[摘要]針對氯(lü)化反應産物的強(qiang)腐蝕、易堵塞管道(dào)、低電導率和低流(liú)速等特性，分析了(le)曾采用過的幾種(zhong)流量測控儀表
的(de)缺陷:介紹了超聲(sheng)流量計的工作原(yuan)理及其在氯🚶化反(fǎn)應産物✔️流量測控(kòng)中的優勢。
氯與烯(xī)烴類物質反應的(de)産物(以下稱氯反(fǎn)應物)是一-類重要(yao)化學品中間體,也(ye)是生産氯氟烴替(ti)代品的主🏃🏻♂️要原料(liao)。随着社會經濟的(de)發展和人民生活(huó)水平的不斷提高(gao),氯反應物在醫藥(yào)、化工、染料等領域(yù)将會占有越來越(yuè)重🚩要的地位。在生(sheng)産過程中氯反應(ying)物流量參數是生(sheng)産工序中一項重(zhòng)要的測控數據，然(ran)而由于氯反應物(wù)的強腐❌蝕性、低電(dian)導率、易堵塞管道(dao)及工藝上✨的低流(liu)🔅量等特點,使得氯(lü)反應物流量測控(kong)多年來-直存在諸(zhū)多問題。儀表🐇技術(shù)人員曾嘗試過使(shǐ)用多種流量測量(liàng)儀表,也爲此付出(chu)了🔞大量的人力和(hé)财力,但都因出現(xiàn)的種種問題不能(neng)滿足生産上的需(xū)要而以失敗告終(zhōng),因此氯反應物流(liú)量測控問題一直(zhi)都沒有得到根本(běn)性解決。
1氯反應物(wù)流量測控失敗的(de)原因
1.1電磁流量計(jì)
由于
電磁流量計(jì)
對被測液體有技(jì)術要求，即被測液(ye)體的電導率不🌂能(néng)♍低⭕于🚶電磁流量計(ji)規定的阈值，否則(ze)不能正常進行測(cè)量。通用型電磁流(liu)量計對被測液體(tǐ)電導率規定的阈(yù)值根據⭕不同的型(xing)号而異，一般在5×10-6~10-4S/cm之(zhi)間;使用🌈時還取決(jué)㊙️于傳感器間流量(liàng)信号線長度及其(qi)分布。而非接觸電(diàn)🏃♂️容耦合大面積電(diàn)極的電磁流量計(ji)則💞可測電導率低(dī)至(1~5)×10-8S/cm。考慮到氯反應(ying)物屬于低電導率(lǜ)液體，浙江巨化股(gu)份有限公司電化(huà)廠(以下簡稱“巨化(hua).電化廠”)選用的是(shì)
電容式電磁流量(liàng)計
，但是在實際使(shǐ)用中還是不能正(zhèng)常工作,示值經常(chang)大幅跳動或流量(liàng)時有時無。經檢查(chá),流量計的安裝符(fu)合要求，液體㊙️等電(dian)💞位接地良好，電纜(lan)絕緣等都不存在(zai)問題。由于查不到(dao)氯反應🚩物的電🍓導(dǎo)率數據,分析主要(yao)還是氯反應物電(diàn)導率♈低于或接近(jin)于規定的阈值導(dǎo)緻上述問題。盡管(guan)電磁流量計傳感(gan)器内無可動部件(jiàn)，也是測量導電流(liu)體較好的流量儀(yi)表👅，但是用于測量(liang)氯👣反應物這種電(diàn)導率很低或處于(yu)臨界狀态的流體(tǐ)流量還是不太适(shì)合🔆。
1.2遠傳浮子流量(liang)計
浮子流量計
又(yòu)稱
轉子流量計
