離子膜法燒堿工藝制堿技術(shù)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的制堿技術(shù)，具有投資少、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量好、無污染等優(yōu)點(diǎn)，代表了電解制堿技術(shù)的發(fā)展方向。它的工藝裝置控制要求嚴(yán)格，對(duì)儀表的測(cè)量精度、穩(wěn)定性及可靠性都有很高的要求，特別是對(duì)介質(zhì)流量的控制。所以在離子膜法燒堿生產(chǎn)中大量使用具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刻度直觀、安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)來滿足其工藝控制要求。
1金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理及結(jié)構(gòu)
金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)屬面積式流量計(jì)，是基于定壓降變節(jié)流面積測(cè)流量的基本原理。當(dāng)流體自下而上流經(jīng)錐管時(shí)，浮子前、后產(chǎn)生差壓作用，浮子就上升或下降位移，當(dāng)使浮子上升的差壓與浮子所受的重力、浮力及黏性力三者的合力相等時(shí)，浮子便處于平衡狀態(tài)。因此浮子的位移與流量的大小存在相應(yīng)的關(guān)系，浮子的位移通過磁鋼的耦合使平衡機(jī)構(gòu)的平衡桿跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，在刻度盤上指示出流量值。在此基礎(chǔ)上，通過平衡機(jī)構(gòu)凸輪與調(diào)整件的非線性傳動(dòng)，將對(duì)應(yīng)于流量的轉(zhuǎn)角信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)換器，后者將轉(zhuǎn)角信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20 mA的DC電流信號(hào)輸出。由于經(jīng)過了非線性修正，流量測(cè)量值與輸出電流信號(hào)值線性地呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)浮子處于平衡時(shí)，被測(cè)流體體積流量可由下式計(jì)算：
式中：
Q=體積流量；
?=流出系數(shù)；
?=浮子最大直徑與其同高度錐管橫截面之間的環(huán)隙面積；
g=重力加速度；
υ? =浮子的體積；
ρ?=浮子密度；
ρ=被測(cè)流體密度；
S=浮子最大截面積。
流量計(jì)的傳感器由錐管、浮子組成；指示器由刻度盤、指針、凸輪、平衡機(jī)構(gòu)組成；轉(zhuǎn)換器由角位移轉(zhuǎn)換器、調(diào)整件等組成。金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)分為現(xiàn)場(chǎng)指示型和電遠(yuǎn)傳型兩種。
2金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的應(yīng)用及選型
某化工公司自2000年12月投產(chǎn)以來，經(jīng)過4次擴(kuò)建，離子膜法燒堿現(xiàn)已達(dá)到5萬t／a的規(guī)模。現(xiàn)場(chǎng)使用的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)共計(jì)62臺(tái)，有日本東京計(jì)裝株式會(huì)社制造的，用于現(xiàn)場(chǎng)鹽水、堿液、鹽酸、去離子水、亞硫酸鈉等介質(zhì)流量的測(cè)量。通過3年多的生產(chǎn)，裝置基本運(yùn)行正常。但在停車檢修中發(fā)現(xiàn)，電解槽B、C陽(yáng)極液加酸pH值檢測(cè)回路、淡鹽水加酸pH值檢測(cè)回路使用的日本東京計(jì)裝株式會(huì)社制造的SUS304襯ETFE的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)襯里嚴(yán)重腐蝕變形，致使浮子經(jīng)常卡住，無法控制pH值檢測(cè)回路介質(zhì)的流量，影響了正常生產(chǎn)的進(jìn)行。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，這是由于pH值檢測(cè)回路的鈦冷卻器換熱用的循環(huán)水水質(zhì)差、換熱面積小及操作不當(dāng)?shù)纫疴伬鋮s器結(jié)垢嚴(yán)重，導(dǎo)致陽(yáng)極液及淡鹽水溫度過高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行致使金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)襯里腐蝕變形。而電解槽D、E陽(yáng)極液加酸pH值檢測(cè)回路使用的是開封儀表廠的不采用襯里結(jié)構(gòu)、完全由Ti材構(gòu)成的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)卻未發(fā)現(xiàn)腐蝕變形情況。所以在測(cè)量高溫腐蝕性介質(zhì)時(shí)，盡量避免采用襯里結(jié)構(gòu)，而采用金屬結(jié)構(gòu)，以提高儀表的可靠性。
