氯堿裝置常用流量計(jì)原理及選型使用探討

氯堿行業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是環(huán)境惡劣，腐蝕性強(qiáng)，易燃易爆。生產(chǎn)中流體介質(zhì)的總類繁多，液體介質(zhì)主要有、純水、自來水、鹽酸、燒堿、鹽水、次氯酸鈉等；氣體介質(zhì)主要有蒸汽、氫氣、氯氣、氮?dú)?、氯化氫氣體等等，因此氯堿行業(yè)的流量測量具有較大難度。流量的正確計(jì)量是生產(chǎn)和能源考核的必備手段，在提高生產(chǎn)效率，保障生產(chǎn)安全和杜絕能源浪費(fèi)等方面發(fā)揮著無可替代的作用。但流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，它是一個(gè)只有當(dāng)流體發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)才實(shí)際存在的物理量，因此它不僅是基本量的靜態(tài)組合，又由于其動(dòng)態(tài)性質(zhì)，流量量值受到許多復(fù)雜因素的影響，例如流體內(nèi)微觀分子之間的相互作用，宏觀的湍流、旋渦運(yùn)動(dòng)等，在具體的管道中還受到邊界條件（管壁）的制約。

面對(duì)各種流量儀表，如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)性等因素合理選型，是應(yīng)用好流量儀表的前提和基礎(chǔ)。文章作者根據(jù)在氯堿生產(chǎn)裝置中的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)，簡單介紹了氯堿裝置幾種常用流量計(jì)的原理及選型與使用經(jīng)驗(yàn)。

1 轉(zhuǎn)子流量計(jì)

轉(zhuǎn)子流量計(jì)為低中等精確度儀表，屬變面積定壓差式流量計(jì)的一種。轉(zhuǎn)子流量計(jì)是以轉(zhuǎn)子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變轉(zhuǎn)子與錐管之間的流通面積來進(jìn)行測量的體積流量儀表。一般分為玻璃和金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)，作為直觀流動(dòng)指示或測量精確度要求不高的現(xiàn)場指示儀表，轉(zhuǎn)子流量計(jì)被廣泛地用在化工行業(yè)，主要適合于對(duì)中、小口徑中流體和雷諾數(shù)較低的流體的流量測量。轉(zhuǎn)子流量計(jì)壓力損失較低，有較寬的流量范圍度，一般為10∶1，最低為5∶1，最高為25∶1。

選型與使用時(shí)應(yīng)注意：轉(zhuǎn)子流量計(jì)主要測量對(duì)象是單相液體或氣體，液體中含有微粒固體或氣體中含有液滴通常不適用。玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)選帶有透明防護(hù)罩，一旦玻璃錐管破裂，可擋住流體正向散濺，以作緊急處理。用于氣體時(shí)應(yīng)選用導(dǎo)桿或帶棱筋導(dǎo)向的儀表，以避免操作不慎浮子擊碎錐管。在選用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測量氣體介質(zhì)流量時(shí)要特別注意工作壓力，以免引起浮子振動(dòng)。轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般垂直安裝在無振動(dòng)的管道上，流體自下而上流過儀表，其中心線與鉛垂線間夾角一般不超過5o，現(xiàn)在也有平進(jìn)平出的轉(zhuǎn)子流量計(jì)。儀表安裝時(shí)無嚴(yán)格上游直管段長度要求，如被測介質(zhì)含粒狀雜質(zhì)，應(yīng)在儀表上游裝過濾器。為保證在長期使用過程中的測量精度，要注意保持浮子和錐管的清潔，特別是小口徑儀表，必要時(shí)可設(shè)置沖洗配管，定時(shí)沖洗。

主要應(yīng)用在離子膜法燒堿制備中的純水管線，分析儀表的進(jìn)口管線如pH計(jì)、氧化還原電位差計(jì)ORP及成品堿密度計(jì)。

2 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理研制出的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電動(dòng)勢的大小與導(dǎo)體在磁場中做垂直于磁場運(yùn)動(dòng)的速度成正比，由此再根據(jù)管徑，介質(zhì)的不同，轉(zhuǎn)換成體積流量。

電磁流量計(jì)無節(jié)流部件，因此壓力損失小，該儀表測量流體流量時(shí)，不受流體溫度、壓力、密度、粘度及流體組份的影響，適合于對(duì)有懸浮物固體粒子的污水、煤漿的測量，特別適合于對(duì)腐蝕性介質(zhì)的測量。

選型與使用時(shí)應(yīng)注意：電磁流量計(jì)所測液體應(yīng)具有測量所需的電導(dǎo)率，并要求電導(dǎo)率分布大體上均勻，不能用于測量電導(dǎo)率很低的液體。電磁流量計(jì)的測量精度是建立在液體充滿管道的情形下，目前在管道中有空氣的情況下測量問題尚未得到很好解決，因此電磁流量計(jì)不能測量氣體、蒸汽和含有較多較大氣泡的液體。同時(shí)應(yīng)注意不同溫度及腐蝕性介質(zhì)應(yīng)選用不同襯里材質(zhì)和電極材質(zhì)。電磁流量計(jì)雖可以在任意管道上安裝，但電磁流量計(jì)測量電極的軸線必須保持水平方向，且與管道中心線互相垂直。為避免在管內(nèi)無液體時(shí)出現(xiàn)指針不在零位的錯(cuò)覺，電磁流量計(jì)的檢測器應(yīng)安裝于任何時(shí)候均充滿液體的地方，同時(shí)，該流量計(jì)的信號(hào)較為微弱，因而在使用時(shí)應(yīng)注意外來干擾對(duì)其測量精度和影響，轉(zhuǎn)換器應(yīng)安裝于遠(yuǎn)離一切磁源的地方，不允許有振動(dòng)。在有磁場干擾的環(huán)境下使用電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)需選用抑制除噪功能。

