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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
山東聊城某著名化工集團，氯堿化工分公司年產(chǎn)10萬噸隔膜燒堿裝置，每年產(chǎn)生氫氣約3120萬m3。除少量氫氣和氯氣反應(yīng)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(huán)境。為提高園區(qū)的綜合經(jīng)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(yè)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(chǎn)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 T6。
根據(jù)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(dǎo)致流量信號微弱，易于湮沒于各類干擾之中，導(dǎo)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(guī)采用縮徑提升流速，進而增強流量信號的常規(guī)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(jīng)過測算后均表示無法測量。
由于我公司產(chǎn)品之前在此企業(yè)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(lǐng)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(xiàn)場情況后，進行了嚴謹?shù)氖褂脳l件核算，確定我產(chǎn)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(chǎn)品安裝于現(xiàn)場的照片:
開車后發(fā)現(xiàn)以下問題：
1.流量信號極其微弱，對我產(chǎn)品的抗振能力提出極限挑戰(zhàn)。
我公司產(chǎn)品有經(jīng)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(guī)定的測量范圍之內(nèi)，系統(tǒng)誤差符合標(biāo)稱的準(zhǔn)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、同時與流體流速的平方呈正比，此測點的流量信號與我產(chǎn)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(xiàn)場，人手已難以感知。但現(xiàn)場實際振動強度已達到0.2 g，好在我產(chǎn)品指標(biāo)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(chǎn)生，當(dāng)氫氣量達到一定程度，突破上游水封，產(chǎn)生流量，因此，氫氣的流動呈現(xiàn)強烈脈動：每秒出現(xiàn)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(yīng)速度，產(chǎn)生極大的負誤差。
原始流量信號記錄如下：
得益于核心技術(shù)均為自有，長達4年的產(chǎn)品研發(fā)積累了龐大試驗數(shù)據(jù)，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(shù)，盡可能提升流量計響應(yīng)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(xù)產(chǎn)品在響應(yīng)速度方面的改進。
經(jīng)過一段時間的運行，在未對流量計系數(shù)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(jié)：
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(guī)渦街來講，更加無法檢測，我產(chǎn)品對微弱信號的準(zhǔn)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(chǎn)品提供信心，打下堅實基礎(chǔ)。
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(biāo)的必要性：
a. 從實際現(xiàn)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(guān)系急劇下降，從本案例即可看到：現(xiàn)場振動已弱至通常認識的“沒有振動”的情況，若非我產(chǎn)品實際抗振能力超過認證的2g，將不能抵御現(xiàn)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?nèi)孕璨粩嗤度?，力求實現(xiàn)更強的抗振能力。
c. 由于高性能渦街的出現(xiàn)，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(chǎn)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(wěn)定，計量數(shù)據(jù)和工藝計算的理論數(shù)據(jù)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(yīng)用》發(fā)表在2010年第7期《中國氯堿》雜志上。