[摘要]針對(dui)氯化反應(yīng)産物的強(qiáng)腐蝕、易堵(dǔ)塞管道、低(dī)電導率🤩和(he)低流速等(deng)特性，分析(xī)了曾采用(yong)過的幾種(zhǒng)流量測控(kong)儀表
的缺(quē)陷:介紹了(le)超聲流量(liàng)計的工作(zuo)原理及其(qí)在氯化反(fan)應♍産物流(liú)量測控中(zhong)的優勢。
氯(lǜ)與烯烴類(lei)物質反應(yīng)的産物(以(yǐ)下稱氯反(fan)應物)是一(yī)♻️-類🏒重要化(hua)學品中間(jian)體,也是生(sheng)産氯氟烴(tīng)替代品的(de)主要原料(liao)。随着社會(huì)經濟的發(fa)展和人民(min)生活水平(píng)的不斷提(ti)高,氯反應(ying)物在醫藥(yào)、化工、染料(liào)等領域将(jiang)會占有越(yuè)來越重要(yao)的地位。在(zài)生産過程(cheng)中氯反✉️應(ying)物流量參(cān)✔️數是生産(chǎn)工序中一(yī)項重要的(de)測控數🙇♀️據(ju)，然而由于(yú)氯反應物(wù)的強腐🧑🏾🤝🧑🏼蝕(shi)性、低電導(dǎo)率、易堵塞(sai)管道及工(gong)藝上的低(di)流量等特(te)點,使得氯(lü)反應物流(liú)⛹🏻♀️量測控多(duō)年來-直✨存(cún)在諸多問(wen)題。儀表😄技(jì)術人員🎯曾(céng)嘗試過使(shi)用多種流(liú)量測量儀(yí)表,也爲此(cǐ)付出了☁️大(da)量的人力(li)和财力,但(dàn)都因出現(xiàn)的種種問(wen)題不能滿(mǎn)足生産上(shàng)🚶的需要而(er)以失敗告(gào)終,因此氯(lü)反應物流(liú)量測控問(wen)題一直都(dou)沒有得到(dao)根本性解(jiě)決。
1氯反應(yīng)物流量測(cè)控失敗的(de)原因
1.1電磁(cí)流量計
由(you)于
電磁流(liú)量計
對被(bèi)測液體有(you)技術要求(qiu)，即被測液(yè)體的電導(dǎo)率不能低(dī)于電磁流(liú)量計規定(ding)的阈值，否(fǒu)則不能正(zhèng)常進行測(ce)量。通用型(xing)🥰電磁流量(liang)計對被測(ce)液體電導(dǎo)率規✍️定的(de)阈值根據(ju)不同的✏️型(xing)号而異，一(yī)般在5×10-6~10-4S/cm之間(jiān);使用時還(hái)取決于傳(chuán)感器間流(liu)量信号線(xian)長度及其(qi)分布👉。而非(fēi)接觸電容(rong)耦合大面(miàn)積電極的(de)電磁流量(liang)計則🔞可測(cè)電導率低(di)至(1~5)×10-8S/cm。考慮到(dao)氯反應物(wu)屬于低電(dian)導率液體(tǐ)，浙江巨化(huà)股份有限(xiàn)公司電化(huà)廠(以下簡(jiǎn)稱“巨化.電(dian)化廠”)選用(yòng)的是
電容(róng)式電磁流(liu)量計
，但是(shi)在實際使(shi)用中還是(shì)不能正常(chang)工作,示值(zhi)經常大❄️幅(fú)跳動或💁流(liu)量時有時(shí)無。經檢查(chá),流量計的(de)安裝符合(he)要求🌈，液體(ti)等電位接(jiē)地良好，電(dian)纜絕緣等(děng)都不存在(zai)問題。由于(yú)查不到氯(lü)反應物的(de)電導率數(shù)據,分析主(zhǔ)要還是氯(lü)反應物電(diàn)導率低于(yú)或接近于(yú)規定的阈(yu)值導緻上(shàng)述問題。盡(jìn)管電磁流(liú)量計傳感(gǎn)器内⭐無可(kě)動部件，也(yě)🌐是測量導(dao)電流體較(jiào)好的流量(liang)😘儀表💛，但是(shì)用于測量(liang)氯反應物(wù)這種電導(dǎo)率很低或(huò)處于臨界(jie)狀态的流(liu)體流量還(hái)是不太适(shì)合。
