抗振型渦街流量計在氫氣測量中的應用

孫華營，朱風華

（山東魯西化工股份有限公司氯堿化工分公司，山東聊城252211）

抗振型渦街流量計在氫氣測量中的應用

孫華營，朱風華

（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的工作原理、特點及在氫氣測量中的應用情況。

抗振型渦街流量計；氫氣測量；應用

1 氫氣計量現狀

隨著氫氣的廣泛利用，氫氣的計量已成為大家關注的問題。山東魯西化工股份有限公司氯堿化工分公司現有10萬t/a隔膜燒堿裝置，每年產生氫氣約3 120萬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水煤氣，既浪費了能源，又污染了環境。為提高園區的綜合經濟效益，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，一般只為幾十千帕，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，流體在管道中經過渦街流量變送器時，在旋渦發生體后，上下交替產生正比于流速的兩列旋渦，旋渦的釋放頻率與流過旋渦發生體的流體平均速度及旋渦發生體特征寬度有關，可用公式f＝Stv／d表示，式中f為旋渦的釋放頻率；v為流過旋渦發生體的流體平均速度；d為旋渦發生體特征寬度；St為斯特羅哈數，無量綱，它的數值范圍為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為流體流過旋渦發生體的截面積。

渦街流量計主要用于測量流體介質的流量，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、黏度等參數的影響。所以，在選用氫氣流量計時，可優先考慮渦街流量計。

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，而目前國內氫氣輸送一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5 D（D為流量計的標稱內經）；對于擴管，要保證其上游的直管段長度大于10 D，其下游的直管段長度大于5 D。根據現場情況，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。抗振型氫氣流量計采用雙渦街發生體、獨立振動檢測傳感器、振動頻譜識別及抑制系統、獲得專利的獨特振動頻譜分析流量信號識別技術，可精確檢測流量信號，具有超強抗振能力，在20m/s2加速度的振動下，能夠準確計量。

4 使用效果

根據該公司氫氣壓力低、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。經過安裝與調試，渦街流量計投入運行后，運行一直較為穩定，計量數據和工藝計算的理論數據基本相符，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