[摘要(yào)]通過對離子(zi)膜燒堿生産(chan)線工況條件(jian)分析,提✉️出了(le)在浮子流量(liang)計 結構中增(zeng)加阻尼裝置(zhì)等措施。實踐(jian)表明，采用阻(zu)尼裝置的金(jīn)屬管浮子流(liú)量計 ,完全能(néng)夠實現在氣(qì)液混合雙相(xiàng)介質工況條(tiao)件下的離子(zǐ)膜燒堿生産(chǎn)線的流量測(cè)量。
1問題的提(tí)出
　　 近年來，我(wǒ)國化工行業(yè)中采用離子(zǐ)膜法制堿工(gong)藝發展🚶很快(kuai)，前幾年該裝(zhuang)置大多爲全(quán)套進口，包括(kuo)在線的各種(zhong)儀表。現在從(cong)設備到儀表(biǎo)逐漸國産化(hua)，這樣既能保(bao)證質💔量，同時(shi)可以節約大(da)量外彙。
　　 西北(bei)某大型化工(gong)廠在建成試(shi)生産階段就(jiù)發現安裝在(zài)陰、陽👉兩極管(guǎn)道上的兩台(tai)浮子流量計(ji)工作不🔆正常(cháng)☔,指針總在擺(bǎi)動✔️，無法讀數(shù);輸出電流信(xin)号也不穩定(ding)，難以實現預(yu)期的工藝流(liu)程調節與控(kòng)制目标等，以(yǐ)至影響了正(zheng)常投産。
　　 經現(xian)場觀察和分(fèn)析認爲:陰極(jí)、陽極兩條管(guan)道中被測量(liàng)的介質均爲(wei)既不均勻、比(bi)例又不固定(dìng)的氣、液雙相(xiàng)介質;而流量(liang)計則是常規(guī)型浮子流量(liang)計。
　　 浮子流量(liàng)計的工作原(yuán)理之一是浮(fú) 力定律，也就(jiù)是與被測介(jie)質的密度有(yǒu)關,密度不穩(wen)定時浮子就(jiu)會🈲跳動。由于(yú)本工況液體(ti)伴有不定氣(qi)體量的情況(kuang)，産🐕生脈動流(liú),導緻了流量(liang)✍️計的上述現(xian)象。
　　 目前各種(zhong)常規流量計(jì)都不适用于(yú)氣、液雙相介(jie)質,而工藝過(guò)程的鹽液及(jí)堿液流量必(bi)須加以測量(liang)和控制,即必(bì)須安裝流量(liang)計㊙️。因此，選用(yòng)一種可用的(de)流量計或對(dui)現有的某種(zhong)流量計進行(háng)改進設計以(yǐ)滿💛足此特定(dìng)工況測量要(yao)求就成爲下(xia)步工作。
2确定(dìng)方案
　　 實施方(fang)案的選擇與(yu)确定至少要(yao)滿足以下3點(diǎn):
(1)流量計的接(jie)液零部件必(bì)須能承受陰(yin)、陽兩極管道(dao)中含氯氣鹽(yan)液及堿液的(de)強烈氧化和(hé)腐蝕;
(2)安裝連(lián)接尺寸盡量(liang)與原流量計(ji)相同，以減少(shǎo)工作量;
(3)流量(liàng)計自身能有(yǒu)效地緩沖和(hé)減少由随機(jī)産生氣體⁉️帶(dài)來的劇烈波(bo)動，達到可視(shì)爲穩定值的(de)讀數,并🐪且輸(shu)出電流信号(hao)波☎️動滿足調(diao)節系統的要(yao)求。
　　 按上述要(yào)求對 電磁流(liu)量計 、 渦輪流(liú)量計 、 渦街流(liu)量計 、浮子流(liú)量計與差壓(ya)式流量計等(deng)進行分析、比(bǐ)較後🌏認爲隻(zhi)有對金屬管(guan)浮子流量計(jì)進行必要的(de)改進才是可(ke)行的和❌方案(an)。因此在其原(yuan)有産品基礎(chu)上特👈殊設計(ji)了一種金屬(shǔ)管💔浮子流🚶‍♀️量(liàng)計。
3特殊設計(jì)的實施
該浮(fu)子流量計應(ying)實施3項改進(jìn)設計。
3.1耐腐蝕(shí)材料選擇和(he)防腐措施
　　 查(chá)閱金屬材料(liao)手冊并結合(hé)現場其它設(shè)備材料的應(ying)用實際，陽極(jí)管道中的介(jiè)質爲含氯氣(qi)的鹽液，傳感(gan)器中所有與(yu)介質接觸🥵的(de)零件均采用(yòng)钛(Ti)材制造,兩(liǎng)法蘭密封面(miàn)及殼體與導(dǎo)管組件密封(feng)面均進行㊙️塗(tu)钯處理👉。
　　 整個(ge)傳感器具有(you)良好的抗氧(yǎng)化及耐腐蝕(shí)性能。而陰極(ji)🌂管道中✂️的介(jie)質爲堿液和(hé)氫氣及氯氣(qi)等，傳感器中(zhōng)所有與介質(zhi)接觸的零件(jiàn)均采用不鏽(xiu)鋼(SUS316L)材質❓制造(zào)，整個傳感器(qi)具有良好的(de)耐腐蝕🆚性能(néng)。經兩年多的(de)使用證明是(shì)可行的。
3.2連接(jie)尺寸與安裝(zhuang)方式
　　 由于用(yong)戶的原有流(liu)量計爲水平(píng)安裝，這與常(chang)規浮子流量(liàng)計垂直安裝(zhuāng)、流體自下而(ér)上的流向完(wán)全不同,因此(cǐ)必須将其設(she)計成(水)平進(jin)(水)平出結構(gou)，由于已有管(guan)道的開檔尺(chǐ)寸足夠長，于(yú)是設計成如(ru)圖1所示.的浮(fú)子流量計。
3.3最(zuì)大限度地保(bǎo)證工作條件(jiàn)下流量計的(de)穩定
　　 就流量(liang)計自身而言(yán)，克服波動(不(bu)論是外部還(hai)是内部原因(yīn)所🏒緻)的常用(yòng)而有效的措(cuò)施是加裝阻(zǔ)尼器。阻尼器(qi)一般分爲機(ji)械式和電(磁(ci))式，顯然對浮(fú)子流量計應(yīng)首先考‼️慮選(xuǎn)用前者。
3.4阻尼(ni)器的選擇
　　 按(an)阻尼介質不(bu)同又分爲液(yè)體阻尼器和(hé)氣體阻尼🔞器(qì)。
 