，盡(jìn)管其測量精度較(jiào)低,但是它适用于(yu)低雷諾數和小流(liú)量測⭕量,某種形狀(zhuang)的浮子甚至對流(liu)體的最小雷諾數(shù)要求達💋到40,這兩個(gè)技術特性比較适(shi)合氯反應物流體(ti)的特點。考慮💔到介(jiè)質的強腐蝕性，巨(ju)化電化廠曾選用(yòng)襯聚四氟乙烯的(de)遠傳浮子流量計(jì)測量氯反應物流(liú)量,但是由🐪于氯反(fan)應物是含有多種(zhǒng)成分的易堵塞流(liu)體，而浮子流量計(jì)要求被測流體應(ying)爲清潔的流體,所(suǒ)以在使用過程♌中(zhōng)還是發生了浮子(zǐ)在錐形管腔體被(bèi)卡堵等問題。盡🍓管(guǎn)🌂将流量計🏒拆下清(qing)理重新組裝後仍(reng)可使‼️用,但是使用(yong)不久又💃會被堵塞(sai)。而且在線拆卸清(qīng)理還需要在工藝(yì)管道設置旁路管(guan)線及閥門等🈲,這☂️些(xie)不僅受到現場空(kōng)間❗及成本.上的限(xian)制,還存在着對生(sheng)🔞産的影響和操作(zuo).上的不方便等問(wèn)題。由于浮子流量(liang)計👨❤️👨傳感器内有♻️可(ke)動部件，在測量含(hán)有易堵塞流體時(shí)容易發生堵塞，因(yīn)此采用浮子流量(liang)計還是⛷️不能滿足(zu)連續穩定生産🐆測(ce):量的需要。
1.3質量流(liú)量計
依據科裏奧(ào)利原理的質量流(liu)量計是一-種具有(yǒu)精度高💚、量程比寬(kuan)、無直管段要求、無(wu)需補償的直接式(shi)質量☎️流量計，盡管(guǎn)其價格🔞昂貴,但是(shì)爲了能找到-一✌️種(zhǒng)适合測量氯🌈反應(yīng)物流量的🐕儀表，巨(ju)化電化廠也曾選(xuǎn)用了質量流量計(ji)來進行測量試驗(yan)。爲了防止介質對(duì)流量計的腐蝕,供(gòng)應商提供了内襯(chèn)PFA的質量流量計,但(dàn)在使☀️用過程中還(hai)是💞出現了問題。内(nèi)襯PFA雖在防止介質(zhì)腐蝕方面起到了(le)一-定作用,但是由(yóu)于🍓傳🔴感器口徑較(jiào)小，且🔴液體流量測(ce)控需要🌂傳感器朝(chao)下安裝,因生産中(zhong)氯反應物流體有(you)時處于間斷流動(dong)狀态，這就導緻了(le)在實際使用過程(chéng)中👅出現了傳感器(qi)流通管🤩内沉積結(jié)垢而局部堵塞和(he)示值誤差問題,在(zài)選用測量氯反應(ying)物流量時最終還(hái)是被淘汰了。
1.4差壓(yā)式流量計口
差壓(ya)類流量計是流量(liang)計範疇内品種最(zui)多的流量儀表,巨(ju)🏃♂️化電化廠曾使用(yong)過
V
錐流量計
、
阿牛(niú)巴流量計
等。由于(yú)差壓類儀表屬于(yú)受限于雷諾數的(de)儀表,必須要先看(kàn)⭐是否滿足儀表的(de)技術特性要求。以(yi)DN50管徑的氯反應物(wu)最大流量8m3/h、最小流(liú)量0.5~1m3/h來分析是否滿(mǎn)足儀表的要求。根(gēn)據上述最小流量(liang)0.5~1m3/h時，計算得到對應(ying)的雷諾數爲4000~6800(黏度(dù)μ=1.5mPa·s),盡✂️管V錐流量計是(shi)下限要求較低的(de)儀表,其下限雷諾(nuò)數也要達到≥8000才能(neng)正常工作,而阿牛(niú)巴要求的下限遠(yuan)高于V錐💃🏻流量計。所(suo)以當流量較小時(shi)，DN50管道由于受限于(yu)雷諾數,差🌈壓類流(liú)量計不能正常工(gong)作。
再看差壓變送(song)器實際測量時的(de)不确定度。以V錐流(liu)量計爲📧例，當📱孔闆(pan)内外徑之比β取0.6、測(cè)量管内徑爲50mm時，對(duì)應最大流量8m'/h差壓(yā)量程上限爲9kPa,采用(yòng)精度等級爲0.075的
差(cha)壓變送器
,依據下(xia)式計算可得到在(zài)小流量0.5~1m3/h時差壓變(biàn)送器的實際測量(liàng)😘不确定度的大小(xiǎo)。
