Wv-i系列插入式抗振型渦街流量計 在低密度、低壓力、低流速、脈動流氫氣流量檢測中的成功案例

  • 分類:工程案例
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  • 來源:
  • 發布時間:2021-11-22 14:25
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【概要描述】

Wv-i系列插入式抗振型渦街流量計 在低密度、低壓力、低流速、脈動流氫氣流量檢測中的成功案例

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山東聊城某著名化工集團,氯堿化工分公司年產10萬噸隔膜燒堿裝置,每年產生氫氣約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,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。2010年初為了加強兩個企業的成本核算,要求在氫氣輸送管道上增加氫氣計量裝置。

該測點使用條件如下:

流體類型:電解產生的氫氣

管徑:DN400 流量:1800~4000m³/h,常用溫度:42 ℃,常用壓力:0.015 MPa。直管段長度足夠,無明顯振動,防爆等級要求ⅡC T1~T6。

根據以上條件,可以看到,此測點的困難在于二點:

1.流體密度極低:常用密度僅為0.1 kg/m3,將直接導致流量信號微弱,易于湮沒于各類干擾之中,導致測量失敗

2.流速不高,僅為4m/s~9m/s間,進一步減弱流量信號,但因防爆要求最高流速不允許超過15m/s,常規采用縮徑提升流速,進而增強流量信號的常規措施不可采用。

由于該測點條件苛刻,普通流量計難以計量,于是將該測點情況提交給所有跨國公司,各跨國公司經過測算后均表示無法測量。

由于我公司產品之前在此企業某蒸汽測點的試用中給對方留下的誠信印象,同時聽說我們公司拿到儀表領域的一等獎,用戶在多方尋求無果之下,嘗試向我公司尋求解決方法。

我公司在詳細了解現場情況后,進行了嚴謹的使用條件核算,確定我產品中Wv-i系列插入式抗振型渦街流量計有可能解決此測點問題,但為避免未知因素的不良影響對用戶儀表人員可能帶來的困擾,主動提出:無需付款,成功后支付。

下圖為我產品安裝于現場的照片

 

 

開車后發現以下問題:

1.流量信號極其微弱,對我產品的抗振能力提出極限挑戰。

我公司產品有經過國家職能部門認證的國際先進抗振能力為:在精確檢測低至4m/s流速、密度1.2kg/m3氣體流量的高靈敏度前提之下,免疫頻率在10~110Hz,各頻點振動強度不低于2g的全向振動干擾,并且在規定的測量范圍之內,系統誤差符合標稱的準確度等級。

但由于此測點流體工況密度僅為0.1 kg/m3,要求的流速測量下限僅為4 m/s,基于渦街流量計原理:流量信號的幅度與流體密度呈正比、同時與流體流速平方呈正比,此測點的流量信號與我產品認證條件相比,強度僅為1/6,抗振能力將下降至1/6,即:僅可免疫強度低于0.17g的管道機械振動,而如此微弱的振動,在現場,人手已難以感知。但現場實際振動強度已達到0.2 g,好在我產品指標余量,仍可免疫此強度的振動,可正確識別流量信號,流量信號微弱的問題得以解決。

2.氫氣由電解產生,當氫氣量達到一定程度,突破上游水封,產生流量,因此,氫氣的流動呈現強烈脈動:每秒出現4~6次流量從零到最大,再衰減到無的過程,遠超流量計的響應速度,產生極大的負誤差。原始流量信號記錄如下:

 

 

得益于核心技術均為自有,長達4年的產品研發積累了龐大試驗數據,我公司立即對此問題給出解決方案:更改信號處理流程及參數,盡可能提升流量計響應速度,主信號處理電路板照片如下:

 

 

在更換如此特制的主信號電路板后,問題得以解決,也直接促成我后續產品在響應速度方面的改進。

經過一段時間的運行,在未對流量計系數及量程進行任何修正的前提之下,流量計示值與下游工藝核算完全吻合,至此可以確定;測量成功。

總結:

1. 在氣體測量中,由于低密度帶來的信號微弱,對所有原理的流量計來講都存在信號易被噪音淹沒問題,對常規渦街來講,更加無法檢測,我產品對微弱信號的準確識別直接證明了我們渦街流量計的抗振水平,為該用戶在隨后裝置中大批量使用我們產品提供信心,打下堅實基礎。

2. 從整體來看,對機械振動敏感仍然是限制渦街流量計流量計使用的最大難題,如果抗振問題能夠解決,將徹底取代氣體檢測中所有氣體流量計

3.“2 g”抗振指標的必要性:

a. 從實際現場條件來看,高達2 g的振動并不多見,常見的振動強度在0.5 g以下,但由于渦街信號強度與流體密度呈正比,也與流體流速的平方值呈正比,如果流體密度下降,抗振能力隨之下降,流速下降,抗振能力更以二階關系急劇下降,從本案例即可看到:現場振動已弱至通常認識的“沒有振動”的情況,若非我產品實際抗振能力超過認證的2g,將不能抵御現場振動,致使測量失敗。

b. 因此,即使我公司國際先進的2 g抗振能力,也并不富余,我們仍需不斷投入,力求實現更強的抗振能力。

c. 由于高性能渦街的出現,脈動流問題看到了解決的手段。

此外為了防止氣體運輸過程中產生靜電,該用戶將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16m㎡接地軟線連接在流量計的接地端子上,單獨制作了接地電極,解決氫氣流動中摩擦靜電易爆問題。

 

渦街流量計投人運行后,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。該用戶還專門寫了一篇論文《抗振型渦街流量計在氫氣測量中的應用》發表在《氯堿》雜志上。

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