[摘(zhai)要]針對(dui)氯化反(fǎn)應産物(wù)的強腐(fǔ)蝕、易堵(du)塞管道(dào)、低電導(dǎo)率💚和低(di)🈲流速等(deng)特性，分(fèn)析了曾(ceng)采用過(guò)的幾種(zhong)流量測(ce)控儀表(biǎo)
的缺陷(xian):介紹了(le)超聲流(liu)量計的(de)工作原(yuan)理及其(qí)在氯化(hua)反應❄️産(chan)⭕物流量(liàng)測控中(zhōng)的優勢(shì)。
氯與烯(xī)烴類物(wù)質反應(yīng)的産物(wù)(以下稱(cheng)氯反應(yīng)物)是一(yī)-類重要(yao)化學品(pǐn)中間體(ti),也是生(shēng)産氯氟(fú)烴替代(dai)品的主(zhǔ)要原料(liào)。随着社(she)會經濟(ji)的發展(zhǎn)和人民(min)生活水(shuǐ)平的不(bú)斷提高(gāo),氯反應(yīng)物在醫(yī)藥、化工(gong)、染料等(deng)領域将(jiāng)會占有(yǒu)越來越(yue)重要的(de)地位。在(zài)生産過(guò)程中氯(lǜ)反應物(wù)流量參(can)數是生(sheng)産工序(xu)中一項(xiang)重要的(de)測控數(shù)據，然而(er)由于氯(lǜ)反應物(wu)的強腐(fu)蝕性、低(dī)電導率(lü)、易堵塞(sāi)管道及(ji)工藝上(shàng)的低流(liú)👅量等特(tè)點🤩,使得(dé)氯反應(yīng)物流量(liàng)測控多(duō)年來-直(zhí)存在諸(zhū)多問題(ti)。儀表技(ji)術人員(yuán)曾嘗試(shi)過使用(yòng)多種流(liu)量測量(liàng)儀表,也(ye)爲此付(fù)出了🐕大(dà)量的人(rén)力和财(cai)👄力,但都(dou)因出現(xian)的種種(zhǒng)問題不(bú)能滿足(zu)生産上(shang)✔️的需要(yào)而以👈失(shī)敗告終(zhong),因此氯(lǜ)反應物(wu)流量測(cè)控問題(tí)一直都(dōu)沒有得(dé)到根本(ben)性解決(jue)。
1氯反應(ying)物流量(liang)測控失(shī)敗的原(yuan)因
1.1電磁(cí)流量計(ji)
由于
電(diàn)磁流量(liang)計
對被(bèi)測液體(ti)有技術(shu)要求，即(ji)被測液(yè)體的電(dian)導率不(bu)能低于(yú)🏃電磁流(liú)量計規(guī)定的阈(yù)值，否則(zé)不能正(zhèng)常進💞行(háng)測✂️量。通(tong)用型電(dian)磁流量(liang)❓計對被(bèi)測液體(ti)電導率(lǜ)規😄定的(de)阈值根(gen)據⛱️不同(tong)的型号(hào)而異，一(yī)般㊙️在5×10-6~10-4S/cm之(zhī)間;使用(yòng)時還取(qǔ)決❤️于傳(chuan)感器間(jiān)流量信(xin)号線長(zhǎng)度及其(qi)分布⁉️。而(ér)非接觸(chù)電容耦(ǒu)合大面(mian)積電極(ji)的電磁(ci)流量計(jì)則😄可測(cè)電導率(lǜ)低至(1~5)×10-8S/cm。考(kao)慮到氯(lǜ)反應物(wu)屬于低(di)電導率(lǜ)液體，浙(zhe)江巨化(hua)股份有(you)限公司(sī)電化廠(chang)(以下簡(jian)稱“巨化(huà).電化廠(chang)”)選用的(de)是
電容(rong)式電磁(cí)流量計(jì)
，但是在(zài)實際使(shǐ)用中還(hái)是不能(neng)正常工(gōng)作,示值(zhí)經常大(dà)幅🌍跳動(dòng)或🐇流量(liàng)時有時(shí)無。經檢(jian)查,流量(liàng)計的安(an)裝符合(hé)要求，液(yè)體等電(diàn)位接地(di)良好，電(diàn)纜絕緣(yuan)等都不(bú)存在問(wèn)‼️題。由于(yu)查不到(dao)氯反應(yīng)物的電(diàn)導率數(shù)據,分析(xī)主要還(hai)🌍是氯反(fǎn)應物電(dian)導率低(dī)于或接(jiē)近于規(gui)定的阈(yù)值導緻(zhì)上述問(wèn)題。盡管(guǎn)電磁流(liú)量計傳(chuán)感器内(nei)無可動(dong)部件，也(yě)是測量(liàng)導電流(liu)體較好(hao)的流量(liang)儀表🧑🏾🤝🧑🏼，但(dàn)是用于(yú)測量氯(lǜ)反應物(wu)🐕這種電(diàn)導率很(hěn)低或處(chu)于臨界(jiè)狀态的(de)流體流(liu)量還是(shi)不太适(shì)合❤️。
