拜耳法(fa)生産氧化鋁(lü)過程中，蒸汽(qi)是氧化鋁企(qǐ)業運行中的(de)重❄️要能源，用(yòng)于加熱苛性(xing)鈉溶液與鋁(lü)土礦石，同時(shi)也用于加熱(rè)濃縮分解後(hou)的母液。據統(tong)計蒸🌂汽消耗(hào)占氧化鋁能(neng)源成本的40%~60%。對(duì)于氧🥰化鋁企(qi)業，蒸汽消耗(hao)成爲企業成(cheng)本的重要💚組(zu)成部分，在氧(yang)化鋁🥰企業的(de)發展和生存(cún)中起着決定(dìng)性因💚素。
1 氧化(hua)鋁生産中蒸(zheng)汽消耗分布(bù)及目前的現(xiàn)狀
   在拜耳法(fǎ)氧化鋁生産(chan)中，工藝綜合(hé)能耗主要由(yóu)蒸✨汽🔴、電❌力、水(shui)、壓🌈縮空氣和(he)燃料組成，其(qi)中蒸汽是氧(yang)化鋁生🐅産的(de)主要能源消(xiāo)耗指标之一(yi)，汽耗的高低(di)直接反映這(zhe)個企✨業的生(sheng)🏃産管理和駕(jià)馭💋生産的能(neng)力。以某一氧(yǎng)❓化鋁爲例，工(gong)藝綜合能耗(hào)約15.72GJ/t-Al2O3，蒸汽約占(zhàn)42%，其中蒸汽由(you)高壓蒸汽和(hé)低🈲壓蒸汽兩(liang)部分組成。表(biǎo)1爲✍️某氧化鋁(lü)企業高低壓(yā)蒸汽消耗點(dian)。以表1爲例，氧(yang)化鋁企業蒸(zhēng)㊙️汽需要💔計量(liàng)點一般在8~10個(ge)，用汽量從3.5~206t/h不(bú)等，溫度和壓(ya)力也不盡相(xiàng)同。

   目前，在氧(yǎng)化鋁企業蒸(zheng)汽計量儀表(biao)通常采用兩(liǎng)大類，一類🏃🏻‍♂️是(shi)🙇‍♀️基于伯努力(li)方程原理的(de)，如差壓孔闆(pǎn)﹑音速噴✏️嘴、阿(a)牛巴、德爾塔(ta)巴、平衡式等(děng)，在這類儀表(biǎo)中☁️，又以 差壓(yā)孔闆流量計(jì) 、 阿牛巴流量(liang)計 、德爾塔巴(bā)占比較多；另(lìng)一類是基于(yú)線性連續方(fang)程原理🎯的，如(rú)渦✌️流量計、質(zhi)量流量計，由(yóu)于質量流量(liàng)計價格昂貴(guì)💋，且高溫狀态(tài)下精度喪失(shī)，故而又多以(yi)渦流量計 計(jì)量爲主。

   基于(yú)伯努力方程(chéng)原理的蒸汽(qi)計量儀表，其(qí)流量計量方(fāng)程📱式爲（1）：
   公式(shì)（1）說明，一方面(miàn)由于方程式(shì)中存在着介(jie)質蒸汽的密(mì)度ρf，因此，計量(liang)儀表的标定(ding)在氧化鋁企(qi)業中是個很(hen)麻煩🌂而且往(wǎng)往🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不準确的(de)，一般生産廠(chǎng)大都采用水(shuǐ)标定，這種方(fang)法标定出來(lai)的精度，不代(dài)表測量蒸汽(qi)的精度。另一(yī)方面由于方(fang)程式（1）中還有(yǒu)一個氣體的(de)膨脹系數τ，對(duì)于不同的蒸(zheng)汽，不同的壓(yā)力，不同的溫(wēn)度條件下的(de)膨脹系數都(dou)不盡相同，因(yin)此，即使📐用壓(yā)縮空氣進行(háng)标定出來的(de)精度也不代(dai)表測量蒸汽(qì)的精度。
2 渦街(jie)流量計工作(zuò)原理
渦街流(liú)量計是基于(yu)線性連續方(fang)程原理:

   在這(zhe)個公式（2）中有(yǒu)2個函數，一個(gè)是流體流速(sù)v，另一個是斯(si)特勞哈爾數(shù)St，而斯特勞哈(ha)爾數St是雷諾(nuo)數Re的函數，當(dāng)雷諾👈數Re到達(da)20000後，斯特勞哈(ha)爾數St就是一(yi)個常數。當渦(wo)街📧流量計測(cè)量發生體形(xíng)狀固定，迎流(liu)面寬度就一(yi)定，這樣一來(lái)，頻率僅僅取(qu)決于流體流(liu)速，是線性連(lian)續方程，通過(guò)圖1示渦街流(liu)量計測量模(mó)型推導，得到(dao)流量計量方(fāng)程式（3）：


