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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
山東(dong)聊城某著(zhu)名(ming)化工集團，氯(lv)(lv)堿化工分(fen)公司年產10萬噸隔膜燒堿裝置(zhi)，每年產生氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)約(yue)3120萬m3。除少量氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)和氯(lv)(lv)氣(qi)(qi)反應合成(cheng)氯(lv)(lv)化氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)體(ti)外，其余氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)全(quan)部(bu)放空處理，既浪費了(le)能源，又污(wu)染(ran)了(le)環(huan)境(jing)。為提高(gao)園區(qu)的(de)綜合經濟效益，2009年下半年，氯(lv)(lv)堿化工分(fen)公司開始(shi)向合成(cheng)氨分(fen)廠輸送氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)。2010年初為了(le)加強兩個企業的(de)成(cheng)本核(he)算，要(yao)求在氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)輸送管道上增加氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)計量裝置(zhi)。
該測點使(shi)用條件如下：
流體類型：電解產生的(de)氫氣
管(guan)徑(jing)：DN400 流量：1800～4000m3/h，常用溫(wen)度：42 ℃，常用壓力(li)：0.015 MPa。直管段長度足夠，無明(ming)顯振動，防爆等級要(yao)求ⅡC T6。
根據以上條件(jian)，可以看到，此測點的困難在于二點：
1.流體密(mi)度(du)極低(di)：常(chang)用密(mi)度(du)僅為(wei)0.1 kg/m3，將直接(jie)導致流量(liang)信(xin)號微(wei)弱，易于湮沒于各類干擾之中，導致測量(liang)失敗。
2.流速不(bu)(bu)高，僅為4m/s～9m/s間，進一(yi)步(bu)減(jian)弱流量信(xin)號，但因防爆要求最(zui)高流速不(bu)(bu)允(yun)許超過15m/s，常規采用縮(suo)徑提升流速，進而增強流量信(xin)號的(de)常規措施不(bu)(bu)可采用。
由于(yu)該測(ce)點條件(jian)苛刻(ke)，普通流量(liang)計難以計量(liang)，于(yu)是將(jiang)該測(ce)點情況(kuang)提(ti)交給(gei)所有跨國公司，各跨國公司經過測(ce)算后均表示無法測(ce)量(liang)。
由(you)于我(wo)公(gong)司產品之前在此(ci)企業(ye)某蒸汽測點的(de)試用中(zhong)給對(dui)方留下的(de)誠信印(yin)象，同時(shi)聽(ting)說我(wo)們(men)公(gong)司拿(na)到(dao)儀表領域(yu)的(de)一等獎(jiang)，用戶在多方尋(xun)求無果之下，嘗試向我(wo)公(gong)司尋(xun)求解決方法。
我(wo)公司在詳細了解(jie)現場(chang)情(qing)況(kuang)后，進行了嚴謹的使用條件核算，確(que)定我(wo)產品中(zhong)Wv-i系列插(cha)入(ru)式(shi)抗振(zhen)型渦街流量計有可(ke)能解(jie)決(jue)此測點問題(ti)，但為避免未知因素的不良影響對用戶儀表人員可(ke)能帶(dai)來的困擾，主動提(ti)出(chu)：無需付款，成功后支付。
下圖(tu)為我產品安(an)裝于現場(chang)的(de)照(zhao)片:
開(kai)車后發現以下(xia)問題(ti)：
1.流量信號極(ji)其微弱，對我產品的抗(kang)振能力提出極(ji)限挑(tiao)戰(zhan)。
我公司產(chan)品有(you)經過國(guo)家職能(neng)部門(men)認證的國(guo)際先(xian)進抗振能(neng)力(li)為(wei)：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(dian)流(liu)體工況(kuang)密度(du)僅為0.1 kg/m3，要(yao)求的流速測量下限僅為4 m/s，基于渦街流量計原(yuan)理(li)：流(liu)量(liang)信號的幅度(du)與流(liu)體密度(du)呈(cheng)正比、同(tong)時(shi)與流體流速的(de)平方呈正比，此(ci)測點的流(liu)量信號與我產(chan)品認證條(tiao)件相比，強度(du)(du)僅(jin)為1/6，抗振(zhen)能力將下降至1/6，即(ji)：僅(jin)可(ke)免(mian)疫(yi)強度(du)(du)低于0.17g的管道機械振(zhen)動，而如此(ci)微弱(ruo)的振(zhen)動，在(zai)(zai)現場(chang)(chang)，人手(shou)已(yi)難(nan)以感(gan)知(zhi)。但(dan)現場(chang)(chang)實際振(zhen)動強度(du)(du)已(yi)達到0.2 g，好在(zai)(zai)我產(chan)品指標余量，仍(reng)可(ke)免(mian)疫(yi)此(ci)強度(du)(du)的振(zhen)動，可(ke)正確識別流(liu)量信號，流(liu)量信號微弱(ruo)的問題得以解決。
