[摘要(yào)]通過對離子(zi)膜燒堿生産(chǎn)線工況條件(jian)分析,提出了(le)在浮子流量(liàng)計 結構中增(zēng)加阻尼裝置(zhì)等措施。實踐(jiàn)表明，采用阻(zu)尼裝置的金(jīn)屬管浮子流(liu)量計 ,完全能(neng)夠實現在氣(qi)液混合雙相(xiang)介質工況條(tiáo)件下的離子(zǐ)膜燒堿生産(chǎn)線的流量測(ce)量。
1問題的提(tí)出
　　 近年來，我(wo)國化工行業(ye)中采用離子(zǐ)膜法制堿工(gong)藝發展很快(kuai)，前幾年該裝(zhuāng)置大多爲全(quán)套進口，包括(kuo)在線的各種(zhǒng)儀表。現在從(cóng)設備到儀表(biǎo)逐漸國産化(huà)，這樣既能保(bǎo)證質量，同時(shí)可以節約大(dà)量外彙。
　　 西北(běi)某大型化工(gōng)廠在建成試(shi)生産階段就(jiù)發現安裝在(zài)陰、陽🈲兩極管(guan)道上的兩台(tai)浮子流量計(ji)工作不正常(cháng),指針總在擺(bai)動，無法讀數(shù);輸出電流信(xìn)号也不😘穩定(ding)，難以實現預(yu)期的工藝流(liu)程調節與控(kong)制目标等，以(yi)至影✔️響了正(zheng)常投産。
　　 經現(xiàn)場觀察和分(fen)析認爲:陰極(ji)、陽極兩條管(guǎn)道中被測🐉量(liang)的🛀介質均爲(wèi)既不均勻、比(bi)例又不固定(dìng)的氣、液🏃雙相(xiàng)介質;而流量(liang)計則是常規(gui)型浮子流量(liang)計。
　　 浮子流量(liàng)計的工作原(yuán)理之一是浮(fú) 力定律，也就(jiu)是🚩與被測介(jie)質的密度有(you)關,密度不穩(wen)定時浮子就(jiu)會跳動♉。由于(yú)本工🙇‍♀️況液體(ti)伴🈲有不定氣(qi)體量的情況(kuang)，産生脈動🌐流(liú),導緻了流量(liàng)計的上述現(xian)象。
　　 目前各種(zhong)常規流量計(jì)都不适用于(yu)氣、液雙相介(jiè)質🐉,而工藝過(guo)🌍程🔴的鹽液及(ji)堿液流量必(bi)須加以測量(liàng)和控制,即必(bi)須安裝流量(liàng)計。因此，選用(yòng)一種可用的(de)流量計或對(duì)現有的某種(zhǒng)🤩流量計進行(háng)改進設計以(yǐ)滿🙇‍♀️足此特定(ding)工況測量要(yào)求就成爲下(xià)步工🍉作。
2确定(ding)方案
　　 實施方(fang)案的選擇與(yu)确定至少要(yao)滿足以下3點(diǎn):
(1)流量計的接(jie)液零部件必(bì)須能承受陰(yin)、陽兩極管道(dao)中含氯🔞氣鹽(yan)液及堿液的(de)強烈氧化和(hé)腐蝕;
(2)安裝連(lian)接尺寸盡量(liàng)與原流量計(ji)相同，以減少(shao)工作量;
(3)流量(liang)計自身能有(yǒu)效地緩沖和(hé)減少由随機(ji)産生氣體帶(dai)🐉來✍️的劇烈波(bō)動，達到可視(shi)爲穩定值的(de)讀數,并且輸(shu)出電👈流信号(hao)波動滿❌足調(diào)節系統的要(yao)求。
　　 按上述要(yào)求對 電磁流(liu)量計 、 渦輪流(liu)量計 、 渦街流(liu)量計 、浮子流(liú)量計與差壓(ya)式流量計等(deng)進行分析、比(bi)較後認爲隻(zhi)有對金屬管(guǎn)浮子流量計(jì)進行必要的(de)改進才是可(kě)行的和⭐方案(àn)。因此在其原(yuan)有産品基礎(chǔ)上特😍殊設計(ji)了一種金屬(shu)管🌈浮子流量(liang)計。
3特殊設計(ji)的實施
該浮(fu)子流量計應(yīng)實施3項改進(jìn)設計。
3.1耐腐蝕(shi)材料選擇和(he)防腐措施
　　 查(chá)閱金屬材料(liao)手冊并結合(hé)現場其它設(shè)備材料的應(yīng)用實際，陽極(ji)管道中的介(jie)質爲含氯氣(qi)的鹽液，傳感(gǎn)器中所📞有與(yǔ)介質接觸的(de)零件均采用(yòng)钛(Ti)材制造,兩(liǎng)法蘭密封面(miàn)及殼體與導(dǎo)管組件密封(feng)面均進行塗(tu)钯處理。
　　 整個(ge)傳感器具有(you)良好的抗氧(yǎng)化及耐腐蝕(shí)性能。而陰極(ji)管道中的介(jiè)質爲堿液和(he)氫氣及氯氣(qi)等，傳感💜器中(zhōng)所有與介質(zhi)接🚶‍♀️觸的零件(jiàn)均采用不鏽(xiù)鋼(SUS316L)材質制造(zào)，整💚個傳感器(qi)具有良好的(de)耐腐蝕性能(néng)。經兩年多的(de)使用證明是(shì)可行的。
3.2連接(jiē)尺寸與安裝(zhuāng)方式
　　 由于用(yong)戶的原有流(liu)量計爲水平(ping)安裝，這與常(cháng)規浮子流🎯量(liàng)☔計☀️垂直安裝(zhuāng)、流體自下而(er)上的流向完(wán)全不同,因此(ci)必須将其設(shè)🔅計成(水)平進(jìn)(水)平出結構(gòu)，由于已有管(guǎn)道的開檔尺(chǐ)寸足夠長🍉，于(yu)是設計成如(rú)圖1所示.的浮(fu)子流量計。
3.3最(zuì)大限度地保(bǎo)證工作條件(jian)下流量計的(de)穩定
　　 就流量(liang)計自身而言(yán)，克服波動(不(bú)論是外部還(hai)是内🐇部原因(yin)所緻)的常用(yong)而有效的措(cuo)施是加裝阻(zǔ)尼器。阻尼🚶器(qi)一般分爲機(jī)械式和電(磁(cí))式，顯然對浮(fu)子流💔量計應(ying)首先考🌂慮選(xuan)用㊙️前者。
3.4阻尼(ni)器的選擇
　　 按(àn)阻尼介質不(bú)同又分爲液(ye)體阻尼器和(hé)氣體阻尼器(qì)。
 