1.2遠傳浮(fú)子流量計(ji)
浮子流量(liàng)計
又稱
轉(zhuan)子流量計(ji)
，盡管其測(cè)量精度較(jiào)低,但是它(ta)适用于低(dī)雷諾數和(hé)小流量測(cè)量,某種形(xíng)狀的浮子(zǐ)甚至對流(liú)體的最小(xiao)雷諾數要(yao)求達到40,這(zhè)兩個技術(shù)特性比較(jiao)适合氯反(fǎn)應物流🎯體(tǐ)的特點。考(kao)慮到介質(zhi)☔的強腐蝕(shí)性，巨化電(diàn)化廠曾選(xuan)用襯聚四(sì)🏃♀️氟乙烯的(de)遠傳浮子(zi)🔅流量計測(cè)量氯反應(yīng)物🏃🏻♂️流量,但(dàn)是由❌于氯(lü)反應物💯是(shi)含有多種(zhǒng)成分的易(yì)堵塞流體(tǐ)，而浮子流(liú)量計要求(qiu)被測🌈流體(ti)📱應爲清潔(jie)的流體,所(suǒ)以在使用(yong)過程中還(hái)是發生了(le)浮子在錐(zhui)形管腔體(tǐ)🌈被卡堵等(děng)問題。盡管(guǎn)📱将流量計(ji)拆下清理(lǐ)重新組裝(zhuang)後仍可使(shi)用,但是使(shǐ)用不久又(you)🍉會被堵塞(sāi)。而且在🐕線(xian)拆卸清理(lǐ)還需要在(zai)🌈工藝管道(dao)🛀🏻設置旁路(lu)管線及閥(fa)門等💃,這些(xie)不僅受到(dào)現場空間(jian)💞及成本.上(shàng)的限制,還(hái)存在着對(dui)生産的影(ying)響和操作(zuo)🤩.上的不方(fang)便等問題(tí)。由于浮子(zǐ)流量計🔱傳(chuan)感器内有(yǒu)可動部件(jian)，在測量含(hán)💞有易堵塞(sāi)流體時容(rong)易發生☀️堵(dǔ)塞，因此采(cai)用浮子流(liu)量計還是(shì)不能滿✂️足(zú)連續穩定(dìng)生産‼️測:量(liàng)的需要。
1.3質(zhi)量流量計(jì)
依據科裏(lǐ)奧利原理(lǐ)的質量流(liu)量計是一(yī)-種具有精(jing)度高、量程(cheng)比寬、無直(zhi)管段要求(qiú)、無需補償(chang)的直接式(shì)質量流量(liang)計，盡管其(qí)價格昂貴(gui),但是爲了(le)能找到-一(yī)種适合測(ce)量氯反應(ying)物流量的(de)儀表，巨👅化(hua)電化廠也(yě)曾選用了(le)質量流量(liang)計來進行(hang)測量試驗(yan)。爲了防止(zhi)介質對流(liú)量計的腐(fǔ)蝕,供應商(shāng)提供了内(nèi)襯PFA的質量(liang)流量計,但(dan)在使🔴用過(guò)程中還是(shì)出現了問(wen)題。内襯PFA雖(suī)👈在防止介(jie)質腐蝕方(fang)面起到了(le)一-定作用(yong),但是由于(yú)傳感器口(kou)徑較小，且(qie)🐅液體流量(liàng)測控需⭕要(yào)傳感器朝(chao)下安裝,因(yīn)生産中氯(lü)反應物流(liu)體有時處(chù)于間斷流(liú)動狀态，這(zhe)就導緻了(le)在實💰際使(shi)用過程中(zhōng)出現了傳(chuan)感器流通(tong)管内沉積(ji)結垢而局(ju)部堵塞和(hé)示值誤差(cha)✔️問題,在選(xuǎn)用測量氯(lü)反應物流(liú)量時最終(zhong)還是被淘(tao)汰了。
1.4差壓(ya)式流量計(ji)口
差壓類(lèi)流量計是(shì)流量計範(fan)疇内品種(zhong)最多的流(liú)量儀表,巨(jù)化電化廠(chǎng)曾使用過(guò)
V
錐流量計(ji)
、
阿牛巴流(liú)量計
