抗振型渦街流量計(jì)在氫氣測(cè)量中的應(yīng)用

孫華營(yíng)，朱風(fēng)華

（山東魯西化工股份有限公司氯堿化工分公司，山東聊城252211）

抗振型渦街流量計(jì)在氫氣測(cè)量中的應(yīng)用

孫華營(yíng)，朱風(fēng)華

（山東魯西化工股份有限公司氯堿化工分公司，山東聊城252211）

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。

抗振型渦街流量計(jì)；氫氣測(cè)量；應(yīng)用

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)注的問題。山東魯西化工股份有限公司氯堿化工分公司現(xiàn)有10萬t/a隔膜燒堿裝置，每年產(chǎn)生氫氣約3 120萬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，一般只為幾十千帕，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)原理來測(cè)量流量的，流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時(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f＝Stv／d表示，式中f為旋渦的釋放頻率；v為流過旋渦發(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)，無量綱，它的數(shù)值范圍為0.14~0.27。由此可知，通過測(cè)量旋渦頻率就可以計(jì)算出流過旋渦發(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為流體流過旋渦發(fā)生體的截面積。

渦街流量計(jì)主要用于測(cè)量流體介質(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)氫氣輸送一般使用羅茨式鼓風(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5 D（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10 D，其下游的直管段長(zhǎng)度大于5 D。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)。抗振型氫氣流量計(jì)采用雙渦街發(fā)生體、獨(dú)立振動(dòng)檢測(cè)傳感器、振動(dòng)頻譜識(shí)別及抑制系統(tǒng)、獲得專利的獨(dú)特振動(dòng)頻譜分析流量信號(hào)識(shí)別技術(shù)，可精確檢測(cè)流量信號(hào)，具有超強(qiáng)抗振能力，在20m/s2加速度的振動(dòng)下，能夠準(zhǔn)確計(jì)量。

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。

App lication of antivibration vortex flowmeter in hydrogen measurement

SUNHua-ying,ZHU Feng-hua
(Chlor-alkalibranch of Shandong LuxiChemicalCo.,Ltd.,Liaocheng 252211,China)

The principle,characteristic and application of anti vibration vortex flowmeter in hydrogen measurementwere introduced.

antivibration vortex flowmeter;hydrogenmeasurement;application

book=21,ebook=71

TQ056.1+5

B

1009－1785(2010)07－0021-02

2010-03-15