1.2遠傳(chuan)浮子流(liú)量計
浮(fu)子流量(liang)計
又稱(cheng)
轉子流(liu)量計
，盡(jìn)管其測(ce)量精度(du)較低,但(dàn)是它适(shì)用于低(dī)雷諾數(shu)和小流(liu)💃🏻量測🧑🏾🤝🧑🏼量(liang),某種形(xing)狀的浮(fu)子甚至(zhi)對流體(ti)的最小(xiao)雷諾✍️數(shù)要求達(dá)💁到40,這兩(liǎng)個技術(shù)特性比(bǐ)較适合(he)氯反應(ying)物流✂️體(ti)的特點(dian)。考慮到(dào)介質✔️的(de)強腐蝕(shí)性，巨化(hua)電化廠(chang)曾選用(yong)襯聚四(sì)氟乙烯(xi)的遠傳(chuán)浮子流(liu)量計測(ce)量氯反(fǎn)應物流(liú)量,但是(shi)由于氯(lü)反應物(wu)是含有(yǒu)多種成(cheng)分的易(yi)堵塞流(liu)體，而浮(fu)子流量(liàng)計要求(qiu)被測🔅流(liu)體應爲(wei)清潔的(de)流體,所(suo)以在使(shi)用過程(cheng)中還是(shì)發生了(le)浮子在(zai)錐形管(guan)腔體✊被(bèi)卡堵等(děng)問題。盡(jin)管将流(liú)量計拆(chāi)下清理(li)重新組(zu)裝後仍(reng)可使🈚用(yong),但是使(shǐ)用不久(jiǔ)又會被(bèi)堵塞。而(er)且在線(xian)拆卸清(qīng)理還需(xu)要在工(gōng)藝管道(dào)設置旁(pang)路管線(xiàn)及閥門(men)等💛,這些(xiē)不僅受(shou)到現場(chang)空間及(ji)成本.上(shang)的限制(zhi),還存在(zài)👉着對生(shēng)🐇産的影(ying)響和操(cao)作.上的(de)不方便(biàn)等問題(tí)。由于浮(fú)子流量(liàng)計傳感(gǎn)器内有(yǒu)❤️可動部(bù)件，在測(ce)量含有(yǒu)易堵塞(sai)流體時(shí)容易發(fa)生堵塞(sāi)，因此采(cǎi)用浮子(zǐ)流量計(jì)還是🈚不(bu)能滿👄足(zu)連續穩(wěn)定生産(chǎn)測:量的(de)需要。
1.3質(zhì)量流量(liàng)計
依據(jù)科裏奧(ao)利原理(lǐ)的質量(liang)流量計(jì)是一-種(zhǒng)具有精(jīng)度高、量(liang)程比🚶♀️寬(kuān)、無直管(guan)段要求(qiú)、無需補(bu)償的直(zhi)接式質(zhì)量流量(liang)🤩計，盡♉管(guan)其價格(gé)昂貴,但(dàn)是爲了(le)能找到(dào)-一種适(shi)合❗測量(liang)氯反應(ying)物流量(liang)的儀表(biao)，巨化電(diàn)化廠也(yě)曾選用(yong)了質量(liang)流量計(ji)來進行(háng)測量試(shì)驗。爲了(le)防止⚽介(jie)質對流(liu)量計的(de)腐蝕,供(gòng)應商提(tí)供了内(nei)襯PFA的質(zhi)量⛷️流量(liàng)計,但在(zai)使用過(guo)程中還(hái)是出現(xian)了問題(tí)。内襯PFA雖(suī)在防止(zhi)介質腐(fu)蝕方面(miàn)起到了(le)一-定作(zuo)用,但是(shi)由于傳(chuán)感器口(kou)徑較小(xiǎo)，且液體(ti)流量測(cè)控需要(yao)⭕傳感器(qì)朝下安(ān)裝,因生(sheng)産中氯(lǜ)反♋應物(wu)流體有(yǒu)時處于(yu)間斷流(liú)動狀态(tài)，這就導(dǎo)緻💃🏻了在(zai)實際使(shǐ)用過程(cheng)中出現(xiàn)了傳感(gǎn)器流通(tong)管内沉(chén)積結垢(gou)而局部(bu)堵塞和(hé)示值誤(wu)差問題(tí)🌈,在選用(yong)測量氯(lü)反應物(wù)流量時(shi)最終還(hái)是被淘(tao)汰了。