　　 由于本應(ying)用對象中已(yi)産生和存在(zài)着氣體且浮(fú)子波動幅✏️度(du)不十分劇烈(lie)，所以可采用(yòng)活塞式氣體(tǐ)阻尼器。另外(wai)，就阻尼器的(de)結構位置而(ér)言可置于傳(chuan)感器上也可(ke)置于🏃🏻‍♂️轉換器(qì)上,但由于後(hòu)者須對轉換(huan)器内部結構(gou)做相當大的(de)改動，工作量(liang)、試驗量都很(hen)大🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。因此，确定(ding)選用前者,參(can)見圖1。應當說(shuo)明，帶有液體(ti)阻🏃🏻尼器的浮(fu)子流量計已(yi)有過設🐇計和(he)應用的報道(dào)，但🙇‍♀️尚無采用(yong)氣體阻尼器(qi)的金屬管浮(fú)子流量計信(xìn)息。
3.5阻尼器的(de)設計
　　 設計阻(zu)尼器必須了(le)解和确定下(xià)列數據:
　　 波動(dòng)幅度與頻率(lǜ):經在現場幾(jǐ)小時觀測統(tǒng)計未裝阻尼(ni)💰器🔞的流量計(ji)的波動幅度(dù)約爲15%~25%， (±7.5%~±12%);頻率約(yuē)爲180~350次/min。
(1)要求阻(zǔ)尼效果:波動(dong)幅度應不大(dà)于+2%;頻率約不(bú)大于50-~90次/min。當然(ran)，由于♊沒有适(shì)當的儀器進(jin)行定量檢測(ce)，所以阻尼的(de)最終效果是(shi)‼️否達到預期(qi)目标，一定程(chéng)度上還應通(tong)過實際應用(yong)由現場技✨術(shu)和操作人員(yuán)判斷和認定(ding)。
(2)依照上述實(shi)際工況和阻(zu)尼目标，兼顧(gu)該浮子流量(liang)計結構尺寸(cun)🌍、钛材管料規(gui)格等，求出阻(zu)尼系數之後(hòu)，初步🚶‍♀️确定阻(zu)尼器結💃構及(ji)尺寸如圖2所(suǒ)示。而決定阻(zǔ)尼效果的阻(zu)尼✍️室與阻尼(ni)體之間間隙(xì)的尺寸必須(xu)😄經現場試驗(yàn)後才能确定(ding)。
 
