摘 要：介绍了质量流量计在非纯净氢气计量中遇到的问题，分析并找出了产生问题的原因，并提出和落实了解决问题的办法，起到了好的效果。

关键字：氢气 体积流量 质量百分比 质量流量

    2012年3月4日，化肥事业部新建10万t/年双氧水装置（新一水）在系统建立循环后开始投氢，标志着巴陵公司“五改七建一配套”工程首套新建装置正式投入生产。化肥事业部双氧水装置生产所用原料氢气由己内酰胺事业部提供，为了保证互供氢气的准确计量，己内酰胺事业部安装了一台质量流量计。化肥事业部新一水装置也安装了一台质量流量计用于消耗计量和生产指示，二水、三水装置原有一台带温压补偿的涡街流量计总表。

    在新一水装置开车前，己内酰胺事业部氢气供料计量表和化肥事业部二水、三水氢气计量总表是可以完全比对的，但在使用过程中发现量差较大。新一水开车后，其氢气消耗计量表显示明显偏高，都反映出质量流量计在计量过程中出现了问题。

    1 查找原因

    针对使用过程中每台表出现的问题，要做具体分析：

    （1）己内酰胺事业部氢气供料总表

    该表在选型时已考虑到最大允许差压和最小流量范围，型号为艾默生CMF200M质量流量计，安装时有缩管，水平倒立安装，变送器为1700型。因为结算采用质量单位，所以流量计选择输出为质量流量，输出量程0～1000kg/h。

    在新一水开车前的供料时间内该质量流量计和二水、三水消耗总表涡街流量计可进行对比，但涡街流量计单位为标准立方米，需进行简单换算后才能直接对比。数据见表1。

表1 两种计量仪表的质量流量比对表

    通过查找原因，仪表本身没有问题，最后查到问题出在测量的介质上。己内酰胺事业部提供的氢气虽然号称纯氢，但那只是体积百分数，根据在线分析仪的分析显示，体积百分数在99.6%左右波动（其余为氮气），涡街流量计测量体积流量时这么高体积百分数影响很小，但由于氢气分子量小，氮气分子量相对较大，虽然体积百分数较高，但对于质量流量计测量的质量流量来说，影响就相对较大，因为结算的是纯氢的质量，不是混合气的质量流量，而质量流量计计量的只是混合气的质量流量，所以数据偏高。

    （2）新一水氢气消耗计量表

    新一水氢气消耗表也是采用的艾默生质量流量计，传感器型号CMF100M，变送器1700。安装时有缩管，水平倒立安装。因为工艺控制和消耗考核的需要，计量单位为Nm3，选择输出为特殊单位。同样的原因，原来变送器组态时按100%纯氢20℃参考温度标准密度0.0836kg/m³组态，计算出的标准体积量明显偏高。

    2 数据的修正

    （1）己内酰胺事业部氢气供料总表数据修正

    供氢总表因为是计量的混合气的质量，需要按质量百分比折百计算，这就是一个数据修正的过程。

    首先要根据在线分析仪的体积百分数计算氢气的质量百分比，公式为：

    质量百分比=（氢气标准密度×氢气体积比）/［氢气标准密度×氢气体积比+氮气标准密度×（1－氢气体积比）］

    按照在线分析仪提供的99.5%氢气浓度，计算出此时氢气质量百分比为93.5%，此时应在流量计读数的基础上乘以一0.935的修正系数，才是实际纯氢的质量。

    表2为计算出的不同体积百分数所对应的质量百分比。

表2 体积百分数和质量百分数对比表

表3 月修正表

注：5月数据含3月份的量。

    从表2可以看出，用质量流量计测量这种氢气的质量流量，体积浓度每变化0.1个百分点，纯氢质量流量将产生1.3个百分点左右的变化。

    根据这一公式我们向公司有关部门及时提出了数据修正建议，经过协商，双方最后一致同意每月以在线分析仪的平均浓度按上述公式计算修正系数。表3为近几个月每月的修正量。

    修正后的数据基本符合双氧水三套装置的生产实际消耗水平。

    （2）新一水氢气消耗计量表修正

    根据在线分析仪的分析浓度99.6%计算出氢气实际标准密度应为0.0945kg/m³，按此数据组态设置特殊单位的转换系数后，标准体积流量明显降低，由3600Nm³/h下降到3300Nm³/h，和装置生产的工况和设计消耗指标基本吻合。但当氢气浓度波动时，还将会产生一定的附加误差，只有进行在线实时修正才能完全消除。

    3 结束语

    质量流量计在物料的质量计量中发挥越来越重要的作用，不管是液体还是气体，质量流量计都能提供较好的解决方案，但是在具体的应用中，比如上述非单一组分气体的计量中，就要考虑到组分变化等因素的影响并予以消除。