Wv-i系列插入式抗振型涡街流量计 在低密度、低压力、低流速、脉动流氢气流量检测中的成功案例

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  • 发布时间:2021-11-22 14:25
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山东聊城某著名化工集团,氯碱化工分公司年产10万吨隔膜烧碱装置,每年产生氢气约3120万m³。除少量氢气和氯气反应合成氯化氢气体外,其余氢气全部放空处理,既浪费了能源,又污染了环境。为提高园区的综合经济效益,2009年下半年,氯碱化工分公司开始向合成氨分厂输送氢气。2010年初为了加强两个企业的成本核算,要求在氢气输送管道上增加氢气计量装置。

该测点使用条件如下:

流体类型:电解产生的氢气

管径:DN400 流量:1800~4000m³/h,常用温度:42 ℃,常用压力:0.015 MPa。直管段长度足够,无明显振动,防爆等级要求ⅡC T1~T6。

根据以上条件,可以看到,此测点的困难在于二点:

1.流体密度极低:常用密度仅为0.1 kg/m3,将直接导致流量信号微弱,易于湮没于各类干扰之中,导致测量失败

2.流速不高,仅为4m/s~9m/s间,进一步减弱流量信号,但因防爆要求最高流速不允许超过15m/s,常规采用缩径提升流速,进而增强流量信号的常规措施不可采用。

由于该测点条件苛刻,普通流量计难以计量,于是将该测点情况提交给所有跨国公司,各跨国公司经过测算后均表示无法测量。

由于我公司产品之前在此企业某蒸汽测点的试用中给对方留下的诚信印象,同时听说我们公司拿到仪表领域的一等奖,用户在多方寻求无果之下,尝试向我公司寻求解决方法。

我公司在详细了解现场情况后,进行了严谨的使用条件核算,确定我产品中Wv-i系列插入式抗振型涡街流量计有可能解决此测点问题,但为避免未知因素的不良影响对用户仪表人员可能带来的困扰,主动提出:无需付款,成功后支付。

下图为我产品安装于现场的照片

 

 

开车后发现以下问题:

1.流量信号极其微弱,对我产品的抗振能力提出极限挑战。

我公司产品有经过国家职能部门认证的国际先进抗振能力为:在精确检测低至4m/s流速、密度1.2kg/m3气体流量的高灵敏度前提之下,免疫频率在10~110Hz,各频点振动强度不低于2g的全向振动干扰,并且在规定的测量范围之内,系统误差符合标称的准确度等级。

但由于此测点流体工况密度仅为0.1 kg/m3,要求的流速测量下限仅为4 m/s,基于涡街流量计原理:流量信号的幅度与流体密度呈正比、同时与流体流速平方呈正比,此测点的流量信号与我产品认证条件相比,强度仅为1/6,抗振能力将下降至1/6,即:仅可免疫强度低于0.17g的管道机械振动,而如此微弱的振动,在现场,人手已难以感知。但现场实际振动强度已达到0.2 g,好在我产品指标余量,仍可免疫此强度的振动,可正确识别流量信号,流量信号微弱的问题得以解决。

2.氢气由电解产生,当氢气量达到一定程度,突破上游水封,产生流量,因此,氢气的流动呈现强烈脉动:每秒出现4~6次流量从零到最大,再衰减到无的过程,远超流量计的响应速度,产生极大的负误差。原始流量信号记录如下:

 

 

得益于核心技术均为自有,长达4年的产品研发积累了庞大试验数据,我公司立即对此问题给出解决方案:更改信号处理流程及参数,尽可能提升流量计响应速度,主信号处理电路板照片如下:

 

 

在更换如此特制的主信号电路板后,问题得以解决,也直接促成我后续产品在响应速度方面的改进。

经过一段时间的运行,在未对流量计系数及量程进行任何修正的前提之下,流量计示值与下游工艺核算完全吻合,至此可以确定;测量成功。

总结:

1. 在气体测量中,由于低密度带来的信号微弱,对所有原理的流量计来讲都存在信号易被噪音淹没问题,对常规涡街来讲,更加无法检测,我产品对微弱信号的准确识别直接证明了我们涡街流量计的抗振水平,为该用户在随后装置中大批量使用我们产品提供信心,打下坚实基础。

2. 从整体来看,对机械振动敏感仍然是限制涡街流量计流量计使用的最大难题,如果抗振问题能够解决,将彻底取代气体检测中所有气体流量计

3.“2 g”抗振指标的必要性:

a. 从实际现场条件来看,高达2 g的振动并不多见,常见的振动强度在0.5 g以下,但由于涡街信号强度与流体密度呈正比,也与流体流速的平方值呈正比,如果流体密度下降,抗振能力随之下降,流速下降,抗振能力更以二阶关系急剧下降,从本案例即可看到:现场振动已弱至通常认识的“没有振动”的情况,若非我产品实际抗振能力超过认证的2g,将不能抵御现场振动,致使测量失败。

b. 因此,即使我公司国际先进的2 g抗振能力,也并不富余,我们仍需不断投入,力求实现更强的抗振能力。

c. 由于高性能涡街的出现,脉动流问题看到了解决的手段。

此外为了防止气体运输过程中产生静电,该用户将3根长约2 .5m的DN50镀锌钢管每隔5m左右砸进土壤里,用镀锌扁铁将其进行连接。然后用16m㎡接地软线连接在流量计的接地端子上,单独制作了接地电极,解决氢气流动中摩擦静电易爆问题。

 

涡街流量计投人运行后,运行一直较为稳定.计量数据和工艺计算的理论数据基本相符。该用户还专门写了一篇论文《抗振型涡街流量计在氢气测量中的应用》发表在《氯碱》杂志上。

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