浅谈质量流量计在化工测量氢气方面的应用

1、浅谈质量流量计在化工测量氢气方面的应用摘要：工业生产过程中，因为物料的平衡、热存储、经济核算等方面的计算都需要使用质量，而不是采用体积，因此在测量的时候，经常需要将体积测量结果换算成为质量流量。因为密度随着温度与压力而发生变化，所以在测量流体体积的时候，需要同时测量流体密度与压力，然后求出质量流量。但是在质量与压力频繁变动的情况下，很难获得精确测量的结果。采用质量流量计就无需进行这些繁琐的换算，便捷的同时也提升了数据的精确性。该文在系统分析了质量流量计概念以及原理的根底上，针对中核建中核燃料元件在制备氢化锂过程中，出现的氢气总量与消耗量过高的问题进行了系统分析，并提出了调校方法。关键词：质量流

2、量计氢化锂耗氢量测量中图分类号：TH814.6文献标识码：A文章编号：1674-098X202103b-0095-02此前，中核建中核燃料元件为了制备氢化锂需要采购氢气，为了降低在供应的过程中出现纠纷，同时也为了保证计量准确性，双方决定使用同一种型号的剂量装置。通过和厂家进行交流沟通，决定使用艾默生CMF200M质量流量计，具体的型号是：分体式，变送器是2700，口径是50。从这几年的使用情况来看，比较成功。现在该公司已经在化工生产中广泛使用，主要用其测量制备氢化锂时的耗氢量，有的时候也用来检测液氨、苯胺以及环己酮等。1质量流量计概述质量流量计分为直接式与间接式2种。这种流量计能够直接测量质量

3、流量，具有较高的准确性，和各类参数没有关联，压力的损失较小。质量流量计当前依然在不断完善，当前还有很多问题没有得到解决，比方零点漂移、管材选择、振动管形状等。人们试图使用多种已有学科知识来检测质量，所以市场上出现了测量不同介质、形式多样的质量流量计。固态、气态与液态3种流量计都能够直接用于流量的测量，可是固态流量计自从产生的那天开始，就只能用来测量质量流量。传统气相、液相流量计，主要的成效是测量容积的流量，然后将其转变为质量流量。现在的质量流量计是直接测量的。所以，一般我们所说的直接质量流量计主要是指气相与液相的质量流量计。当前，质量流量计分成使用差压原理、热量原理以及动量变化原理3种类型的流

4、量计。使用最广泛的是科里奥利流量计。2科里奥利质量流量计原理科里奥利质量流量计是采用流体在振动管当中流动的时候，产生和质量流量成正比例的科里奥利力，从而制备出的一种直接质量流量计。在质量为m的质点通过速度v在围绕P轴进行角速度的管道内旋转运动的时候，质点具备相对应的惯性力以及分量加速度。法向加速度，也就是向心加速度为a，方向是P轴。切向加速度，也就是科里奥利加速度，方向和r呈垂直关系。因为符合运动，当质点在t方向作用的时候，科里奥利力Fc=2vm，管道对于质点作用存在着一个反向的作用力-Fc=-2vm。在密度是的流体在管道当中以v做匀速运动的时候，任何一段长度是?x的管道当中所受到的切向科里奥

5、利力是：?Fc=2vA?x公式当中的A为管道内部的流通内截面积。因为质量流量qm=vA，因此：?Fc=2qm?x所以，直接或者是间接方法都能够测量出在管道当中的流体的科里奥利力，并借此测得质量流量。现在，科里奥利质量流量计已经出现了单管式的，也就是通过两端固定在测量管上，在中点测量管的振动以及接近谐振的频率所鼓励，从而在管内的流体会产生科里奥利力，使得测量管当中的点前后产生方向不同的挠曲，使用电磁学以及光学原理来检测挠曲量，从而获得质量流量。这种流量计的误差会维持在±0.150.5%R，重复性误差会维持在根本误差的1/42/3；测量的范围度主要分布在101501。3质量流量计的影响因

6、素尽管从原理上来看，质量流量计不会因为压力、温度以及振动而受到影响，可是在实际使用的过程中，温度与压力都会不同程度地造成传感器出现刚性变形，进而影响到计量的准确性。第一，操作温度的影响。在温度发生变化以后，质量流量计的传感器测量管刚性会产生变化，并且与温度之间存在一定的函数关系，所以能够被修正。每一台质量流量计内部都安装有Pt100，借此检测测量管的温度，主要目的就是要补偿因为温度的变化而对刚性所产生的影响。第二，操作压力的影响。和温度相同，压力对于测量管刚性也会产生影响，可是影响较小，存在一定的规律性。在操作压力上升的时候，测量管会随之变硬，从而产生负向偏差；在操作压力降低的时候，测量管又会

7、变软，并且产生正向偏差。因为流量表所标定的压力通常非常低，平均保持在0.10.3MPa，在实际的生产当中可以忽略不计。4质量流量计在化工测量氢气中的应用1质量流量计在化工测量氢气中存在的问题。工厂中当前安装了2台质量流量计，分别记为流量表1与流量表2，用于保证氢气供应的准确剂量，流量表1用于测量氢气的供应总量，流量表2用于测量氢化锂反应过程中的耗氢量，除此之外，还安装有一个带有温压补偿功能的涡街流量计总表。通过观察流量计1与涡街流量计的数值发现，2台流量计之间存在比较大的误差。流量表1所显示的数值明显偏高，说明在计量的过程中质量流量计存在问题。通过原因的查找，最后发现仪表本身不存在质量问题，问

8、题主要出在介质上。质量测量仪1因为是总表，它主要用于测量氢气的供应量，虽然从外面购置的氢气号称是纯氢，可是体积百分数却在99.6%上下波动，其余的局部都为氮气。对于涡街流量计来说，因为氢气的分子量相较于氮气分子量要小得多，所以体积的百分数较高，但是对于其数值的影响较小。但是，这对于质量测量计来说有很大的影响，因为在结算的时候都是采用纯氢来实施的，并不是氢气与氮气的混合气体的质量流量，但是质量流量计上所测量的数值都是混合气体质量流量，这也是造成数值偏高的重要原因。2数据修正。质量流量计1出现误差的原因是混合气体的质量，因此需要按照质量百分比对其进行换算。首先需要按照分析仪体积的百分数来计算出氢气

9、的百分比，所采用的公式如下：质量百分比=H2标准密度×H2体积比÷H2标准密度×H2体积比+N2标准密度×1-H2体积比根据氢气浓度为99.6%，计算出这个时候氢气的质量百分比是93.5%，为了对数值进行修正，此时需要在流量计读数根底上再乘以0.935，此时才是纯氢质量。为此，我们向相关的部门申请了数据修正的建议，双方最后一致同意按照这个公式对质量流量计的测量数据進行修正，修正后的数据根本满足氢化锂制备过程中实际的生产消耗水平。对于质量流量计2我们也进行了相对应的修正工作，通过采用混合气体中氢气99.6%的浓度计算出了氢气标准密度是0.0945kg/m3，按照这个数据组态将其设置特殊的单位转换系数以后，标准体积的流量显著降低，从以前的3900Nm3/h降到了3600Nm3/h，这与实际生产工况以及设计消耗的指标相吻合，可是在氢气浓度产生波动的时候，依然存在一定的误差，只有在线修正才能将其防止。5结语质量流量计在化工产业中应用越来越广泛，同时在物料质量计量当中也发挥了更加重要的作用，不管是气体或是液体，质量流量计都能够提出很好的解决对策，可是在实际应用过程中，比方混合气体组分的计量当中，需要充分考虑组分变化