水素流量測定用流量計の選び方

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水素は貴重で広く測定されている産業用ガスであり、重要な役割を果たしています。水素は、石油化学産業、食用穀物および油の加工、半導体エレクトロニクス産業、燃料電池製造、製薬化学産業、電力生産などで非常に重要な用途があります。水素の価値は非常に高いため、保管輸送計量は水素流量測定の非常に重要な機能です。 水素の特徴 水素（化学式H2）は2つの水素原子から構成され、無色、無味、無臭、無毒、可燃性です。分子量が 2、比重が 0.0695 の水素は最も軽い気体とみなされ、空気の 14 倍以上軽い (mv=28.8)。 水素は非常に引火性が高いです。常圧下では、水素含有量が 4.0% ～ 74% の混合物は可燃性です。水素の最小発火エネルギー (0.02mJ - 炭化水素の最小発火エネルギーより 1 桁小さい) は非常に小さいため、漏れを防ぐために厳密な予防措置を講じる必要があります。 その他の懸念事項 水素脆化：水素分子は小さいため、多くの金属結晶格子の空隙に拡散し、引張延性 (強度) が低下する可能性があります。この影響は水素脆化と呼ばれ、ステンレス鋼ではなく主に高張力鋼に影響します。304L や 316L などのオーステナイト系ステンレス鋼は、実際には水素脆化に対して耐性があります。これは、ニッケル基合金 C-22 の Ni-Cr-Mo 構造によるものです。 プロセス接続：同じ圧力では、システムが空気やその他の一般的なガスに対して気密であっても、依然としてシステムから水素が漏れる可能性があります。したがって、圧縮ガス協会 (CGA) のガイドライン CGA G-5.4-1992 には次のように記載されています。：ダクトやパイプの接合部は溶接することで漏れや耐火性を高めるのが最適です。柔らかいはんだ接合は許可されません。ネジ継手は水素配管システムで使用できますが、漏れの可能性を最小限に抑える必要があります。水素配管システムで使用されるフランジ継手には、金属間のシールまたはガスケットが必要であり、ガスケットは難燃性の材料である必要があります。 信頼性の高い正確な流量測定は、製品の品質と歩留まりを向上させる鍵となります。差圧流量計、タービン流量計、渦流量計などの既存の体積測定技術には精度の限界があります。これらの技術を使用して水素を測定する場合、測定精度は通常 ±3 ～ 8% に相当します。また、測定範囲にも制限があります。タービン流量計の可動部品も信頼性を損ないます。現在、最も広く使用されており、最も信頼できるものは、コリオリ質量流量計と熱式ガス質量流量計です。これらは両方とも質量流量を直接測定する流量計であり、両方とも可動部分がなく、広い範囲を持っています。接液面材質はすべて316Lを採用し、現場での使用における耐久性と安全性を向上させています。コリオリ質量流量計と熱式ガス質量流量計のセンサーは完全に溶接されています。圧力センサーインターフェースと温度センサーを介して標準条件下で流量測定値を体積流量に補正する必要がないため、システム配管継手の使用が最小限に抑えられます。センサの接続方法には、フランジ接続とフランジクランプ接続があります。熱式ガス質量流量計は、大型パイプのプラグイン接続も可能です。コリオリ質量流量計と熱式ガス質量流量計は優れた検出技術を備えており、最大 0.5% の精度を実現できるため、貿易決済測定に大きな利点があります。これら 2 種類の流量計は、高度な測定技術、優れた長期アプリケーション安定性、および非常に低いオンサイト メンテナンス コストを備えています。非常に人気のある測定器です。 コリオリ質量流量計の欠点：大口径パイプはかさばり、設置が不便で、購入コストが非常に高くなります。微小流量測定特性では熱式ガス質量流量計に劣ります。 熱式ガス質量流量計の欠点：高流量範囲はコリオリ質量流量計ほどではありません。水素流量を正確に測定するには、流量計の校正に実流量校正を使用する必要があり、この制限により、ほとんどのメーカーが製造する製品は要件を満たしていません。現在、この機能を備えている国際ブランドは、SIERRA、KURZ、FCI など、わずか数社だけです。使用圧力には制限があり、通常は 3.4MPa 未満であり、KURZ は 2MPa を超えません。 以下は、さまざまな業界における SIERRA 熱式ガス質量流量計の用途です。特筆すべき点は、これらの流量計は 8 年以上使用されているということです。