拜耳法生産氧(yǎng)化鋁過程中，蒸汽(qì)是氧化鋁企業運(yùn)🔴行中的重☔要能源(yuán)，用于加熱苛性鈉(na)溶液與鋁土礦石(shí)，同時也用于👅加熱(re)濃縮✍️分解後的母(mǔ)液。據統計蒸汽消(xiāo)耗占氧化❌鋁能源(yuan)成本的40%~60%。對于氧化(hua)鋁企業，蒸汽消耗(hào)成爲企業成本的(de)重要組成部分，在(zài)氧化鋁企業的發(fa)展和生存中起😍着(zhe)決定性因素。
1 氧化(huà)鋁生産中蒸汽消(xiāo)耗分布及目前的(de)現狀
   在拜耳法氧(yǎng)化鋁生産中，工藝(yi)綜合能耗主要由(you)蒸汽、電力、水、壓縮(suo)空氣和燃料組成(chéng)，其中蒸汽是氧化(huà)🈲鋁生産的🛀主要☔能(néng)源消耗👉指标之一(yī)，汽耗的高低直接(jiē)反映這個企業的(de)生産管理和駕馭(yù)生産的能力。以某(mǒu)一氧化鋁爲例，工(gong)藝綜合能耗約15.72GJ/t-Al2O3，蒸(zheng)汽約占42%，其🌏中蒸汽(qì)由高壓蒸汽和低(dī)壓蒸汽兩部分組(zu)成。表1爲某氧化鋁(lü)企業高低壓蒸汽(qi)消耗點。以表1爲例(lì)，氧化💛鋁企業蒸汽(qì)需要計量點一般(bān)在8~10個，用汽量從3.5~206t/h不(bú)等🔞，溫度和壓力也(yě)不盡相同。

   目前，在(zài)氧化鋁企業蒸汽(qi)計量儀表通常采(cǎi)用兩大🏃‍♀️類，一類是(shi)基于伯努力方程(cheng)原理的，如差壓孔(kong)闆﹑音速噴嘴、阿❄️牛(niu)巴✔️、德爾塔巴、平衡(heng)式等，在這類儀表(biao)中，又以 差壓孔闆(pǎn)流量計 、 阿牛巴流(liú)量計 、德爾塔巴占(zhan)比較多；另一類是(shi)基于線性連續方(fang)程原理的⁉️，如渦流(liu)量計、質量流量計(jì)，由于質量流量計(jì)價格昂貴，且高溫(wen)狀态下精度喪失(shi)，故而又多以渦流(liu)量計 計量爲主。

   基(jī)于伯努力方程原(yuan)理的蒸汽計量儀(yí)表，其流量計量方(fāng)😍程式爲（1）：
   公式（1）說明(míng)，一方面由于方程(chéng)式中存在着介質(zhi)蒸汽的密度ρf，因此(ci)🌈，計量儀表的标定(dìng)在氧化鋁企業中(zhōng)是個很麻煩而且(qie)💋往往不準确的，一(yi)般生産廠大都采(cai)用水标定，這種方(fang)法标定出來的精(jing)度，不代表測量蒸(zhēng)汽的精度。另一方(fāng)🌂面由于方程式（1）中(zhōng)還有一個氣體的(de)膨脹系✏️數τ，對于不(bú)同的蒸汽，不同的(de)壓力，不同❓的溫度(du)條件下⭐的膨脹系(xì)數都📐不盡相同，因(yīn)此，即使用壓縮空(kōng)氣進行🈲标定出來(lái)的精度也不代表(biao)測量蒸汽的精度(du)。
2 渦街流量計工作(zuo)原理
渦街流量計(jì)是基于線性連續(xu)方程原理:

   在這個(gè)公式（2）中有2個函數(shu)，一個是流體流速(su)v，另一個是🔞斯特勞(láo)哈⁉️爾數St，而斯特勞(lao)哈爾數St是雷諾數(shu)Re的函數，當雷諾數(shu)Re到達20000後，斯特勞哈(ha)爾數St就是一個常(chang)數。當渦街流量計(jì)測量發生體形狀(zhuàng)固定，迎流面寬度(du)就一定，這樣一來(lai)，頻率僅僅取決于(yú)流體流速，是線性(xìng)連續方程，通過圖(tu)1示渦🌈街流量計測(ce)量模型推導，得到(dào)流量計量💚方程式(shì)（3）：


