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氫氣流量計(jì)的選型

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氫氣流量計(jì)的選型,如何**測量小管徑氫氣一直是困擾我公司的一個(gè)問題,由于氫氣的密度很小,且受溫度、壓力變化的影響較大,我公司經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn),*終選定智能溫度、壓力補(bǔ)償型氣體渦輪流量計(jì)用于氫氣流量計(jì)量,以達(dá)到準(zhǔn)確測量氣體介質(zhì)的目的。
氫氣流量計(jì)的選型 產(chǎn)品詳情

氫氣流量計(jì)的選型,如何**測量小管徑氫氣一直是困擾我公司的一個(gè)問題,由于氫氣的密度很小,且受溫度、壓力變化的影響較大,我公司經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn),*終選定智能溫度、壓力補(bǔ)償型氣體渦輪流量計(jì)用于氫氣流量計(jì)量,以達(dá)到準(zhǔn)確測量氣體介質(zhì)的目的。本文通過對氣體渦輪流量計(jì)的工作原理、測量原理、計(jì)算公式、檢定、標(biāo)定、優(yōu)點(diǎn)和注意事項(xiàng)的闡述,并從實(shí)際測量氫氣的過程中,分析了氫氣壓縮因子對氣體渦輪流量計(jì)測量的相關(guān)影響,供同行參考。

