氫氣流量（liàng）計在工業（yè）生產中的使用與維護

摘（zhāi）要: 氫氣流量計是速度式流（liú）量計，具（jù）有溫壓補償、瞬時流量顯示和累積流（liú）量積算功能。選用儀表類型時要考慮應用場合、精度要（yào）求和儀表功能等因素（sù）。該文介紹氫氣（qì）流量（liàng）計的正確安裝和維護及其在（zài）使用過程中常見故障現象和處理方（fāng）法
引言
氫氣流量計是速度（dù）式流量計之一（yī），主要用於工（gōng）業（yè）管道介質流體的流量測量，如液體、氣體、蒸氣等（děng）單相流滿管介質的測量。有模（mó）擬量標準信號或（huò）數字（zì）量脈衝信號輸出（chū），智能流量顯示儀（yí），具有（yǒu）溫壓補償、瞬時流量（liàng）顯示和（hé）累積流量積算功能。便（biàn）於計算機等數（shù）字係統配套使用，是一種比較先進（jìn）、理想的流量（liàng）儀（yí）表。
1 氫氣流量計的工作原理
氫氣流量計是由漩渦發生體（tǐ）、頻率檢測器和（hé）信號轉換器等環節組成，輸出 4 ～ 20 mADC 信號或脈衝電壓信號。其測（cè）量原理是在流（liú）動的流體中的垂直流動方向安放 1 根或多根非流體型阻流體，在一定的流量（liàng）範圍（wéi）內，流（liú）體（tǐ）在阻流體兩側交替地分離、釋放（fàng）出 2 串頻率正（zhèng）比於管道內的平均流速、規則的、不對稱（chēng）有規律的交替漩渦列，如圖 1 所示，且兩側漩（xuán）渦旋轉方向相反。采用檢測元件（jiàn）測出漩渦頻率就可以推算出流體的流量。

假設被測介質的平均流速為 v，旋渦的發生頻率為 f，旋渦發生體迎麵寬度為 d，一側漩渦產生的頻率 f 與 v 和 d 之間有如（rú）下關係式:

式中: Sr是雷諾數的函數，在 ＲeD = 2 ×104 ～ 7×106範圍內，氣體 5 ～ 50 m /s; 液體 0． 5 ～ 7 m /s，當旋渦發生體的形狀和尺寸一定時，Sr可視為常數，渦街頻率與體積流量成比例關係，不受流體物（wù）理性質和組份變化（huà）的影響。
氫氣流量計可以測量單相流狀態下的液體、氣體和（hé）蒸汽的流量，在混相流（liú）體（tǐ）狀態時，流量計是不能作（zuò）出精確測量的。
2 氫氣流量（liàng）計的選用
氫氣流量計按傳感器分為法蘭（lán）式、夾（jiá）持式和插入式（shì）。選型（xíng）時優先考慮法蘭（lán）式，其次是夾持式。原因（yīn）是夾持式和插入（rù）式流量計的精度受（shòu）安（ān）裝影響較（jiào）大，不規範的安裝將產生很大的測量誤差。無需做精確控製和計量的場合，可以選用插（chā）入式氫氣流量計。
氫氣流量計有一體式和分體式兩種類型，在高溫環境或高空或井中安裝的（de）場合，為了（le）改善儀（yí）表的工作環境或方便儀表（biǎo）的檢修選用分體式儀表。采用一體（tǐ）式儀表時，安裝點周圍應該（gāi）留有較充裕（yù）的空間，以便安裝接線和定期維護（hù）。
3 氫氣流量計的溫（wēn）壓補償
氣體是可壓縮流體，當溫度和壓力變化時，其體積量將隨之改（gǎi）變。氣體流量測量時均要求流量計輸出標準體積（jī）流量或質量（liàng）流（liú）量，而氫氣流量計隻能測量出工況下的體積流量（liàng），所（suǒ）以氫（qīng）氣流量計測量（liàng）一般（bān）氣體或蒸汽時儀表選型一定（dìng）要考（kǎo）慮溫壓補償功能。通過（guò）溫壓補償可（kě）以將工況體積流量轉換為質（zhì）量流量或標況體積流量。測量一般氣體時，補償原理是根據標準氣體狀態方程式:

式中: P0，P1分別為標準狀態下和工（gōng）況下的絕對壓力( Pa) ; T0，T1 分（fèn）別為標準狀態下和工況下的熱力學溫度( K) ; V0，V1分別為標準狀態下和（hé）工況下的（de）氣體（tǐ）體積。
測量蒸汽時，不能使用標準氣體狀態方（fāng）程式，飽和蒸氣（qì）隻需壓力或溫度補償。一（yī）般有以下兩種補償（cháng）方式:
一是當氫氣流量計傳感（gǎn）器（qì）無內置壓力、溫度檢測元件（jiàn）時，隻能在儀表內（nèi）部做（zuò）靜態補償，就是輸（shū）入固定的溫度和壓（yā）力（lì）值用於補償。此方（fāng）法隻適用於（yú）溫度壓力變（biàn）化不大的場所。氫氣流（liú）量計傳感器有（yǒu）內置壓力和溫度檢測元件時，儀（yí）表根據所測溫度（dù）和壓力判（pàn）斷蒸汽狀態是（shì）屬於飽和蒸氣（qì）還是過熱蒸汽，由儀表內（nèi）部存儲（chǔ）的蒸汽數據庫自動計算質量（liàng）流量。
二是采用蒸汽流量積算儀（yí），將氫氣流量計所測（cè）工（gōng）況體積（jī）流量（liàng）以及溫度和壓力變送器所測信號傳到蒸汽流量積（jī）算儀，如圖 2 所（suǒ）示由（yóu）蒸汽流量積算儀進行補償運算。蒸（zhēng）汽（qì）流量積算儀內置過熱蒸汽以及飽和蒸氣補償算法，可以輸出質量流量、標準體積流量甚至熱量和比（bǐ）焓等。

