Wie wählt man einen Durchflussmesser für die Messung des Wasserstoffdurchflusses aus?

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Wasserstoff ist ein wertvoller und weit verbreiteter Industriegas mit einer sehr wichtigen Funktion. Wasserstoff findet in der Petrochemie, bei der Verarbeitung von Lebensmitteln und Getreideprodukten, in der Halbleiter- und Elektronikindustrie, bei der Herstellung von Brennstoffzellen, in der Pharmazeutischen Industrie sowie bei der Stromerzeugung äußerst wichtige Anwendungen. Da der Wert von Wasserstoff sehr hoch ist, ist die Messung bei der Übernahme im Handel eine äußerst wichtige Eigenschaft bei der Erfassung des Wasserstoffflusses. Eigenschaften von Wasserstoff Wasserstoff (Chemische Formel H2) besteht aus zwei Wasserstoffatomen. Er ist farblos, geschmackslos, geruchlos, ungiftig und brennbar. Mit einem Molekulargewicht von 2 und einer Dichte von 0,0695 gilt Wasserstoff als das leichteste Gas – es ist mehr als 14 Mal leichter als Luft (mv=28,8). Wasserstoff ist äußerst entzündlich. Unter Normaldruck sind Gemische mit einem Wasserstoffgehalt von 4,0 % bis 74 % entzündlich. Da die minimale Zündenergie von Wasserstoff (0,02 mJ – das ist eine Größenordnung weniger als die minimale Zündenergie von Kohlenwasserstoffen) sehr gering ist, müssen strenge Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um Lecks zu verhindern. Weitere Bedenken: Wasserstoffsprödung: Aufgrund der geringen Größe der Wasserstoffmoleküle können sie in die Lücken des Metallgitters eindringen, was zu einer Verringerung der Dehnfähigkeit (Stärke) führen kann. Dieser Effekt wird als Wasserstoffbrüchigkeit bezeichnet; er betrifft hauptsächlich hochfestes Stahl, nicht jedoch Edelstahl. Austenitische Edelstähle wie 304L und 316L sind tatsächlich widerstandsfähig gegen Wasserstoffbruch. Dies ist auf die Ni-Cr-Mo-Struktur des Nickellegierungsstoffs C-22 zurückzuführen. Verbindungskomponenten: Bei gleicher Luftdruckverhältnisse kann Wasserstoff trotz der Dichtigkeit des Systems gegenüber Luft oder anderen üblichen Gasen dennoch aus dem System entweichen. Daher legen die Richtlinien CGA G-5.4-1992 der American Compressed Gas Association (CGA) fest, dass Leitungssysteme sowie Verbindungen an Rohrleitungen am besten durch Schweißen vor Leckagen und Bränden geschützt werden sollten. Der Einsatz von Weichlötverbindungen ist nicht zulässig. Schraubverbindungen können in Wasserstoffleitungsanlagen eingesetzt werden, es muss jedoch sichergestellt werden, dass das Risiko von Leckagen auf ein Minimum reduziert wird. Die Flanschverbindungen für Wasserstoffleitungsanlagen sollten eine Metall-zu-Metall-Dichtung oder Dämpfung aufweisen, wobei die Dichtungen aus brandschutzgeeigneten Materialien hergestellt werden müssen. Eine zuverlässige und präzise Durchflussmessung ist der Schlüssel zur Verbesserung der Produktqualität und -menge. Bestehende Volumenmessverfahren wie Differenzdruckmesser, Turbinenmesser und Wirbelstrommesser sind durch Genauigkeitsbeschränkungen geprägt. Bei der Messung von Wasserstoff mit diesen Verfahren liegt die erzielte Genauigkeit in der Regel bei ±3–8 %. Außerdem ist auch der Messbereich eingeschränkt. Die beweglichen Teile des Turbinenstrommessers gefährden zudem die Zuverlässigkeit. Derzeit werden am häufigsten und zuverlässigsten Korioliskreislaufs-Massenstrommessgeräte sowie thermische Gasmassenstrommessgeräte eingesetzt. Beide gehören zu den Durchflussmessgeräten für die direkte Messung des Massenstroms und weisen keine beweglichen Teile auf; außerdem haben sie ein großes Messbereich. Die Materialien der Flüssigkeitskontaktflächen bestehen aus 316L, was die Langlebigkeit und Sicherheit bei der Inbetriebnahme verbessert. Die Sensoren der Coriolis-Masseströmmessgeräte sowie der thermischen Masseströmmessgeräte sind vollständig verschweißt. Da es nicht notwendig ist, die Strömungswerte mithilfe von Drucksensoren und Temperatursensoren auf den Volumenstrom unter Standardbedingungen umzurechnen, werden die verwendeten Systemanschlüsse auf ein Minimum reduziert. Die Verbindungsarten für Sensoren sind Flanschverbindung und Flanschklammerverbindung. Der thermische Massenstrommesser bietet außerdem eine Einbaulösung für große Rohrleitungen. Durch ihre hervorragenden Messtechnologien bieten Coriolis-Massenströmungsmesser sowie thermische Gasmassenströmungsmesser eine Genauigkeit von bis zu 0,5%, was sie bei der Messung im Handel zu einem großen Vorteil macht. Beide Arten von Durchflussmessgeräten verfügen über fortschrittliche Messtechnologien, zeichnen sich durch eine gute Langzeitteststabilität aus und weisen äußerst niedrige Wartungskosten vor Ort auf – sie sind daher sehr beliebte Messinstrumente. Nachteile des Coriolis-Massenstrommessers: Große Rohrdurchmesser führen zu einem großen Volumen und großer Größe, die Montage ist schwierig und die Anschaffungskosten sind sehr hoch. In Bezug auf die Messeigenschaften bei geringem Durchfluss ist er nicht so gut wie Massenstrommessgeräte für Gase von der thermischen Art. Nachteile des thermischen Massenstrommessers: Im Bereich hoher Strömungsgeschwindigkeiten ist es nicht so leistungsfähig wie das Coriolis-Massenstrommesser. Um den Wasserstofffluss genau zu messen, ist eine Kalibrierung des Flussmessers mit echtem Fluss erforderlich – diese Einschränkung führt dazu, dass die von den meisten Herstellern hergestellten Produkte nicht den Anforderungen entsprechen. Derzeit gibt es weltweit nur wenige Markenhersteller mit dieser Fähigkeit, darunter SIERRA, KURZ und FCI. Es gibt Beschränkungen hinsichtlich des Arbeitsdrucks – in der Regel liegt er unter 3,4 MPa. Bei KURZ darf der Druck 2 MPa nicht überschreiten. Im Folgenden sind die Anwendungen des SIERRA-Thermmassenstrommessers in verschiedenen Branchen aufgeführt. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass diese Durchflussmesser bereits seit über 8 Jahren im Einsatz sind.