1.4差(cha)壓式流(liu)量計口(kǒu)
差壓類(lèi)流量計(jì)是流量(liàng)計範疇(chou)内品種(zhǒng)最多的(de)流量儀(yí)表,巨化(hua)電化廠(chǎng)曾使用(yòng)過
V
錐流(liú)量計
、
阿(a)牛巴流(liú)量計
等(děng)。由于差(chà)壓類儀(yí)表屬于(yú)受限于(yú)雷諾數(shu)的儀表(biao),必🏃♀️須要(yào)先看是(shi)否滿足(zú)儀表的(de)技術特(te)性要求(qiú)。以DN50管徑(jing)🔴的氯反(fǎn)應物最(zui)大流量(liàng)8m3/h、最小流(liu)量0.5~1m3/h來分(fèn)析是否(fǒu)滿足🈲儀(yi)表的要(yao)求。根據(ju)上述🤞最(zui)小流🔞量(liàng)0.5~1m3/h時，計🔞算(suan)得到對(dui)應的雷(léi)諾數👄爲(wèi)4000~6800(黏度μ=1.5mPa·s),盡(jin)管V錐流(liu)量計是(shì)下限要(yào)求較低(di)的儀表(biǎo),其下限(xian)雷諾數(shu)也要達(da)到≥8000才能(neng)正常工(gōng)作,而阿(ā)牛巴要(yào)求的下(xia)限遠高(gāo)于V錐♉流(liú)量計。所(suo)以當流(liú)量較小(xiao)時，DN50管道(dào)由于受(shou)限于雷(lei)諾數,差(chà)💯壓類流(liú)量計不(bú)能正常(cháng)工作。
再(zài)看差壓(yā)變送器(qì)實際測(ce)量時的(de)不确定(dìng)度。以V錐(zhui)流☂️量計(jì)爲例，當(dāng)孔闆内(nei)外徑之(zhī)比β取0.6、測(ce)量管内(nèi)徑爲50mm時(shi)❗，對應最(zui)大流量(liang)8m'/h差壓量(liàng)程上限(xian)爲9kPa,采用(yòng)精度等(děng)級爲🤟0.075的(de)
差壓變(bian)送器
,依(yi)據下式(shì)計算可(kě)得到在(zai)小流量(liang)0.5~1m3/h時差壓(yā)變送器(qi)的實際(ji)測量不(bu)确定度(du)的大小(xiao)。
式(1)中:E-差(cha)壓實際(jì)測量的(de)不确定(dìng)度;ξsρ---差壓(yā)變送器(qi)的準✉️确(què)度等級(jí);△p:一差壓(ya)變送器(qì)上限值(zhi)(20mA輸出對(duì)應差壓(ya)值),Pa(或kPa);△p:一(yi)差壓🐕實(shi)際值，Pa(或(huo)kPa)。
在小流(liú)量1m3/h時，節(jiē)流件産(chǎn)生的差(cha)壓值爲(wèi)0.14kPa,帶入式(shi)(1)得到差(chà)壓變送(song)🏒器🈲實際(ji)不确定(dìng)度爲3.2%;在(zai)流量0.5m3/h時(shi)，差壓爲(wèi)0.035kPa,差壓變(bian)送器♋實(shí)際不确(què)定度爲(wei)12.9%。盡管采(cai)用精度(du)等級爲(wèi)0.075的差壓(ya)變送器(qì),但在小(xiao)流量時(shí)♍整個測(ce)🏃♀️量系統(tong)實際精(jīng)度太差(chà),這是差(chà)壓類流(liu)量計不(bu)能正常(cháng)工作的(de)原因。
2選(xuǎn)擇測量(liàng)控制方(fang)案0
2.1超聲(shēng)流量計(jì)
根據氯(lü)反應物(wu)流量測(ce)控中出(chū)現的上(shang)述問題(tí)，在與生(sheng)産
超聲(sheng)流量計(jì)
