摘要:介紹了抗振型渦街流量計(jì)的工作原理特點(diǎn)及在氫氣測(cè)量中的應(yīng)用情況。
1氫氣計(jì)量現(xiàn)狀
隨著氫氣的廣泛利用，氫氣的計(jì)量已成為大家關(guān)注的問(wèn)題。化工氯堿現(xiàn)有10萬(wàn)V/a隔膜燒堿裝置,每年產(chǎn)生氫氣約3120萬(wàn)m³,除少量氫氣和氯氣反應(yīng)合成氯化氫氣體外,其余氫氣全部放空處理,而相隔幾百米的合成氨廠每年使用大量的原煤生產(chǎn)水煤氣，既浪費(fèi)了能源,又污染了環(huán)境。為提高園區(qū)的綜合經(jīng)濟(jì)效益,2009年下半年,氯堿化工分公司開(kāi)始向合成氨分廠輸送氫氣;為了加強(qiáng)2個(gè)企業(yè)的成本核算,2010年初,在氫氣輸送管道上增加了氫氣計(jì)量裝置。
目前,氫氣測(cè)量用的儀器主要有孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)和熱式質(zhì)量流量計(jì)等。隔膜制堿工藝的特性決定了外送氫氣壓力較低,-般只為幾十千帕,且流速較低,如使用孔板流量計(jì)，壓差值較小，受差壓變送器制造精度的影響,孔板流量計(jì)的誤差較大。因輸送氫氣的管道直徑較大，如使用科氏力質(zhì)量流量計(jì)投資較大。由于所送氫氣中含有一定的水分,不宜使用熱式質(zhì)量流量計(jì)(熱式質(zhì)量流量計(jì)適用于經(jīng)過(guò)干燥處理的氣體計(jì)量)。
2渦街流量計(jì)的工作原理
渦街流量計(jì)是應(yīng)用流體振動(dòng)原理來(lái)測(cè)量流量的,流體在管道中經(jīng)過(guò)渦街流量變送器時(shí)，在旋渦發(fā)生體后,上下交替產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān)，可用公式ƒ=Stv/d表示,式中ƒ為旋渦的釋放頻率;v為流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度;d為旋渦發(fā)生體特征寬度;St為斯特羅哈數(shù),無(wú)量綱,它的數(shù)值范圍為0.14~0.27。由此可知，通過(guò)測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過(guò)旋渦發(fā)生體的流體平均速度v，再由式q=vS可以求出流量q,其中,S為流體流過(guò)旋渦發(fā)生體的截面積。
渦街流量計(jì)主要用于測(cè)暈流體介質(zhì)的流量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小、量程范圍大精度高,在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數(shù)的影響。所以,在選用氫氣流量計(jì)時(shí),可優(yōu)先考慮渦街流量計(jì)。
3影響渦街流量計(jì)計(jì)量的因素
3.1流量計(jì)所在管道中的脈動(dòng)流
因渦街流量計(jì)是一種流體振動(dòng)型流量計(jì)，而目前國(guó)內(nèi)氫氣輸送--般使用羅茨式鼓風(fēng)機(jī)，管道中的氫氣實(shí)際上是脈動(dòng)流，脈動(dòng)流的信號(hào)會(huì)疊加到測(cè)量信號(hào)中,影響流量計(jì)的測(cè)量精度。
3.2流量計(jì)前后的直管段長(zhǎng)度
渦街流量計(jì)所測(cè)的是管道中流體的流速,所以，流量計(jì)前后的直管段如達(dá)不到要求，流體在管道中流速會(huì)不均勻,影響流量計(jì)的測(cè)量精度。對(duì)于縮管,要保證其.上游側(cè)的直管段長(zhǎng)度不小于5D,其下游側(cè)的直管段長(zhǎng)度也不小于5D(D為流量計(jì)的標(biāo)稱內(nèi)經(jīng));對(duì)于擴(kuò)管,要保證其上游的直管段長(zhǎng)度大于10D,其下游的直管段長(zhǎng)度大于5D。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,，安裝時(shí),流量計(jì)上游留有約13D的直管段,流量計(jì)下游留有5D的直管段。
3.3管道的振動(dòng).
由于渦街流量傳感器測(cè)量的是漩渦的頻率信號(hào),管道的振動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)的精度影響較大,以往使用的渦街流量計(jì)在管道振動(dòng)時(shí)誤差明顯加大,甚至無(wú)法正常使用。為了消除振動(dòng)對(duì)渦街流量計(jì)測(cè)量精度的影響,選用了抗振型渦街流量計(jì)。
4使用效果
根據(jù)該公司氫氣壓力低流速小。管徑大的工況條件，選用了滿管式抗振型渦街流量計(jì)測(cè)量氫氣流量。因原管道直徑為DN400,流速較低,不易進(jìn)行測(cè)量,為提高氫氣測(cè)量精度,必須提高氫氣的流速以滿足測(cè)量條件,因此,將管道縮徑為DN300。管道縮徑后氫氣的流速增加,易產(chǎn)生靜電,為防止靜電荷在此積聚,單獨(dú)制作了接地電極。電極的制作是將3根長(zhǎng)約2.5m的DN50鍍鋅鋼管每隔5m左右砸進(jìn)土壤里,用鍍鋅扁鐵將其進(jìn)行連接,然后用16mm2接地軟線連接在流量計(jì)的接地端子上。經(jīng)過(guò)安裝與調(diào)試，渦街流量計(jì)投入運(yùn)行后，,運(yùn)行一直較為穩(wěn)定,計(jì)量數(shù)據(jù)和工藝計(jì)算的理論數(shù)據(jù)基本相符,使用效果較好。
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