摘要:介紹了抗振型渦街流量計的工作原理特點及在氫氣測量中的應用情況。
1氫氣計量現(xiàn)狀
隨著氫氣的廣泛利用，氫氣的計量已成為大家關注的問題。化工氯堿現(xiàn)有10萬V/a隔膜燒堿裝置,每年產(chǎn)生氫氣約3120萬m³,除少量氫氣和氯氣反應合成氯化氫氣體外,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，既浪費了能源,又污染了環(huán)境。為提高園區(qū)的綜合經(jīng)濟效益,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2個企業(yè)的成本核算,2010年初,在氫氣輸送管道上增加了氫氣計量裝置。
目前,氫氣測量用的儀器主要有孔板流量計、渦街流量計和熱式質量流量計等。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，壓差值較小，受差壓變送器制造精度的影響,孔板流量計的誤差較大。因輸送氫氣的管道直徑較大，如使用科氏力質量流量計投資較大。由于所送氫氣中含有一定的水分,不宜使用熱式質量流量計(熱式質量流量計適用于經(jīng)過干燥處理的氣體計量)。
2渦街流量計的工作原理
渦街流量計是應用流體振動原理來測量流量的,流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時，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，可用公式ƒ=Stv/d表示,式中ƒ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，通過測量旋渦頻率就可以計算出流過旋渦發(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。
渦街流量計主要用于測暈流體介質的流量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其特點是壓力損失小、量程范圍大精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、黏度等參數(shù)的影響。所以,在選用氫氣流量計時,可優(yōu)先考慮渦街流量計。
3影響渦街流量計計量的因素
3.1流量計所在管道中的脈動流
因渦街流量計是一種流體振動型流量計，而目前國內(nèi)氫氣輸送--般使用羅茨式鼓風機，管道中的氫氣實際上是脈動流，脈動流的信號會疊加到測量信號中,影響流量計的測量精度。
3.2流量計前后的直管段長度
渦街流量計所測的是管道中流體的流速,所以，流量計前后的直管段如達不到要求，流體在管道中流速會不均勻,影響流量計的測量精度。對于縮管,要保證其.上游側的直管段長度不小于5D,其下游側的直管段長度也不小于5D(D為流量計的標稱內(nèi)經(jīng));對于擴管,要保證其上游的直管段長度大于10D,其下游的直管段長度大于5D。根據(jù)現(xiàn)場情況,，安裝時,流量計上游留有約13D的直管段,流量計下游留有5D的直管段。
3.3管道的振動.
由于渦街流量傳感器測量的是漩渦的頻率信號,管道的振動對渦街流量計的精度影響較大,以往使用的渦街流量計在管道振動時誤差明顯加大,甚至無法正常使用。為了消除振動對渦街流量計測量精度的影響,選用了抗振型渦街流量計。
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測量氫氣流量。因原管道直徑為DN400,流速較低,不易進行測量,為提高氫氣測量精度,必須提高氫氣的流速以滿足測量條件,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,單獨制作了接地電極。電極的制作是將3根長約2.5m的DN50鍍鋅鋼管每隔5m左右砸進土壤里,用鍍鋅扁鐵將其進行連接,然后用16mm2接地軟線連接在流量計的接地端子上。經(jīng)過安裝與調(diào)試，渦街流量計投入運行后，,運行一直較為穩(wěn)定,計量數(shù)據(jù)和工藝計算的理論數(shù)據(jù)基本相符,使用效果較好。
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