另外，電解槽C、D陽(yáng)極液入口總管使用的電遠(yuǎn)傳功能的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)在使用過程中指示波動(dòng)過大，而且測(cè)量機(jī)構(gòu)與指示機(jī)構(gòu)法蘭連接處泄漏嚴(yán)重。拆開檢查發(fā)現(xiàn)，指示波動(dòng)過大是由于機(jī)械加工的精度和阻尼系統(tǒng)方面的原因。給阻尼系統(tǒng)加入硅油后情況有所改善，而法蘭連接處泄漏是由于使用的石棉墊片在高溫下斷裂變形所致，更換聚四氟乙烯墊片再無任何泄漏。而日本東京計(jì)裝的流量計(jì)卻沒有出現(xiàn)上述情況。下面介紹該儀表常用的防腐材料。
(1)鹽水是離子膜裝置的基本介質(zhì)，耐鹽水腐蝕性能好的金屬材料是鈦、鉭，非金屬材料為聚偏二氟乙烯(PⅧF)和PVC，石河子化工廠測(cè)量鹽水的流量計(jì)均采用鈦材，使用情況良好；
(2)堿液是另一種重要介質(zhì)，耐堿液腐蝕性能好的金屬材料主要有鎳和各種牌號(hào)的不銹鋼，石河子化工廠測(cè)量堿液均采用SUS316L材質(zhì)，效果較好；
(3)裝置中常用31％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))高純鹽酸，腐蝕性很強(qiáng)，接液部材質(zhì)應(yīng)采用鉭材，石河子化工廠采用的是SUS304內(nèi)襯PVC的流量計(jì)；
(4)裝置中經(jīng)常使用去離子水及氮?dú)猓鶠榉歉g性介質(zhì)，接液部材質(zhì)應(yīng)采用不銹鋼，石河子化工廠采用的是SUs304奧氏體不銹鋼。
以上是常用介質(zhì)的選材，在運(yùn)用中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如電解廠房屬于防爆場(chǎng)所，電遠(yuǎn)傳型應(yīng)選用隔爆型或本安防爆型的流量計(jì)。另外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量值的流量范圍加以選用。
3金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的安裝及使用維護(hù)
3．1安裝
(1)流量計(jì)必須垂直安裝在無震動(dòng)的管道上，不應(yīng)有明顯的傾斜，傾斜角度一般不超過5。。
(2)為方便檢修、更換流量計(jì)及清洗測(cè)量管道，除安裝現(xiàn)場(chǎng)有足夠空間外，在流量計(jì)上、下游應(yīng)安裝必要的閥門。一般情況下，流量計(jì)前面用全開閥，后面用流量調(diào)節(jié)閥，并在流量計(jì)的位置設(shè)置管路管道，安裝旁通閥。
(3)對(duì)于臟污流體，應(yīng)在流量計(jì)上游人口處安裝過濾器，帶有磁性耦合的金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)用于測(cè)量含鐵磁性雜質(zhì)流體時(shí)，應(yīng)在儀表前安裝磁過濾器。
(4)流體在錐管內(nèi)流動(dòng)方向由下至上，不能倒流，為避免因流體倒流或水錘現(xiàn)象損壞流量計(jì)，應(yīng)在其下游安裝單向閥。
(5)如被測(cè)流體為脈動(dòng)流造成浮子跳動(dòng)而不能正常測(cè)量時(shí)，應(yīng)在測(cè)量計(jì)上游安裝適當(dāng)尺寸的緩沖器或定值器，以消除或減弱脈動(dòng)。
3．2使用及維護(hù)
(1)使用流量計(jì)前應(yīng)檢查儀表運(yùn)行及各部分活動(dòng)是否正常，浮子在錐管內(nèi)活動(dòng)是否靈活，指示部分是否可靠跟隨。
(2)使用時(shí)應(yīng)緩慢地開啟上游閥門至全開，然后調(diào)節(jié)下游調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量；當(dāng)流量計(jì)停止使用時(shí)，應(yīng)先緩慢地關(guān)閉全開閥，然后再關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥。
(3)使用耐腐蝕型流量計(jì)時(shí)必須采取措施避免流量計(jì)驟熱、驟冷的沖擊而造成流量計(jì)襯里材料的剝離與損傷，影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。
(4)流量計(jì)在使用中，如果指針由于流體狀態(tài)不穩(wěn)而造成抖動(dòng)，不易讀數(shù)時(shí)，可在阻尼機(jī)構(gòu)中注人少許硅油，以增加阻尼效果。
(5)當(dāng)需要維修流量計(jì)浮子組件時(shí)，應(yīng)從管路上拆下流量計(jì)。拆裝及清洗時(shí)一定注意不要損傷浮子的最大徑部，不要碰彎浮子導(dǎo)向桿。
(6)根據(jù)測(cè)量介質(zhì)清潔程度、腐蝕性情況，定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢查和維修。
(7)加強(qiáng)崗位操作人員的培訓(xùn)，消除由于操作不當(dāng)而引起的儀表?yè)p壞，延長(zhǎng)儀表使用壽命。
4結(jié)語(yǔ)
隨著機(jī)械加工和智能化技術(shù)的發(fā)展，金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的應(yīng)用范圍更加廣泛。熟悉和掌握金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理和結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高使用和維護(hù)水平，真正發(fā)揮儀表“火眼金睛”的功效。
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