(yin)素、流量計(ji)的價格。才(cai)能選取合(he)适的🐪流量(liang)計進行氫(qing)氣計量。
1.1節(jie)流式流量(liang)計
　　節流式(shi)流量計是(shi)一種典型(xing)的 差壓式(shi)流量計 ,是(shi)目前工業(ye)生産中用(yong)來測量氣(qi)體、液體和(he)蒸氣流量(liang)的🐆最常用(yong)的一種流(liu)量儀表D。由(you)安裝在管(guan)道中的節(jie)流件和測(ce)量差壓并(bing)顯示流量(liang)的 差壓變(bian)送器 組成(cheng)。優點在于(yu):(1)結構簡單(dan),安裝方便(bian),工作可靠(kao),成本低,能(neng)滿足工程(cheng)測量的需(xu)要。(2)使用曆(li)史長,有豐(feng)富的🐇、可靠(kao)的實驗數(shu)據,設計加(jia)工标準化(hua),不需要進(jin)行實際标(biao)定,也能在(zai)✂️已知的不(bu)确定的範(fan)圍🐉内進行(hang)流量測量(liang)凹。
　　以節流(liu)式流量計(ji)應用最廣(guang)泛的标準(zhun)件一标準(zhun)孔闆爲例(li),在設🔆計計(ji)算時,需要(yao)提供測量(liang)介質氫氣(qi)的🌂工況😍壓(ya)力.工況溫(wen)度、最大流(liu)量、最小流(liu)量、常用流(liu)量、介質粘(zhan)✍️度值、密度(du)值等參數(shu),而實際工(gong)況與設計(ji)工況發生(sheng)變化,一-般(ban)做法是進(jin)行溫度壓(ya)力補償進(jin)行❄️校正。氣(qi)體節流式(shi)流量計補(bu)償公式:

　　式(shi)中:V實爲實(shi)際工況的(de)介質标況(kuang)體積流量(liang)(Nm3/h);V設爲設計(ji)工🔆況的介(jie)質标況體(ti)積流量Nm/h);P矢(shi)爲設計工(gong)況的介質(zhi)密度(kg/m3);ρ設爲(wei)設計工況(kuang)的介質密(mi)度(kg/m3);ρ實爲實(shi)際工況的(de)介質💯絕對(dui)壓力(MPa);ρ實爲(wei)設計工況(kuang)的介質絕(jue)對壓力(MPa);T實(shi)爲實際💛工(gong)況的介質(zhi)溫度(K);T設🍉爲(wei)設計工況(kuang)的介質溫(wen)度(K)。
　　由(1)式得(de),實際測量(liang)必須對測(ce)量流量值(zhi)進行溫度(du)壓力補償(chang),否🈚則直接(jie)影響節流(liu)式流量計(ji)的準确性(xing)。
　　但即便經(jing)過溫度壓(ya)力補償後(hou)的流量值(zhi),其應用也(ye)🔞不理想，主(zhu)要表現在(zai):(1)量程比小(xiao),測量準确(que)度不高,一(yi)般爲3%。(2)節流(liu)件在設計(ji)計算時介(jie)質參數是(shi)固定值,在(zai)實際使用(yong)的介質參(can)數🔅卻因與(yu)設計值❤️不(bu)同,而形成(cheng)較大的差(cha)🐕異,數據可(ke)信度不高(gao)。(3)在被測氣(qi)體組份發(fa)生變化，實(shi)際密度偏(pian)離設計密(mi)度,而産生(sheng)流量測量(liang)誤差。
上述(shu)因素都直(zhi)接影響到(dao)流量計的(de)準确性,實(shi)際應❌用🔱是(shi)達不到計(ji)量精度要(yao)求的。
1.2速度(du)式流量計(ji)