式(1)中:E-差壓實際測(cè)量的不确定度;ξsρ---差(chà)壓變送器的準确(que)度等級;△p:一差壓變(biàn)送器上限值(20mA輸出(chū)對應差壓值),Pa(或kPa);△p:一(yi)差壓😘實際值，Pa(或kPa)。
在(zai)小流量1m3/h時，節流件(jiàn)産生的差壓值爲(wèi)0.14kPa,帶入式(1)得到🧡差壓(ya)變送器實際不确(què)定度爲3.2%;在流量0.5m3/h時(shi)，差壓爲0.035kPa,差壓變🚩送(sòng)器實際不确定度(dù)爲12.9%。盡管采用精度(dù)等級爲0.075的差壓💰變(biàn)送器,但在小流量(liang)時整個測♈量系統(tong)實際精度太差,這(zhè)是差壓💘類流量計(ji)不能正常工作的(de)原因。
2選擇測量控(kòng)制方案0
2.1超聲流量(liàng)計
根據氯反應物(wù)流量測控中出現(xian)的上述問題，在與(yǔ)生産
超聲流量計(ji)
的廠家進行了廣(guang)泛的技術交流後(hòu)，初步了解到針對(duì)氯🤩反應物流量測(cè)控難點,可以采用(yong)不受流體物性和(he)性狀😍影響🐉、傳感器(qi)内無可動部件的(de)超聲流量計進行(háng)😍測量。
超聲波在流(liu)動的流體中傳播(bō)時,順流方向聲波(bō)速度會增🌂大，逆流(liú)方向則減小,同一(yi)傳播距離就有不(bú)同的傳播🏃♀️時間。順(shun)流傳播的時間與(yu)逆流傳播的時間(jiān)之差與被測流體(tǐ)的流速有關，據此(cǐ)求出流體的流速(sù)超聲流量計工作(zuò)原理示意圖如圖(tú)1所示。
設流體在管(guan)道中流動的速度(du)爲?,聲波在流體中(zhong)傳播的速🈲度爲c,聲(sheng)道傳播角度爲?,則(ze)聲波在兩個傳感(gǎn)器A、B間順流傳播時(shi)間🐅與逆流傳播時(shí)間分别如”下。
式中(zhōng):tAB;一超聲波順流傳(chuán)播的時間;tBA一超聲(sheng)波逆流傳播👈的時(shí)🔱間;L一上下遊傳感(gǎn)器A、B間的聲長度。
從(cóng)式(4)可以求得流體(tǐ)的流速，進而得到(dao)流體在管道☎️中的(de)🐇流❗量🧡。在求得的流(liú)體速度計算式中(zhōng),聲波速度c在方程(chéng)中❌消失了，流🚩體流(liú)速僅由固定距離(lí)L的傳播時間得出(chu),從而消除了流體(ti)溫度、壓力和流體(tǐ)組成等因素對🌏流(liu)量計測量的影響(xiang)。
2.2使用效果
對于氯(lǜ)反應物流量的測(ce)量,鑒于以前也曾(céng)多次得到過其他(ta)⁉️流量計廠家産品(pin)可靠的承諾,所以(yi)決定先采，用手持(chí)式❄️超聲✍️流量計現(xian)場進行測控試驗(yàn),若👉測控效♻️果和數(shu)據可靠,再陸續改(gǎi)造。經過約半年時(shí)間的現場實際測(cè)量考驗,流量測控(kong)參數穩定可靠,完(wan)全符合生産工藝(yi)的需要。根據這種(zhǒng)情況，生産中✉️陸續(xu)采用了多台固定(ding)式超聲流量計，至(zhì)今測量穩定,并且(qiě)能❤️夠實現氯反應(ying)器的參數自動比(bi)值調節。經驗證，超(chāo)聲流量計還用于(yu)其他裝置氯化反(fǎn)應物液體的流量(liàng)測量，均取得較好(hǎo)的測量效果。
3結語(yǔ)
超聲流量計在特(te)殊化工生産過程(cheng)中提供了可靠的(de)🙇♀️計🏃🏻♂️量♻️和調節參數(shù),爲确保生産的長(zhang)期穩定作出了貢(gong)獻,并減少了企業(yè)衆多的人力資源(yuán)浪費與财力損失(shī)。
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