主要應(yīng)用在鹽酸、鹽水、燒堿管線，特別是用來代替測量進(jìn)電解槽陰、陽極液的平進(jìn)平出面積式流量計(jì)，該面積式流量計(jì)屬全鈦材和SUS316L特種材質(zhì)流量計(jì)，造價(jià)極其昂貴，用電磁流量計(jì)代替能節(jié)約可觀的固定投資。

3 靶式流量計(jì)

靶式流量計(jì)是一種阻力式儀表，它是應(yīng)用流體動(dòng)壓原理測量流量的。在流體經(jīng)過的管道中，垂直于流動(dòng)方向安裝一圓盤形的鋼片，稱“靶”。當(dāng)流體流過時(shí)，流動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沖擊于靶上，使靶受到作用力且該力與流速的平方成正比例關(guān)系。因此，只要通過力矩轉(zhuǎn)換的方式測出靶上的受力，就可以求出流量。

選型與使用時(shí)首先要了解被測對(duì)象的參數(shù)，包括介質(zhì)組分，流量范圍（最大流量、最小流量、正常流量），工作壓力，溫度，黏度，管道內(nèi)徑，允許壓力損失量；然后通過輔助計(jì)算把被測流體流量換算為標(biāo)況下標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)流量，再計(jì)算最大流量靶板受力Fmax及最小流量靶板受力Fmin，F(xiàn)max超過最大允許值會(huì)損壞儀表，F(xiàn)min小于最小允許值會(huì)造成分辨率不足；最后根據(jù)輔助計(jì)算得到的流量范圍，管道雷諾數(shù)、初選口徑及J3值，從產(chǎn)品說明書中技術(shù)參數(shù)表查得流量系數(shù)0值，要求最小雷諾數(shù)大于臨界雷諾數(shù)。安裝投運(yùn)前要按使用說明書進(jìn)行調(diào)校和置零操作。

主要應(yīng)用在氯氣流量系統(tǒng)，氯氣屬有毒有害氣體，從電解槽出來的濕氯氣腐蝕性強(qiáng)，難于測量，一直是氯堿行業(yè)的老大難問題，而氯氣輸送用的透平壓縮機(jī)又必須測量控制進(jìn)口氯氣流量。用新型智能電容靶式流量計(jì)代替差壓式孔板流量計(jì)取得明顯的使用效果。

4 渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)是利用流體力學(xué)中的卡門渦街現(xiàn)象制造的一種新型流量計(jì)。所謂卡門渦街現(xiàn)象就是旋渦發(fā)生體垂直插入到流體中時(shí)，流體繞過發(fā)生體時(shí)會(huì)形成渦列，在滿足一定的條件下，非對(duì)稱渦列就能保持穩(wěn)定，此時(shí)，旋渦的頻率與流體的流速及旋渦發(fā)生體的寬度存在一定的比例關(guān)系。

其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小，儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)的安裝簡單，有法蘭式和夾持式，注意前后直管段的要求，加強(qiáng)固定以避免振動(dòng)對(duì)測量精度的影響。

主要應(yīng)用在蒸汽測量系統(tǒng)，代替差壓式孔板流量計(jì)測量蒸氣流量計(jì)量進(jìn)行能源管理，提高能耗，減少了壓式孔板流量計(jì)的大量維護(hù)維修工作。

5 結(jié)束語

流量儀表大都需要適合的測量介質(zhì)和工況條件為依托方可發(fā)揮正確作用，只有優(yōu)勢而沒有缺點(diǎn)的流量儀表現(xiàn)今是不存在的，合理的選擇儀表對(duì)于現(xiàn)場工程師和管理者是至關(guān)重要的。流量計(jì)選型是一項(xiàng)技術(shù)性、實(shí)用性、責(zé)任性很強(qiáng)的工作，要做好這項(xiàng)工作，必須充分了解各種流量計(jì)的測量原理，了解、掌握各流量計(jì)生產(chǎn)廠家發(fā)展動(dòng)態(tài)，弄清測量對(duì)象的工藝狀況，只有這樣我們?cè)O(shè)計(jì)的流量測量系統(tǒng)才能經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠，才能更好地為生產(chǎn)服務(wù)。綜上所述，在化工裝置中要正確和有效地選擇、使用流量測量方法和儀表，必須熟悉流量儀表和生產(chǎn)過程流體特性這兩方面的技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素，歸納起來五個(gè)方面因素，即性能要求、流體特性、安裝要求、環(huán)境條件和費(fèi)用。(end)

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