的廠家(jia)進行了(le)廣泛的(de)技術交(jiao)流後，初(chū)步了解(jiě)到針對(duì)氯🥵反應(ying)物流量(liang)測控難(nán)點,可以(yǐ)采用不(bú)受流體(ti)物性和(hé)性狀影(ying)響、傳感(gǎn)器内無(wú)可動部(bù)件的超(chao)聲流量(liàng)計進行(háng)👄測量。
超(chāo)聲波在(zài)流動的(de)流體中(zhong)傳播時(shi),順流方(fang)向聲波(bo)速🥵度會(hui)⁉️增大，逆(nì)流方向(xiang)則減小(xiao),同一傳(chuan)播距離(lí)就有不(bu)同的傳(chuán)播時間(jiān)。順流傳(chuan)播的時(shi)間與逆(ni)流傳播(bo)的時間(jiān)之差與(yu)被測流(liu)體的流(liu)速有關(guan)，據此求(qiú)出流體(tǐ)的流速(sù)超聲流(liú)量計工(gong)作原理(li)示🎯意圖(tú)如圖1所(suǒ)示。
設流(liu)體在管(guǎn)道中流(liu)動的速(su)度爲?,聲(sheng)波在流(liu)體中傳(chuan)播的速(su)度爲c,聲(sheng)道傳播(bō)角度爲(wei)?,則聲波(bo)在兩個(gè)傳感器(qì)A、B間⛷️順流(liu)💯傳播時(shí)間與逆(ni)流傳播(bō)時間分(fen)别如”下(xià)。
式中:tAB;一(yī)超聲波(bo)順流傳(chuán)播的時(shi)間;tBA一超(chāo)聲波逆(ni)流傳播(bo)🔆的時間(jiān);L一上下(xià)遊傳感(gan)器A、B間的(de)聲長度(du)。
從式(4)可(ke)以求得(dé)流體的(de)流速，進(jin)而得到(dao)流體在(zai)管道中(zhong)🔴的🤩流量(liang)。在求得(de)的流體(ti)速度計(ji)算式中(zhōng),聲波速(su)度c在方(fāng)程中消(xiao)失了，流(liu)體流🚶速(su)僅由固(gù)定距離(lí)L的傳播(bo)時間得(de)出,從而(ér)消除了(le)❌流體溫(wen)度、壓力(lì)和流體(ti)組成⛷️等(deng)因素對(duì)🔞流量計(ji)測量的(de)影響。
2.2使(shi)用效果(guo)
對于氯(lǜ)反應物(wu)流量的(de)測量,鑒(jian)于以前(qián)也曾多(duo)次得到(dào)過其他(tā)😄流量計(jì)廠家産(chǎn)品可靠(kao)的承諾(nuò),所以決(jué)定先采(cai)，用手持(chí)式超聲(sheng)流量計(ji)現場進(jìn)行測控(kong)試驗,若(ruò)測控效(xiào)果和數(shu)據可靠(kao),再陸續(xu)改造。經(jīng)過約半(bàn)年時‼️間(jiān)的現場(chang)實際測(cè)量考驗(yàn),流量測(ce)控參數(shù)穩定可(ke)靠,完全(quán)符合生(shēng)産工藝(yì)的需要(yào)。根據這(zhe)種情況(kuang)，生産中(zhong)陸續采(cǎi)用了多(duō)台固定(dìng)式超聲(sheng)流量計(jì)，至今測(ce)量穩定(dìng),并且能(néng)🔞夠實現(xian)氯反應(ying)器的參(can)數自動(dòng)比值調(diào)節。經驗(yan)證，超聲(shēng)流量計(jì)還用于(yú)其他裝(zhuang)置氯化(hua)反應物(wu)液體的(de)流🎯量測(cè)量，均取(qu)得較好(hǎo)的測量(liang)效果。
3結(jié)語
超聲(sheng)流量計(ji)在特殊(shu)化工生(shēng)産過程(chéng)中提供(gong)了可靠(kao)的計量(liang)和調節(jiē)參數,爲(wèi)确保生(shēng)産的長(zhǎng)期穩定(ding)作出了(le)貢獻,并(bing)減少了(le)企業衆(zhōng)多的人(ren)力資源(yuán)浪費與(yǔ)财力損(sun)失。
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