旋进式涡流流量计在氢计量中的应用

一、选择测量方法

氢分子量小，密度低，是一种难以准确测量的工业气体。目前，根据氢压和工艺管径的不同，选用的计量仪表主要有热质量流量计、涡街流量计、孔板流量计等。本厂生产工艺造成外输氢气管线压力偏低，先后采用了差压式流量计(孔板和普洛巴)、涡街流量计等，实际使用效果不理想。zui后双方只有协商解决，流量计测量数据仅供参考。孔板流量计、涡街流量计和科氏力质量流量计，对低压氢流量测量有一定要求，并考虑了热式质量流量计的选择，同时也在不断地学习中提高对低压氢流量测量的认识，但该流量计的工作原理决定了对氢气中的水分有严格要求。而此时正是有一家氯碱企业为周边用户供应氯气用的一家知名品牌热质流量计，引起计量纠纷。热式质量流量计并不能保证氢气干燥装置始终正常运行，因此质量流量计是没有考虑的。经反复研究、论证，决定尝试采用一种广泛应用于天然气行业的旋涡式流量计进行氢气流量测量，该流量计具有信号强、流速小等优点。并能同时测量氢气工况流量、温度、压力，并自动将温压补偿转换为标况流量。全部数据可就地显示，也可通过RS485通信传输到控制室。

二、测试原理和优点

流型传感器的流型与文丘里管相似。一组螺旋导流叶片安装在入口侧，当流体进入流量传感器时，导流叶片会对流体产生剧烈的涡流。液体进入扩散段后，旋涡受到回流的作用，开始二次旋转，形成了陀螺式旋涡进动现象。进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响，检测装置测量出流体的二次旋转进动频率在较大的流量范围内可以得到良好的线性度。通过前置放大器放大、滤波、成形，得到与流速成正比的脉冲信号，再与温度、压力等检测信号一起送到微处理器进行积算处理，zui后在LCD显示屏上显示测量结果(瞬时流量、累积流量和温度压力数据)。下面是它的工作示意图：

旋流式流量计和涡街流量计均属于流体振动型流量计，旋流式流量计有如下的优点。

1产生的旋涡信号比涡街流量计强，所以下限雷诺数较低。在测定气体流量时，下限流速度可低至(1.5~2)毫秒。

2由于流量计的旋涡信号比涡街流量计强，受上游阻流件的影响较小，所以对上游直管段的长度要求要短得多。

3仪表系数K比涡街流量计大1~2倍。

三、.使用情况和改善情况。

旋流式涡流流量计应用后，运行较稳定的测量数据与工艺计算的理论数据基本一致。但是，由于现场环境的干扰因素较多，在应用中也出现了一些问题，通过改进措施，解决了这些问题。

1根据流量范围选择合适的量程仪表。

在流量计常工作在小流量附近时，难以保证计量的准确性。要使流量计的使用性能达到zui佳，须保证在量程范围的百分之20~百分之80范围内比较合适。使用者提供的流量范围通常是标况流量，但生产厂家提供的量程范围却是工况流量，需要根据工作压力、工作温度和当地实际大气压进行换算，以便选择合适的流量计。

2在停止运行期间流量计显示流量问题。

曾经有用户反映流量计在停机期间仍有流量显示的问题，通过查看DCS中控室DCS的历史趋势，分析认为：①DCS曲线有矩形波，判断为振动引起，一般显示为(200~300)m³/h左右，而DN200流量计下限为360m/h，通过调整小信号量，将300m³/h以下的全部切除。经过改进，运行情况良好。

3含氢对流量计的影响。

试验结果表明，旋进式涡流流量计对氢的含水量也有一定的要求，若较高则会出现仪表示值严重失真。需要工艺人员加强对氢气干燥处理的监控。

4小信号切除值的设定问题。

设定小信号截止量是根据现场实际情况确定仪表的起始流量。若小信号截取值设置得太大，则仪表的起始流量也会相应大，造成在小流量时不进行计量：如果小信号切除值设定得太小，则仪表的灵敏度相应提高，工艺管道的一些弱振动或电干扰就有可能导致在没有气体通过的情况下流量计开始工作，造成流量“无中生有”，引起不必要的争议。根据DCS系统的历史趋势曲线，我厂选择了适当的小信号切除值。在防止现场干扰的同时，保证流量计的正常测量。