3.6試驗室試驗(yan)驗證
　　 爲了初(chū)步驗證這一(yi)阻尼器的效(xiao)果，以阻尼管(guǎn)内徑實測尺(chi)寸爲準，4組不(bú)同外徑尺寸(cun)的阻尼頭，使(shǐ)兩者的配合(he)間隙分🌍别爲(wei)0.8mm、0.6mm、0.4mm和0.2mm,分次裝人(rén)特殊設計的(de)浮子流量計(jì)進行試驗。爲(wèi)造成浮子🏃🏻‍♂️跳(tiao)動并🏃🏻‍♂️盡量少(shao)對水流量裝(zhuāng)置做較大變(bian)動，試驗系統(tong)如圖3所示。
 
　　 浮子(zǐ)的跳動由緊(jǐn)靠彎頭的球(qiu)閥快開、快關(guan)與水流經😍彎(wan)頭的急🚶劇流(liu)場變化造成(chéng)，實際跳動情(qíng)況借助于流(liu)量計的指針(zhen)、度🏒盤觀💃🏻察，也(yě)可由轉換器(qi)的輸出電流(liu)信号借助指(zhi)針式電流表(biǎo)觀測。
　　 試驗時(shi)流量計上端(duān)自然存有空(kōng)氣做爲阻尼(ní)介質.試驗方(fāng)法🌈是:初始流(liu)量置于約50%最(zui)大流量處，這(zhe)時指針仍略(lue)有擺動但有(yǒu)滿意讀數(系(xi)流場不穩所(suǒ)緻，可視爲穩(wen)定),然後迅速(su)開啓(或關閉(bì))球閥，使指針(zhen)約達80% (或20%)最大(da)流量處并記(ji)下時間，等待(dai)指針雖擺動(dong)仍有可滿意(yì)讀數爲止，再(zai)記下時間，即(jí)可得知阻尼(ní)時間💘。經多次(cì)試驗統計結(jié)果大緻如表(biao)1所示:
 
　　 從上述(shù)試驗結果可(kě)以看出後兩(liang)組間隙的阻(zǔ)尼器效果較(jiào)好。但必竟現(xiàn)場實際工況(kuang)與試驗室條(tiáo)件有較大差(chà)别，因此還必(bì)須進行現場(chǎng)試驗。
4現場試(shi)驗與應用效(xiào)果
　　 2025年12月對特(tè)殊設計的浮(fú)子流量計及(jí)特制的間隙(xi)爲0.3mm的💜阻🐇尼🏃🏻‍♂️體(tǐ)安裝于現場(chǎng)取代原流量(liàng)計進行多次(ci)試驗，結果是(shi)間隙🐉爲0.3mm和0.4mm阻(zu)尼☂️器效果，原(yuán)來流量計指(zhi)針擺動幅度(dù)爲10%～20%的同樣條(tiáo)件換裝特殊(shu)設計的流量(liàng)計後,其指針(zhen)擺動基本不(bu)超過6%(+3%),操💁作人(ren)員認爲滿意(yi)，可以接受，這(zhè)一設計達到(dao)了預期效果(guǒ)。經使用一直(zhí)很🔞穩定，這就(jiù)初步解決了(le)氣、液兩相流(liú)流量測量的(de)難題。
　　 因此可(ke)以認爲:這種(zhǒng)帶有阻尼器(qì)并由特種材(cái)質制造的浮(fu)子流量計是(shì)一種解決類(lei)似雙相流流(liu)量測量的可(kě)行方法之一(yī)，完全可以用(yòng)于離子膜燒(shao)堿工藝過程(cheng)中。

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