   渦街流(liu)量計是基于(yu)線性連續方(fāng)程原理，隻要(yào)雷諾數🐉大✊于(yú)㊙️20000，測量與流體(tǐ)的性質無關(guan)，與密度、黏度(dù)等均🌈無關。用(yong)水标定👌出來(lai)的流量系數(shù)同樣适用于(yú)蒸汽計量，在(zài)常溫下标定(ding)出的流量系(xì)數同樣适用(yong)于低溫和高(gāo)溫蒸汽。這樣(yàng)，渦街流量♋計(ji)更能适🚩應氧(yang)化鋁🐪企業内(nèi)高低壓、不同(tong)溫度蒸汽計(jì)量的需求。

K爲(wei)流量系數，含(han)義是每升流(liú)量由幾個脈(mò)沖表示，即是(shì)P/L，經過🐕公式變(biàn)換，實際運用(yòng)中的渦街流(liú)量計計算公(gōng)式（4）：

   一般，渦街(jie)流量計的流(liú)量系數，其實(shi)在設計時就(jiù)已經定下來(lai)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻了，但是每個(gè)生産廠都要(yao)對每一台流(liu)量⁉️計進‼️行标(biāo)定，就是爲了(le)檢驗制造誤(wu)差。但不管這(zhè)個數是什麽(me)數，标定合格(ge)了的流量系(xi)數🏃‍♀️就是正确(que)計量的常數(shù)，适用于不同(tóng)工況狀态的(de)蒸汽。
   另外要(yao)注意，從公式(shì)（4）可以看出，渦(wō)街流量計隻(zhi)能測流體的(de)工況體積方(fāng)，質量方和标(biao)準體積方是(shi)根據密度或(huò)壓力溫度換(huan)🎯算出來的。
3 氧(yang)化鋁生産中(zhong)蒸汽計量設(she)計選型
   以表(biao)1爲例，氧化鋁(lǚ)企業蒸汽需(xu)要計量點在(zài) 8~10個左右，且🌍一(yī)🍉般🍉均爲過熱(rè)蒸汽，數學模(mó)式爲二 元函(hán)數，因此,設計(jì)時需要考慮(lü)壓力、溫度雙(shuang)補償。
3.1 工藝參(cān)數的選擇
設(shè)計選型時要(yào)考慮的因素(su)包括：流量參(cān)數範圍、壓力(li)參數範圍🔅、溫(wēn)度參數範圍(wéi)，以流量選通(tong)徑。同時遵循(xun)如下原🎯則：
（1）最(zuì)高壓力情況(kuàng)下考慮最小(xiǎo)流量是否在(zài)該通徑的工(gōng)作範圍之☂️内(nei)；
（2）最低壓力情(qing)況下考慮最(zuì)大流量是否(fou)超出該通徑(jìng)💋的工作範圍(wéi)之内；
   另外，最(zuì)高溫度對應(yīng)脈沖輸出時(shí)應考慮發生(shēng)體寬度的膨(peng)🙇🏻脹系數，工況(kuàng)溫度條件下(xia)的流量系數(shu)Kt：

其中：T爲工況(kuang)溫度；K爲标準(zhǔn)流量系數（一(yi)般在儀表銘(ming)牌上）。
3.2 通徑的(de)選擇
設計選(xuǎn)型時，考慮到(dao)減少壓力損(sǔn)失，在進行蒸(zhēng)汽計量時，對(duì)✉️流量下限有(you)一定要求，要(yao)根據蒸汽流(liú)量的大小☀️來(lái)選取流量計(jì)的通徑，而不(bu)能根據原管(guan)道内徑來選(xuǎn)取流量計通(tong)徑🌈。蒸汽流量(liang)計通徑選擇(zé)可以🈲采用查(chá)表法及計算(suan)驗證。
查表法(fǎ)即是在産品(pǐn)樣本上，根據(ju)工況壓力下(xià)蒸汽可測流(liu)量範💚圍表查(cha)取流量通徑(jìng)；然後計算驗(yàn)證流速、雷諾(nuo)數是否在一(yi)定範圍内。
（1）流(liú)速計算：蒸汽(qi)流速範圍一(yī)般2m/s~60m/s，最高應＜80m/s。

其(qí)中：V爲流速；
Q爲(wèi)體積流量：D爲(wei)流量計通徑(jing)。（2）雷諾數計算(suan)法：①最低流量(liang)時的雷諾☔數(shù)不得小于5000；②保(bǎo)證精度最低(di)流量時的雷(léi)諾數不得小(xiǎo)于20000。Re》