　　速度式流(liu)量計是基(ji)于與流體(ti)流速有關(guan)的各種物(wu)理現象,儀(yi)表的輸出(chu)與流速有(you)确定的關(guan)系，即可知(zhi)流體的體(ti)積流量。常(chang)用氣體計(ji)量的流量(liang)計有: 渦輪(lun)流量計 、旋(xuan)進式 渦輪(lun)流量計 、 旋(xuan)進式漩渦(wo)流量計 . 超(chao)聲波流量(liang)計 等。渦輪(lun)流量計因(yin)有機械轉(zhuan)動部件,且(qie)渦輪轉速(su)高🍓,維修量(liang)🔅大而應用(yong)逐漸減少(shao)。漩渦流量(liang)計也因爲(wei)介♻️質組🔞份(fen).溫度和壓(ya)力補償🔞等(deng)等因素影(ying)響，應用效(xiao)果💛也不理(li)想,其測量(liang)精度也基(ji)本不能滿(man)足計量的(de)要求。
　　旋進(jin)式漩渦流(liu)量計和旋(xuan)進式渦輪(lun)流量計具(ju)有信号強(qiang)、低流速特(te)性好的優(you)勢,測量氫(qing)氣工況流(liu)量的同時(shi)還能測量(liang)工況溫度(du)和壓力,直(zhi)接采集溫(wen)度和壓力(li)信号,在流(liu)量計内💰進(jin)行溫度壓(ya)力補償轉(zhuan)換爲标況(kuang)流量🌈。相關(guan)數據不僅(jin)可就✊地指(zhi)示還能通(tong)過(4~20)mA模🤞拟信(xin)号和RS485通訊(xun)到DCS機櫃室(shi)進行顯示(shi)和積算。在(zai)量程🌈範圍(wei)的20%~80%可以正(zheng)常工作,但(dan)在實際使(shi)用中還是(shi)有很多因(yin)素制約着(zhe)流量計的(de)準确度，如(ru)流量計是(shi)用壓縮🎯空(kong)氣進行的(de)檢定,用于(yu)溫度壓力(li)補償測量(liang)的傳感器(qi)的檢定則(ze)被忽視，使(shi)用中的雜(za)質和含水(shui)✂️的影響，低(di)流量的小(xiao)信号切除(chu)等問題，高(gao)流量下的(de)共振問題(ti)等,都使無(wu)故障運行(hang)周期得不(bu)到保障，最(zui)終應用效(xiao)果也不理(li)想。
超聲波(bo)流量計因(yin)氫氣密度(du)小的原因(yin),測量精度(du)不能滿足(zu)要求而應(ying)用較少。
1.3質(zhi)量流量計(ji)
　　質量流量(liang)計有直接(jie)式和間接(jie)式二種,本(ben)文隻讨論(lun)科🍉裏奧☁️利(li)🏃‍♂️質量流量(liang)計。科裏奧(ao)利質量流(liu)量計是利(li)用流動的(de)介質與振(zhen)✌️蕩管之間(jian)的相互作(zuo)用而産生(sheng)🤞的科氏力(li),使振蕩管(guan)出入口安(an)裝的檢📧測(ce)線圈檢測(ce)産生的相(xiang)位差來直(zhi)接測量質(zhi)量流量的(de)儀表。一般(ban)🥵由振動管(guan)與轉換器(qi)組成,振動(dong)管(測量管(guan)道)是敏感(gan)⁉️器件,有U形(xing)、S2形、環形、直(zhi)管形及螺(luo)旋形等幾(ji)種形狀凹(ao)。
質量流量(liang)計不僅可(ke)直接測量(liang)通過流量(liang)計的介質(zhi)質量🏃🏻,還可(ke)測量介質(zhi)的密度溫(wen)度,具有測(ce)量精度高(gao),受介質物(wu)性影響小(xiao)，無上下遊(you)直管段的(de)優點,輸出(chu)信号多樣(yang),在能源、石(shi)油化工産(chan)業.化學等(deng)行業的應(ying)用越來越(yue)廣,不論是(shi)氣體還是(shi)液體測量(liang),尤其在裝(zhuang)車和貿易(yi)交接提供(gong)了非常好(hao)的解決方(fang)案。