　　 由于本應(ying)用對象中已(yǐ)産生和存在(zai)着氣體且浮(fu)子波動幅度(du)不十分劇烈(lie)，所以可采用(yòng)活塞式氣體(tǐ)阻尼器。另外(wài)，就阻尼器的(de)結構位置而(er)言可置于傳(chuán)感器上也可(kě)置于轉換器(qi)上,但由于後(hou)者須對轉換(huan)器内部結構(gòu)做相當大的(de)改動，工作量(liang)、試驗量都很(hěn)大⭐。因此，确定(ding)選用前者,參(can)見圖1。應當說(shuo)明，帶有液體(ti)阻尼器的浮(fu)子流量計已(yǐ)有過設計和(hé)應用的報道(dào)，但💛尚無采用(yòng)氣體阻尼器(qì)的金屬管浮(fú)子流量計信(xin)息。
3.5阻尼器的(de)設計
　　 設計阻(zǔ)尼器必須了(le)解和确定下(xià)列數據:
　　 波動(dòng)幅度與頻率(lü):經在現場幾(jǐ)小時觀測統(tǒng)計未裝阻尼(ní)器的流量計(ji)的波動幅度(dù)約爲15%~25%， (±7.5%~±12%);頻率約(yue)爲180~350次/min。
(1)要求阻(zu)尼效果:波動(dòng)幅度應不大(dà)于+2%;頻率約不(bu)大于50-~90次/min。當然(ran)💃，由于沒有适(shì)當的儀器進(jìn)行定量檢測(cè)，所以阻尼的(de)最終效果是(shì)否達到預期(qi)目标，一定程(cheng)度上還應通(tong)過實際🔴應用(yong)由現場技術(shù)和操作人員(yuan)判斷和認定(ding)。
(2)依照上述實(shí)際工況和阻(zu)尼目标，兼顧(gu)該浮子流量(liàng)計結構✏️尺寸(cùn)♻️、钛材管料規(guī)格等，求出阻(zǔ)尼系數之後(hou)，初步确定阻(zu)尼器結構及(ji)尺寸如圖2所(suo)示。而決定阻(zu)🥰尼效果的阻(zǔ)尼室與阻尼(ni)體之☂️間間隙(xi)的尺寸必須(xu)㊙️經現場試驗(yàn)後才能确定(dìng)。
 