   渦街流量計是基(ji)于線性連續方程(chéng)原理，隻要雷諾數(shu)大㊙️于20000，測量與流體(ti)的性質無關，與密(mì)度、黏度等均無關(guān)。用水🈲标定出來的(de)流量系數同樣适(shi)用于蒸汽計量，在(zài)常溫下标定出✏️的(de)流量系數同樣适(shì)用于低溫和高溫(wen)蒸汽。這樣，渦街流(liu)量🔅計更能适應氧(yǎng)化鋁企業内高低(di)壓、不同溫度蒸汽(qì)計量的需求。

K爲流(liu)量系數，含義是每(měi)升流量由幾個脈(mò)沖表示，即是P/L，經過(guò)公式💘變換，實際運(yun)用中的渦街流量(liang)計計算公式（4）：

   一般(bān)，渦街流量計的流(liú)量系數，其實在設(shè)計時就已經定🔅下(xià)來了🐅，但是每個生(shēng)産廠都要對每一(yi)台流量計進行标(biāo)⭐定，就是爲了檢驗(yàn)制造誤差。但不管(guan)這個數是什麽數(shu)，标定合格✌️了的流(liú)量系數就是正确(que)計量的常數，适用(yong)于不同工況狀态(tài)的蒸汽。
   另外要注(zhu)意，從公式（4）可以看(kan)出，渦街流量計隻(zhī)能測流體的工況(kuang)體積方，質量方和(hé)标準體積方是根(gēn)據密度🥵或壓力溫(wēn)度換算出來的。
3 氧(yang)化鋁生産中蒸汽(qì)計量設計選型
   以(yi)表1爲例，氧化鋁企(qǐ)業蒸汽需要計量(liang)點在 8~10個左右📐，且一(yī)般均爲‼️過熱蒸汽(qi)，數學模式爲二 元(yuan)函數，因此,設計🌈時(shi)需要考🏃慮壓✊力、溫(wen)度雙補償。
3.1 工藝參(can)數的選擇
設計選(xuan)型時要考慮的因(yin)素包括：流量參數(shu)範圍、壓❓力♋參數範(fan)圍、溫度參數範圍(wei)，以流量選通徑。同(tong)時遵循如下原則(ze)：
（1）最高壓力情況下(xià)考慮最小流量是(shi)否在該通徑的工(gong)作範圍之内；
（2）最低(dī)壓力情況下考慮(lǜ)最大流量是否超(chāo)出該通徑的工作(zuo)範🥵圍之内；
   另外，最(zuì)高溫度對應脈沖(chòng)輸出時應考慮發(fā)生體寬🌈度的膨脹(zhang)系數，工況溫度條(tiao)件下的流量系數(shu)Kt：

其中：T爲工況溫度(dù)；K爲标準流量系數(shù)（一般在儀表銘牌(pai)‼️上）。
3.2 通徑的選擇
設(shè)計選型時，考慮到(dào)減少壓力損失，在(zài)進行蒸汽計量時(shi)，對流量下限有一(yī)定要求，要根據蒸(zheng)汽流量的❄️大小來(lai)選取流量計的通(tong)徑，而不能根據原(yuán)管道内徑來選取(qǔ)流量計通徑。蒸汽(qì)流量計通徑選擇(ze)可以采用查表法(fa)及計算驗證。
查表(biǎo)法即是在産品樣(yang)本上，根據工況壓(ya)力下蒸汽可測流(liú)量範圍表查取流(liu)量通徑；然後計算(suan)驗證流速、雷諾數(shù)是否在一定範圍(wei)内。
（1）流速計算：蒸汽(qi)流速範圍一般2m/s~60m/s，最(zuì)高應＜80m/s。

其中：V爲流速(su)；
Q爲體積流量：D爲流(liú)量計通徑。（2）雷諾數(shu)計算法：①最低流量(liang)時的雷諾數不得(de)小于5000；②保證精度最(zui)低流量時的雷諾(nuò)🈲數不得小于20000。Re》