　　質量流(liu)量計在測(ce)量混合氣(qi)的氫氣質(zhi)量時,非氫(qing)氣的介質(zhi)♻️所帶來的(de)誤差不容(rong)忽視。在氫(qing)氣貿易交(jiao)接中常🌈以(yi)純氫的标(biao)況體積數(shu)據結算,若(ruo)由測量的(de)質量直接(jie)轉換爲純(chun)氫标🍓況體(ti)積,将産生(sheng)超出氣體(ti)貿易交接(jie)的質量流(liu)量👈計精度(du)的👅計量誤(wu)差,以氫氣(qi)1氮氣體積(ji)比爲例，氫(qing)氣體積濃(nong)度每降低(di)0.1%,純氫的質(zhi)量比數據(ju)将降低1.3%,應(ying)根據在線(xian)分析數據(ju)及時修正(zheng)計量交接(jie)修正系數(shu),減少需方(fang)經濟損失(shi)。
2應用和建(jian)議
2.1節流式(shi)流量計在(zai)實際使用(yong)中應關注(zhu)的事項
(1)定(ding)期排空節(jie)流式流量(liang)計的膜盒(he)中積液。
(2)标(biao)定的差壓(ya)值對應的(de)流量量程(cheng)與積算量(liang)程設置是(shi)否--緻。
(3)定期(qi)修正因氫(qing)氣組份變(bian)化對工況(kuang)密度的造(zao)成的影響(xiang)。
2.2速度式流(liu)量計
　　旋進(jin)式漩渦流(liu)量計和旋(xuan)進式渦輪(lun)流量計在(zai)離線标定(ding)的同👣.時,對(dui)溫度和壓(ya)力變送器(qi)進行檢定(ding)校準，并将(jiang)修正值輸(shu)入積算放(fang)大器中。因(yin)氫氣質量(liang)小，需♈合理(li)設置零點(dian)切除值，避(bi)免無💃流量(liang)有幹擾小(xiao)流量和切(qie)除值過大(da)而小流量(liang)缺失計量(liang)的發生。增(zeng)加現場維(wei)護,定期對(dui)機械運轉(zhuan)軸承加油(you),減小渦輪(lun)始動的系(xi)統誤差。
2.3質(zhi)量流量計(ji)
　　在實際應(ying)用中,必須(xu)及時零點(dian)标定操作(zuo),以消除環(huan)境💜溫度🐪變(bian)♍化和安裝(zhuang)産生的管(guan)線應力,消(xiao)除零點漂(piao)移。另外還(hai)需要定期(qi)計量☀️比對(dui)核查,計量(liang)數據偏小(xiao)就要考☂️慮(lü)旁路閥内(nei)漏的影響(xiang)🈚，其必須研(yan)磨打壓測(ce)試閥門的(de)🔞密封性直(zhi)至更換。貿(mao)🌈易交接的(de)🥰氫氣質量(liang)流量計,應(ying)根據在線(xian)或離線氣(qi)體分析儀(yi)測量的體(ti)積百分比(bi)和組成,折(she)算純氫質(zhi)量比進行(hang)修正,再換(huan)算成标況(kuang)💃🏻體積進行(hang)貿易計量(liang)結算。
3結語(yu)
　　氫氣計量(liang)在實際使(shi)用中,應根(gen)據對計量(liang)精度的要(yao)求,本着💃經(jing)濟合理的(de)原則,選用(yong)流量計,對(dui)裝置内部(bu)物料供需(xu)的企業内(nei)部計量,可(ke)采用一體(ti)化溫度壓(ya)力補償的(de)标準噴嘴(zui)流🈚量計,現(xian)場分析氫(qing)氣組成,定(ding)期修正密(mi)度系數,降(jiang)低計量誤(wu)差;對貿易(yi)交接計量(liang)的氫氣流(liu)量計。

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