3.6試驗室試驗(yàn)驗證
　　 爲了初(chū)步驗證這一(yī)阻尼器的效(xiào)果，以阻尼管(guǎn)内徑實測尺(chǐ)寸爲準，4組不(bú)同外徑尺寸(cùn)的阻尼頭，使(shi)兩者的配🌐合(he)間🐆隙分🤩别爲(wei)0.8mm、0.6mm、0.4mm和0.2mm,分次裝人(ren)特殊設計的(de)浮子流量計(jì)進行試驗。爲(wèi)造成浮子跳(tiao)動并盡量少(shao)對水流量裝(zhuang)置做較大變(biàn)動，試驗系統(tǒng)如圖3所示。
 
　　 浮子(zi)的跳動由緊(jǐn)靠彎頭的球(qiú)閥快開、快關(guan)與水流經彎(wān)頭的急⭕劇流(liú)場變化造成(chéng)，實際跳動情(qing)況借助于流(liú)量計的指針(zhen)、度盤觀察，也(ye)可由轉換器(qi)的輸出⭕電流(liu)信号借助指(zhi)針式電流表(biao)觀測。
　　 試驗時(shi)流量計上端(duān)自然存有空(kōng)氣做爲阻尼(ni)介質.試驗方(fāng)法是:初始流(liú)量置于約50%最(zui)大流量處，這(zhe)時指㊙️針仍略(luè)有擺動但有(yǒu)滿意讀數(系(xi)流場不穩所(suǒ)緻，可視爲穩(wěn)定),然後迅速(sù)開啓(或關閉(bì))球閥，使指針(zhen)約達80% (或20%)最大(dà)流量處并記(ji)下時間，等待(dai)指針雖擺動(dong)仍有⭐可滿意(yì)讀數爲止，再(zài)記下時間，即(jí)可得知阻尼(ni)時間。經多次(ci)試驗統計結(jié)果大緻如表(biǎo)1所示:
 
　　 從上述(shù)試驗結果可(kě)以看出後兩(liang)組間隙的阻(zǔ)尼器效果較(jiào)好☀️。但💁必竟現(xiàn)場實際工況(kuàng)與試驗室條(tiao)件有較大差(chà)别，因此還必(bì)須進行現場(chǎng)試驗。
4現場試(shì)驗與應用效(xiào)果
　　 2025年12月對特(tè)殊設計的浮(fú)子流量計及(jí)特制的間隙(xi)爲0.3mm的阻尼體(tǐ)安✔️裝于現場(chang)取代原流量(liang)計進行多次(cì)試🈲驗，結果是(shi)間隙爲0.3mm和0.4mm阻(zu)尼器效果，原(yuán)來流量計指(zhǐ)針擺動幅度(dù)爲10%～20%的同樣條(tiáo)件換裝特殊(shū)設計的流量(liàng)計㊙️後,其指針(zhēn)擺動基本不(bu)超過6%(+3%),操作人(rén)員認爲滿意(yi)，可💰以接受，這(zhè)一設計達到(dao)了預期效果(guǒ)。經使用一直(zhí)很穩定，這就(jiù)初🔞步解決了(le)氣、液兩相流(liú)流量測量的(de)難題。
　　 因此可(kě)以認爲:這種(zhong)帶有阻尼器(qi)并由特種材(cai)質制造🤟的🌂浮(fu)子流量計是(shi)一種解決類(lei)似雙相流流(liú)量測量的可(ke)行方法之一(yī)，完全🔴可以用(yong)于離子膜燒(shao)堿工藝過程(chéng)中。

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