其中(zhōng)：V爲流速；ρ爲密度；μ介(jie)質黏度；D爲流量計(jì)通徑。當然🏃‍♂️有的産(chǎn)品能提供計算機(ji)選型軟件，直接把(ba)相關工🚶藝參數輸(shu)🎯入，就能得到理💞想(xiǎng)的結果。
3.3 注意事項(xiang)
（1）選擇信号輸出時(shí)建議使用脈沖（頻(pín)率）輸出方式，如果(guo)要求⭐輸出電流信(xìn)号，轉換過程将喪(sàng)失±0.2%~0.4%精度。
（2）在氧化鋁(lǚ)企業中，蒸汽的溫(wen)度一般都大于150℃，建(jiàn)議采用分體型渦(wo)街流量計，另外一(yi)定要考慮溫度和(hé)壓力補償問題。
4 安(ān)裝要求
在氧化鋁(lü)企業蒸汽測量過(guo)程中，被測蒸汽具(jù)有穩定流态是保(bao)證渦街流量計準(zhǔn)确測量的前提條(tiao)件👌，要使渦街流量(liang)計的測量值更穩(wěn)定、準确，安裝時需(xū)注意以下幾點🏒。
（1）安(ān)裝确保傳感器銘(míng)牌上的箭頭指向(xiang)與流體流向🌈一緻(zhì)。
（2）安裝建議遵循直(zhí)管段的要求，見表(biao)2，當現場無法滿📧足(zú)直管☀️段要求時，建(jiàn)議采用與渦街流(liu)量計配套的流量(liang)❤️鎮流器。

（3）安裝傳感(gǎn)器避開振動源或(huò)者在振動較小的(de)地方，遠離😄大功率(lǜ)用電設備。
（4）安裝帶(dài)焊接時要注意搭(dā)鐵的位置，防止壓(ya)電晶片的⭕損壞，一(yi)⭐般要件焊左搭左(zuǒ)，焊右搭右。
5 常見問(wen)題及注意事項
5.1 無(wú)流量有信号
   首先(xian)檢測判斷是否有(yǒu)振動，如有輕微振(zhèn)動，處理方🧑🏽‍🤝‍🧑🏻法是外(wài)部💘機械消振措施(shi)，如用橡膠軟接頭(tou)，橡膠軟墊等消振(zhèn)，用支架固定管道(dào)；或者是根據産品(pin)說明書調整參數(shù)設置，消除振動。如(rú)嚴重振動，則是更(geng)改⛹🏻‍♀️流量計安裝位(wèi)置、加固管線、流量(liàng)計前後加軟連接(jie)。
   其次檢測判斷是(shi)否有50Hz工頻幹擾通(tōng)常采用頻率計測(cè)量或🏃‍♀️電📞流☎️值計算(suan)方法。這裏介紹電(diàn)流值計算方法，計(ji)算公式（8）：

   如果計算(suan)出的結果是或者(zhe)接近50Hz，可采取保證(zheng)轉換器的外殼接(jiē)地螺釘可靠接地(dì)或者把整個轉換(huan)器浮地。
5.2 有流量無(wú)信号
   首先檢測接(jiē)線是否正确，供電(diàn)電源的電壓等級(ji)是否符合要✂️求，電(diàn)源極性是否接正(zhèng)确，分體式的還要(yào)檢測㊙️專用電纜是(shi)否連接正确，再有(yǒu)就是檢查發生體(ti)、轉換器是否損壞(huai)。其次判斷實際工(gōng)⭕藝蒸汽流量是否(fǒu)太小，判斷方法是(shi)在靠近流量計的(de)管道旁有規律地(dì)連續敲擊,無論何(hé)🔱種型号的流量計(jì)均會出💯現流量顯(xiǎn)示。處🧡理辦法就是(shi)更⭐換通徑小一些(xiē)的流量計或在工(gōng)藝條🌏件允許的情(qing)況下💜加大流量。
5.3 流(liú)量不穩定
   現場觀(guan)察流量計安裝時(shí)墊片是否同心或(huo)伸人管道👅，工藝🏃🏻‍♂️管(guǎn)道是否符合表2氧(yang)化鋁企業安裝要(yao)求或者産品說明(ming)書的最大要求。處(chu)理辦法就是正确(què)選用配套💞墊片并(bìng)正确裝🚩配，更改流(liu)量計安裝位置或(huò)加流量鎮流器。
6 小(xiǎo)結
   渦街流量計是(shì)基于線性連續方(fang)程原理進行測量(liàng)的新型流量計，因(yin)具有良好的介質(zhì)适應能力，是節流(liu)式流量計的✏️理想(xiang)替代産品。它可以(yǐ)測量氧化鋁企業(ye)高低壓蒸汽，在氧(yǎng)化鋁行業中廣泛(fan)應用。但隻有在正(zheng)确設計、正确選型(xíng)以及正确安裝的(de)條件下才能保證(zheng)其測量準确穩定(ding)，爲降低氧化鋁能(néng)源消耗發揮其應(yīng)有的作用。

 

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