2.氫(qing)氣(qi)(qi)由電解產(chan)生(sheng)，當(dang)氫(qing)氣(qi)(qi)量(liang)(liang)達到(dao)一定程度，突破上游水(shui)封，產(chan)生(sheng)流量(liang)(liang)，因此，氫(qing)氣(qi)(qi)的流動呈現強烈脈動：每(mei)秒(miao)出現4~6次流量(liang)(liang)從零到(dao)最大(da)，再衰減到(dao)無的過(guo)程，遠(yuan)超(chao)流量(liang)(liang)計的響(xiang)應速(su)度，產(chan)生(sheng)極大(da)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(huan)如此特制的主(zhu)信(xin)號電路板(ban)后，問題得以(yi)解決，也直接促成我后續產品(pin)在響應(ying)速(su)度(du)方(fang)面的改進。
經過一段(duan)時間的運行，在未對流量(liang)計(ji)系數(shu)及量(liang)程進行任何修(xiu)正的前提之下，流量(liang)計(ji)示值與下游工藝(yi)核(he)算完全吻合，至此可(ke)以確定(ding)；測量(liang)成功(gong)。
總結：
1. 在(zai)氣體(ti)測量(liang)中(zhong)，由于低密度帶來的(de)信(xin)號(hao)微弱，對所有(you)原理的(de)流(liu)量(liang)計(ji)來講都存在(zai)信(xin)號(hao)易被(bei)噪音淹沒(mei)問題，對常規(gui)渦(wo)街來講，更(geng)加無法檢測，我產品(pin)對微弱信(xin)號(hao)的(de)準確識別直接(jie)證(zheng)明了我們(men)渦(wo)街流(liu)量(liang)計(ji)的(de)抗振水平，為該(gai)用(yong)戶(hu)在(zai)隨(sui)后裝置(zhi)中(zhong)大批量(liang)使用(yong)我們(men)產品(pin)提(ti)供(gong)信(xin)心，打(da)下堅實基礎。
2. 從整體(ti)來看(kan)，對機械振動敏感仍然是限制渦街流(liu)量(liang)計流(liu)量(liang)計使用(yong)的(de)最大難題，如(ru)果抗振問題能夠解決，將徹底取代氣體(ti)檢測中所有氣體(ti)流(liu)量(liang)計
3.“2 g”抗(kang)振指標的必要性(xing)：
a. 從實際(ji)現(xian)(xian)(xian)場條件來(lai)看，高達(da)2 g的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)并不(bu)多見(jian)，常見(jian)的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)強度(du)(du)在0.5 g以(yi)下，但由于(yu)渦街信(xin)號(hao)強度(du)(du)與流(liu)(liu)(liu)體(ti)密(mi)度(du)(du)呈(cheng)正(zheng)比，也與流(liu)(liu)(liu)體(ti)流(liu)(liu)(liu)速的(de)平(ping)方值呈(cheng)正(zheng)比，如果流(liu)(liu)(liu)體(ti)密(mi)度(du)(du)下降(jiang)，抗振(zhen)(zhen)能(neng)力(li)隨之下降(jiang)，流(liu)(liu)(liu)速下降(jiang)，抗振(zhen)(zhen)能(neng)力(li)更以(yi)二(er)階(jie)關(guan)系(xi)急劇下降(jiang)，從本案(an)例即(ji)可看到：現(xian)(xian)(xian)場振(zhen)(zhen)動(dong)已(yi)弱至通常認(ren)識的(de)“沒有振(zhen)(zhen)動(dong)”的(de)情(qing)況(kuang)，若非我產品(pin)實際(ji)抗振(zhen)(zhen)能(neng)力(li)超過(guo)認(ren)證的(de)2g，將不(bu)能(neng)抵御現(xian)(xian)(xian)場振(zhen)(zhen)動(dong)，致使測量失(shi)敗(bai)。
b. 因此(ci)，即使我公司國(guo)際(ji)先進的2 g抗振能(neng)力，也并不富余，我們仍需不斷(duan)投入(ru)，力求實現更強的抗振能(neng)力。
c. 由于(yu)高(gao)性能渦(wo)街的出現，脈動流問題看到(dao)了解決的手段。
此(ci)外為了(le)防(fang)止氣(qi)體(ti)運輸過程中產(chan)生(sheng)靜(jing)電，該用戶將3根長約2 .5m的(de)DN50鍍(du)鋅鋼管(guan)每隔5m左(zuo)右砸進土壤里(li)，用鍍(du)鋅扁鐵將其進行連接(jie)(jie)。然后用16m㎡接(jie)(jie)地軟線連接(jie)(jie)在(zai)流量(liang)計(ji)的(de)接(jie)(jie)地端子上，單獨制作(zuo)了(le)接(jie)(jie)地電極，解決氫氣(qi)流動(dong)中摩擦(ca)靜(jing)電易(yi)爆問(wen)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。為此，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2010年第7期《中國氯堿》雜志上。