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超聲流量計在摻氫天然氣管道中的高效測量技術

發(fā)布時間:2025-7-14     來源:恩德斯豪斯科技    編輯:衡盛楠    審核:張經(jīng)緯 王靜
摘要:超聲流量計FLOWSIC系列產(chǎn)品在天然氣貿(mào)易計量中的應用,關注我們品牌的各位用戶想必已經(jīng)相當清楚了。但在天然氣之外,其實FLOWSIC系列產(chǎn)品依然能對氫氣,氧氣,二氧化碳,氮氣,乙烷等等多種過程氣體進行準確的測量。從本期開始,我們將開啟一個新的系列,逐步為大家介紹關于這些特殊氣體的計量。

一、 天然氣摻氫技術簡介

天然氣摻氫(Hydrogen-blended Natural Gas, HBNG)是指將氫氣按一定比例混合到傳統(tǒng)天然氣中,形成一種新型低碳混合燃料的技術。隨著全球能源結(jié)構(gòu)向綠色低碳轉(zhuǎn)型,天然氣摻氫成為氫能利用的重要途徑之一,既能發(fā)揮氫能的清潔優(yōu)勢,又能利用現(xiàn)有天然氣基礎設施,降低能源轉(zhuǎn)型成本。

天然氣摻氫技術作為氫能與天然氣融合發(fā)展的紐帶,是助力我國雙碳目標的有效途徑之一。從2005年起,在世界多個國家及地區(qū)均有實際應用。

1. 高聲速氣體

摻氫天然氣屬于高聲速氣體(聲速>600m/s),典型的高聲速氣體組分有:純氫氣,純氦氣,高氫氣含量混合氣,壓力大于250bar的天然氣等。

2. 對超聲流量計的影響

高聲速氣體對超聲流量計的影響有以下幾點:

  • 更短的傳播時間——縮短的時間差,對絕對時間測量的挑戰(zhàn)
  • 更高的壓力進一步增加了聲速
  • 更寬的聲波瓣——外側(cè)聲道受管壁反射影響,各種信號之間的差異不明顯
  • 小口徑流量計受到的影響更為嚴重

二、解決方案與產(chǎn)品簡介

氫氣作為清潔能源并不陌生,在氫氣過程測量領域,恩德斯豪斯科技的超聲流量計已積累近20年的經(jīng)驗。面對高聲速氣體的測量挑戰(zhàn),我們有以下解決方案:

1. 解決方案

我們以應用較廣,測量難度較高的純氫為例:

  • 更多地采用兩聲道設計(2P&2X)
  • 大口徑可配置四聲道(高精度)
  • 高頻探頭——200KHz300kHz工作頻率探頭提高信噪比
  • 信號算法的調(diào)整——特殊的算法設置以處理因管壁反射而導致緊鄰/重疊的信號,更短的聲波脈沖

2. FLOWSIC600系列

 

作為上一代成功產(chǎn)品的繼任者,FLOWSIC600-XT氣體超聲流量計為此領域樹立了新的標準。FLOWSIC600-XT4聲道,4+1聲道,4+4聲道和8聲道等聲道型式可供選擇,以滿足所有的單機或系統(tǒng)現(xiàn)場應用需求。除了可以滿足OIML R137中關于Class 1等級要求之外,同時還滿足Class 0.5級和AGA No.9報告中的要求。

產(chǎn)品優(yōu)勢

  • 長期穩(wěn)定,測量可靠
  • 應用范圍廣
  • 不受嘈雜環(huán)境影響
  • 惡劣工況下性能可靠
  • 通過聲速測量進行恒定氣體成分監(jiān)測
  • 通過智能自診斷減少維護

應用領域

  • 天然氣貿(mào)易計量
  • 氣體傳輸和儲存
  • LNG到岸或離岸應用
  • 測量高達30%的摻氫天然氣
  • 工業(yè)氣體計量CO2,H2,N2O2,NH3,乙烯,氦氣,氬氣
  • 適用于H2S含量較高的氣體,如酸性氣體或沼氣

三、 應用案例分享

2023年底投產(chǎn)運行的包頭-臨河輸氣管道工程是國內(nèi)首條具備摻氫輸送能力的長距離高壓管道項目,該項目建成管線實際全長約 249 公里,管徑D457mm,設計壓力 6.3 兆帕,管道年設計輸氣能力3.93億立方米,增壓后可實現(xiàn)20億立方米/年。管道的投產(chǎn)運行對內(nèi)蒙古自治區(qū)氫能消納和建設自治區(qū)清潔能源供應基地產(chǎn)業(yè)起著重要的推動作用,也是積極響應國家雙碳戰(zhàn)略,推進清潔能源利用的重要代表。

在包頭-臨河管線上,也有FLOWSIC600超聲流量計的身影。FLOWSIC600超聲流量計在該項目中承擔了關鍵的計量任務,可精準測量摻氫天然氣的體積流量,測量精度達±0.5%,完全滿足高壓管道的計量需求。其獨特的自適應算法能自動補償氫氣混合帶來的聲速變化,確保在不同摻氫比例(0-20%)下的測量穩(wěn)定性。FLOWSIC600還具備出色的抗干擾能力,可適應6.3MPa的高壓環(huán)境和復雜工況,為這條年輸氣能力達20億立方米的能源動脈提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。該設備的成功應用,不僅保障了摻氫天然氣的貿(mào)易計量,更為我國未來氫能管網(wǎng)的流量測量積累了寶貴經(jīng)驗。

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