一、氣體渦輪流量計(jì)的工作原理
渦輪流量計(jì)是一種速度式流量儀表,當(dāng)被測流體流經(jīng)渦輪流量計(jì)時(shí),流體的動(dòng)能作用于渦輪的螺旋葉片上,產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩Td,使渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí),驅(qū)動(dòng)力矩必須克服同樣作用于渦輪上流過葉片的流體黏性阻力矩Ti、軸承阻力矩Tb、輪殼端部摩擦阻力矩Tw、頂隙阻力矩Tt和作用于輪殼的流體黏性摩擦阻力矩Th。由此可建立渦輪的運(yùn)動(dòng)微分方程:
式中:J———渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;ω——渦輪的旋轉(zhuǎn)角速度;τ——時(shí)間。
當(dāng)流量恒定時(shí),即渦輪處于勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),以上驅(qū)動(dòng)力矩與阻力力矩相等,則有
有力矩均與來流速度呈一定的函數(shù)關(guān)系,當(dāng)來流速度變化時(shí),其平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)速也隨之改變。根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)知識可以看出,渦輪的流量與轉(zhuǎn)速并不是簡單的線性關(guān)系,其力矩與來流速度的函數(shù)關(guān)系與渦輪的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān),這就是渦輪流量計(jì)的基本數(shù)學(xué)模型。
二、HLLWQ系列智能氣體渦輪流量計(jì)的測量原理
我公司采用的是蘇州華陸儀器儀表有限公司生產(chǎn)的智能氣體渦輪流量計(jì),它是集流量、溫度、壓力檢測功能于一體,并能進(jìn)行溫度、壓力、壓縮因子自動(dòng)補(bǔ)償?shù)男乱淮髁坑?jì)。其工作原理如下:當(dāng)氣流進(jìn)入流量計(jì)時(shí),首先經(jīng)過獨(dú)立機(jī)芯的前導(dǎo)流體并加速,流體的動(dòng)能作用于渦輪的葉片上,由于渦輪葉片與流體流向成一定角度,此時(shí)渦輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,在渦輪克服阻力矩和摩擦力矩后開始。當(dāng)諸力矩達(dá)到平衡時(shí),轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與流量呈線性關(guān)系,通過旋轉(zhuǎn)的發(fā)信盤上的磁體周期性地改變傳感器磁阻,從而在傳感器兩端感應(yīng)出與流體體積流量成正比的脈沖信號,該信號經(jīng)前置放大器放大、整形后和壓力傳感器、溫度傳感器檢測到的壓力、溫度信號同時(shí)輸出給流量積算儀進(jìn)行處理,直接顯示標(biāo)準(zhǔn)體積流量和標(biāo)準(zhǔn)體積總量。
三、氣體渦輪流量計(jì)的計(jì)算公式
由于是對氣體的測量,與溫度、壓力有關(guān)系,并將不同工況條件下的氣體體積流量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的(P=101.325kPa,T=293.15K)的體積流量,其氣態(tài)方程為
式中:Qn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量,m3/h;Qg——未經(jīng)修正的體積流量;Pg——流量計(jì)壓力檢測點(diǎn)處的表壓,kPa;Pa——當(dāng)?shù)卮髿鈮海琸Pa;Tg——介質(zhì)的優(yōu)良溫度(273.15+t),K;t——被測介質(zhì)攝氏溫度,℃;Zn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮系數(shù);Zg——工作狀態(tài)下的壓縮系數(shù);Tn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的優(yōu)良溫度,293.15K;Pn——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,101.325kPa。
我公司采用的儀表以20℃、1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325kPa)作為統(tǒng)一基準(zhǔn)。儀表顯示的壓力就是優(yōu)良壓力,即Pg+Pa,被測氣體的溫度也可直接測出,通過公式將工況轉(zhuǎn)換為標(biāo)況,儀表上可以直接顯示出總量、標(biāo)況、工況、工況的溫度、優(yōu)良壓力,使用非常方便。
四、壓縮因子對氫氣的影響分析
大家都知道天然氣必須經(jīng)過壓縮因子修正,由于檢測的氣體為氫氣,根據(jù)廠家提供的氫氣在不同的溫度對應(yīng)的不同的壓力下所測出的氫氣壓縮系數(shù)修正因子。
五、智能氣體渦輪流量計(jì)的標(biāo)定和檢定
對智能氣體渦輪流量計(jì)的標(biāo)定和檢定與普通氣體渦輪流量計(jì)的標(biāo)定、檢定一樣,目的在于實(shí)現(xiàn)對流量計(jì)儀表換算系數(shù)、準(zhǔn)確度、重復(fù)性、瞬時(shí)流量等技術(shù)指標(biāo)的測定和實(shí)時(shí)程序?qū)懭耄约皩?biāo)定數(shù)據(jù)的檢定。但由于智能氣體渦輪流量計(jì)的智能化,有些數(shù)據(jù)可以通過軟件直接設(shè)定,標(biāo)定的儀表換算系數(shù)通過軟件的控制及計(jì)算功能,能夠很好地實(shí)現(xiàn)對流量測量的修正和補(bǔ)償目的,提高了計(jì)量準(zhǔn)確度。由于產(chǎn)品出廠的時(shí)候都經(jīng)過標(biāo)定,即將流量傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器分別進(jìn)行檢定,因此,用戶使用時(shí)一般不需要更改儀表內(nèi)置的參數(shù)。
六、智能氣體渦輪流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)
結(jié)構(gòu)簡單,加工零部件少,重量輕,基本不用維護(hù),穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好,量程比寬(1:20),集溫度、壓力、流量傳感器和智能流量積算儀于一體,可對被測氣體溫度、壓力自動(dòng)跟蹤修正,直接計(jì)量氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積流量和總量,配有整體性能優(yōu)良的整流器,對前后直管段要求很低(前>2DN,后>1DN)。
七、智能氣體渦輪流量計(jì)的注意事項(xiàng)
根據(jù)氣體渦輪流量計(jì)的工作特性,要保證渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量,正確的選型、安裝、使用是關(guān)鍵。被測氣體必須干凈,安裝管道一定要清掃。此前,我們以為一臺(tái)渦輪流量計(jì)損壞了,返回廠家修理后才知是管道內(nèi)的微小雜質(zhì)將渦輪卡住了,所以在儀表之前安裝了一臺(tái)配套設(shè)備——?dú)怏w過濾器,以利于渦輪流量計(jì)的正常使用。
八、結(jié)束語

通過3個(gè)月的運(yùn)行觀察,再結(jié)合現(xiàn)場的工藝條件,該渦輪流量計(jì)測得的流量跟工藝用量基本一致,滿足我們的計(jì)量要求。

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