其中：V爲流(liú)速；ρ爲密度；μ介(jie)質黏度；D爲流(liu)量計通徑。當(dang)然有的👣産㊙️品(pin)能提供計算(suan)機選型軟件(jian)，直接把相關(guān)工藝參數輸(shu)入，就🔅能得到(dào)理想的結果(guǒ)。
3.3 注意事項
（1）選(xuan)擇信号輸出(chū)時建議使用(yong)脈沖（頻率）輸(shū)出方式，如果(guo)要求輸出電(dian)流信号，轉換(huan)過程将喪失(shi)±0.2%~0.4%精度。
（2）在氧化(huà)鋁企業中，蒸(zhēng)汽的溫度一(yi)般都大于150℃，建(jiàn)議采用🌈分🏃‍♀️體(ti)型渦街流量(liàng)計，另外一定(dìng)要考慮溫度(du)和壓力補償(chang)問題。
4 安裝要(yao)求
在氧化鋁(lǚ)企業蒸汽測(cè)量過程中，被(bei)測蒸汽具有(yǒu)穩定流态是(shi)保證渦街流(liu)量計準确測(ce)量的前提條(tiao)件，要使㊙️渦街(jiē)流量計的測(ce)量值更穩定(dìng)、準确，安裝時(shi)需注意以下(xià)幾點👄。
（1）安裝确(què)保傳感器銘(míng)牌上的箭頭(tou)指向與流體(ti)流向一🐪緻。
（2）安(ān)裝建議遵循(xún)直管段的要(yào)求，見表2，當現(xian)場無法滿足(zu)直管段要求(qiu)時，建議采用(yòng)與渦街流量(liang)計配套的流(liu)量鎮流器。

（3）安(ān)裝傳感器避(bi)開振動源或(huò)者在振動較(jiào)小的地方，遠(yuan)離大功率🌂用(yong)電設備。
（4）安裝(zhuang)帶焊接時要(yào)注意搭鐵的(de)位置，防止壓(yā)電晶片的🌏損(sun)壞，一般🌈要件(jiàn)焊左搭左，焊(hàn)右搭右。
5 常見(jian)問題及注意(yi)事項
5.1 無流量(liang)有信号
   首先(xian)檢測判斷是(shi)否有振動，如(rú)有輕微振動(dòng)，處理方法是(shi)🈲外部機械消(xiāo)振措施，如用(yong)橡膠軟接頭(tou)，橡膠軟墊等(deng)消振，用支架(jia)固定管道；或(huò)者是根據産(chǎn)品說明書調(diao)整參數設置(zhi)，消除振動。如(rú)嚴重振動，則(ze)是更改流量(liang)計安裝位置(zhi)、加固管線、流(liu)量計前後加(jiā)軟連接。
   其次(ci)檢測判斷是(shi)否有50Hz工頻幹(gan)擾通常采用(yong)頻率計測💜量(liang)或電流值計(ji)算方法。這裏(li)介紹電流值(zhi)計算方法，計(jì)算公式（8）：

   如果(guǒ)計算出的結(jié)果是或者接(jiē)近50Hz，可采取保(bao)證轉換器的(de)外殼接地螺(luó)釘可靠接地(di)或者把整個(gè)轉換器浮地(di)。
5.2 有流量無信(xìn)号
   首先檢測(ce)接線是否正(zheng)确，供電電源(yuán)的電壓等級(ji)是否📧符合要(yao)求，電源極性(xing)是否接正确(què)，分體式的還(hái)要檢測✊專用(yong)電纜是否連(lian)接🍓正确，再有(yǒu)就是檢查發(fā)生體、轉換器(qì)是否🧑🏽‍🤝‍🧑🏻損壞。其(qi)次判斷實際(ji)工🐆藝蒸汽流(liu)量✂️是否太小(xiǎo)，判斷方法是(shi)在靠近🙇🏻流量(liang)計的管道旁(páng)有🏃🏻規律地連(lian)續敲擊,無論(lùn)何種型号的(de)流量計均會(huì)出現流量顯(xiǎn)示✂️。處理辦法(fa)就是更換通(tong)徑小一些的(de)流量計或在(zài)工藝條件允(yun)許的情況下(xia)加大流量。
5.3 流(liú)量不穩定
   現(xian)場觀察流量(liang)計安裝時墊(nian)片是否同心(xin)或伸人管🍉道(dao)♌，工藝管道是(shì)否符合表2氧(yang)化鋁企業安(an)裝要求或者(zhe)産㊙️品說明書(shu)的最大要求(qiú)。處理辦法就(jiù)是正确選用(yòng)配套墊片并(bing)正确裝配，更(geng)改流量計安(ān)裝位置或加(jia)流量鎮流器(qì)。
6 小結
   渦街流(liú)量計是基于(yu)線性連續方(fang)程原理進行(hang)測量的新💋型(xíng)流量計，因具(ju)有良好的介(jiè)質适應能力(li)，是節✉️流式🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流(liú)量計的理想(xiǎng)🍓替代産品。它(tā)可以測量氧(yang)化鋁企業高(gao)低壓蒸汽，在(zai)氧化鋁行業(ye)中廣泛應用(yòng)。但隻🚶有在正(zheng)确設計、正确(que)選型以及正(zhèng)确安裝的條(tiáo)件下才能保(bao)證其測量準(zhǔn)确穩定，爲降(jiàng)低氧化鋁能(neng)源消耗發揮(hui)其應💃🏻有的作(zuo)用。

 

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