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