摘 要：介紹了質量流量計在非純凈氫氣計量中遇到的問題，分析并找出了產生問題的原因，并提出和落實了解決問題的辦法，起到了好的效果。

關鍵字：氫氣 體積流量 質量百分比 質量流量

    2012年3月4日，化肥事業部新建10萬t/年雙氧水裝置（新一水）在系統建立循環后開始投氫，標志著巴陵公司“五改七建一配套”工程首套新建裝置正式投入生產。化肥事業部雙氧水裝置生產所用原料氫氣由己內酰胺事業部提供，為了保證互供氫氣的準確計量，己內酰胺事業部安裝了一臺質量流量計。化肥事業部新一水裝置也安裝了一臺質量流量計用于消耗計量和生產指示，二水、三水裝置原有一臺帶溫壓補償的渦街流量計總表。

    在新一水裝置開車前，己內酰胺事業部氫氣供料計量表和化肥事業部二水、三水氫氣計量總表是可以完全比對的，但在使用過程中發現量差較大。新一水開車后，其氫氣消耗計量表顯示明顯偏高，都反映出質量流量計在計量過程中出現了問題。

    1 查找原因

    針對使用過程中每臺表出現的問題，要做具體分析：

    （1）己內酰胺事業部氫氣供料總表

    該表在選型時已考慮到最大允許差壓和最小流量范圍，型號為艾默生CMF200M質量流量計，安裝時有縮管，水平倒立安裝，變送器為1700型。因為結算采用質量單位，所以流量計選擇輸出為質量流量，輸出量程0～1000kg/h。

    在新一水開車前的供料時間內該質量流量計和二水、三水消耗總表渦街流量計可進行對比，但渦街流量計單位為標準立方米，需進行簡單換算后才能直接對比。數據見表1。

表1 兩種計量儀表的質量流量比對表

    通過查找原因，儀表本身沒有問題，最后查到問題出在測量的介質上。己內酰胺事業部提供的氫氣雖然號稱純氫，但那只是體積百分數，根據在線分析儀的分析顯示，體積百分數在99.6%左右波動（其余為氮氣），渦街流量計測量體積流量時這么高體積百分數影響很小，但由于氫氣分子量小，氮氣分子量相對較大，雖然體積百分數較高，但對于質量流量計測量的質量流量來說，影響就相對較大，因為結算的是純氫的質量，不是混合氣的質量流量，而質量流量計計量的只是混合氣的質量流量，所以數據偏高。

    （2）新一水氫氣消耗計量表

    新一水氫氣消耗表也是采用的艾默生質量流量計，傳感器型號CMF100M，變送器1700。安裝時有縮管，水平倒立安裝。因為工藝控制和消耗考核的需要，計量單位為Nm3，選擇輸出為特殊單位。同樣的原因，原來變送器組態時按100%純氫20℃參考溫度標準密度0.0836kg/m³組態，計算出的標準體積量明顯偏高。

    2 數據的修正

    （1）己內酰胺事業部氫氣供料總表數據修正

    供氫總表因為是計量的混合氣的質量，需要按質量百分比折百計算，這就是一個數據修正的過程。

    首先要根據在線分析儀的體積百分數計算氫氣的質量百分比，公式為：

    質量百分比=（氫氣標準密度×氫氣體積比）/［氫氣標準密度×氫氣體積比+氮氣標準密度×（1－氫氣體積比）］

    按照在線分析儀提供的99.5%氫氣濃度，計算出此時氫氣質量百分比為93.5%，此時應在流量計讀數的基礎上乘以一0.935的修正系數，才是實際純氫的質量。

    表2為計算出的不同體積百分數所對應的質量百分比。

表2 體積百分數和質量百分數對比表

表3 月修正表

注：5月數據含3月份的量。

    從表2可以看出，用質量流量計測量這種氫氣的質量流量，體積濃度每變化0.1個百分點，純氫質量流量將產生1.3個百分點左右的變化。

    根據這一公式我們向公司有關部門及時提出了數據修正建議，經過協商，雙方最后一致同意每月以在線分析儀的平均濃度按上述公式計算修正系數。表3為近幾個月每月的修正量。

    修正后的數據基本符合雙氧水三套裝置的生產實際消耗水平。

    （2）新一水氫氣消耗計量表修正

    根據在線分析儀的分析濃度99.6%計算出氫氣實際標準密度應為0.0945kg/m³，按此數據組態設置特殊單位的轉換系數后，標準體積流量明顯降低，由3600Nm³/h下降到3300Nm³/h，和裝置生產的工況和設計消耗指標基本吻合。但當氫氣濃度波動時，還將會產生一定的附加誤差，只有進行在線實時修正才能完全消除。

    3 結束語

    質量流量計在物料的質量計量中發揮越來越重要的作用，不管是液體還是氣體，質量流量計都能提供較好的解決方案，但是在具體的應用中，比如上述非單一組分氣體的計量中，就要考慮到組分變化等因素的影響并予以消除。