4 氫氣流量計的安裝
氫氣流量（liàng）計的正確安裝（zhuāng）是保障儀表（biǎo）正常運行的（de）重要環節，若安裝不正確，輕則影響儀表的測量精度，重（chóng）則影響（xiǎng）儀表的使用壽命，甚至會損壞儀表。氫氣流量計的安裝管道要避免高溫熱源和輻射源的影響，安（ān）裝場所須有隔熱通風措施（shī），避開強腐蝕環（huán）境（jìng）。為了消除電幹擾，現場布線要與高壓線、電源線（xiàn）和電力設備保持足夠的距離。
氫氣流（liú）量計盡量避免（miǎn）安裝在震動較強的管道上，特別是（shì）橫向震動; 流量計盡（jìn）量避免安裝在架空而過長的管道上，導致流量計下垂，造成（chéng）法（fǎ）蘭的密（mì）封泄漏; 若必須（xū）在上述兩種情（qíng）況下（xià）安（ān）裝，需在傳感器的（de）上下遊 2D 處分別設置管道緊固裝置並加防震墊。
氫氣流量計安裝在室外（wài）應注意防水，電氣接口處應將電纜線彎成（chéng） U 形，避免水順著電纜線進入儀表殼內。氫氣流量（liàng）計安裝點的上遊較近處若安裝有不斷開關的閥門，會影響（xiǎng）流量計的使用（yòng）壽命，易對流量計造成永久（jiǔ）性損壞。
氫氣（qì）流量計的口（kǒu）徑如果與工藝（yì）管道相同，不能滿足（zú）流量儀表要求時，或（huò）者在（zài）此流速下測量準確度不能（néng）保證時，需要縮小儀表口徑，從（cóng）而提高管內流速，保證測量精度。上下遊（yóu）必（bì）須有足夠的直管段，若傳感器安裝點的上遊在同一平麵上有 2 個 90°彎（wān）頭時，上遊直管段≥25D，下（xià）遊直（zhí）管段≥5D。根據測量的需要，需在氫氣流量計附近測量壓力（lì）和溫度時（shí），測壓點應在傳感器下（xià）遊（yóu）的( 3 ～ 5) D 處，測溫點應在傳感（gǎn）器下遊的( 6 ～ 8) D 處，如圖 3 所示。

5 氫氣流量計的維護與故障處理
氫氣（qì）流量計無可動部件，所以在正常（cháng）使用情況下，維護工作量較少。在儀表投（tóu）用的（de）初始階段（duàn），要求液體（tǐ）流量緩（huǎn）慢增加，以免損（sǔn）壞儀表的渦街發生體。
5． 1 氫氣流量（liàng）計的維護
日常維護的任務是（shì）: 密切關注氫氣流量（liàng）計顯示（shì）板的低電池指示燈，如有閃（shǎn）光（guāng）現象應盡快更換內部電池; 定（dìng）期檢查（chá）屏蔽和接地情況，消除外界幹擾，有時指示問題是由於受到幹擾造成的; 定期清洗氫氣流量（liàng）計的（de）探頭，探頭檢測孔如果（guǒ）被汙物堵塞，會影（yǐng）響（xiǎng）正常測量。
5． 2 氫氣流量計的故障現（xiàn）象與處理
現象 1: 計（jì）量不準。處理方（fāng）法: 檢查儀表 K 係數或口徑等關鍵參數（shù）設（shè）置; 檢（jiǎn）查測量氣（qì）體或蒸汽時補償方式或參數（shù）是否（fǒu）正確; 檢查流量計安裝時墊片是否同心或伸入管道等等（děng）。
現象（xiàng） 2: 傳感器損壞。處理方法: 在蒸汽測量中，99% 的氫氣流量計傳感器損壞原因（yīn）是因為水（shuǐ）錘，為避免水錘的產（chǎn）生（shēng）需在工藝管線增加疏水器; 檢查傳感器（qì）材質選擇是否正（zhèng）確，介質（zhì）是否腐蝕儀表傳（chuán）感器; 檢查（chá）傳感器工（gōng）作溫度是否大於額定（dìng）值。
6 結語
氫氣流量計采用微功耗高新技術，采用鋰（lǐ）電池供電，可不間斷運行 2 年以上; 可就地顯示瞬時流（liú）量、累積流量等。氫氣流量計廣泛適用於化工、石油、冶金、電力、煤炭等領（lǐng）域。隻（zhī）有在正確選型、正確安裝和正確（què）維護下才能保證其發揮應有的（de）作用。

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