等。由(you)于差壓類(lèi)儀表屬于(yú)受限于雷(léi)諾數的儀(yí)表,必須要(yào)先看是否(fou)滿足儀表(biao)的技術特(te)性要求。以(yi)DN50管徑的氯(lǜ)反應物最(zuì)大流量8m3/h、最(zui)☀️小流量0.5~1m3/h來(lai)分析是否(fou)滿足🔆儀表(biǎo)的要求。根(gen)據上述最(zui)小流量0.5~1m3/h時(shí)，計算得到(dào)對應的雷(lei)諾數爲4000~6800(黏(nián)度μ=1.5mPa·s),盡管V錐(zhuī)流量計是(shi)下限👣要求(qiú)較低🔞的儀(yi)表,其下㊙️限(xian)雷諾數也(yě)‼️要達到≥8000才(cái)能📱正常工(gōng)作,而🈲阿牛(niu)巴要求🚶的(de)下限遠高(gāo)于V錐流量(liàng)計。所以當(dang)流量較小(xiǎo)時，DN50管道由(you)于受限于(yú)雷諾數,差(chà)壓類流量(liang)計不能正(zheng)常工作。
再(zài)看差壓變(biàn)送器實際(jì)測量時的(de)不确定度(du)。以V錐流量(liàng)❓計爲例，當(dang)孔闆内外(wài)徑之比β取(qǔ)0.6、測量管内(nèi)徑爲50mm時✏️，對(dui)應最大流(liú)量♌8m'/h差壓量(liang)程上限爲(wèi)9kPa,采用精度(du)等級爲☂️0.075的(de)
差壓變送(song)器
,依據下(xià)式計算可(ke)得到在小(xiǎo)流量0.5~1m3/h時差(cha)壓變送器(qi)的實際測(ce)量不确定(dìng)度的大小(xiǎo)。
式(1)中:E-差壓(ya)實際測量(liàng)的不确定(dìng)度;ξsρ---差壓變(bian)送器的準(zhun)确度等級(jí)㊙️;△p:一差壓變(bian)送器上限(xian)值(20mA輸出對(dui)應差壓值(zhi)),Pa(或kPa);△p:一差壓(ya)實際值，Pa(或(huò)kPa)。
在小流量(liàng)1m3/h時，節流件(jiàn)産生的差(chà)壓值爲0.14kPa,帶(dai)入式(1)得到(dào)差💃壓變送(sòng)器實際不(bú)确定度爲(wèi)3.2%;在流量0.5m3/h時(shi)，差壓爲0.035kPa,差(cha)🆚壓變👨❤️👨送器(qi)💁實際⚽不确(que)定度爲12.9%。盡(jin)管采用精(jing)度等級爲(wei)0.075的差壓變(biàn)送器,但在(zai)小流量時(shí)整個測量(liang)系統實際(ji)✨精度太差(chà),這是差壓(ya)👨❤️👨類流量計(ji)不能正常(cháng)工作的原(yuán)♌因。
2選擇測(ce)量控制方(fang)案0
2.1超聲流(liu)量計
根據(ju)氯反應物(wù)流量測控(kòng)中出現的(de)上述問題(tí)，在與生産(chǎn)
超聲流量(liàng)計
的廠家(jia)進行了廣(guang)泛的技術(shu)交流後，初(chū)步了解到(dào)針對👄氯🙇♀️反(fǎn)應物流量(liàng)測控難點(dian),可以采用(yòng)不受流體(ti)物性和性(xing)狀影響、傳(chuan)感器内無(wú)可動部件(jian)的超聲流(liu)量⭐計進行(háng)🔴測量。
超聲(shēng)波在流動(dong)的流體中(zhong)傳播時,順(shun)流方向聲(sheng)波速度會(huì)增大，逆流(liú)方向則減(jiǎn)小,同一傳(chuan)播距離就(jiù)有不同的(de)傳播時間(jiān)。順流🔱傳播(bō)的時間與(yǔ)逆流傳播(bo)的時間之(zhi)差與被測(ce)㊙️流體的流(liu)速有關，據(jù)此求出流(liú)體的🔞流速(su)超聲⭐流量(liang)計工作原(yuán)理示意圖(tú)如圖1所示(shì)。
設流體在(zai)管道中流(liú)動的速度(dù)爲?,聲波在(zài)流體中傳(chuan)播的速度(du)爲c,聲道傳(chuan)播角度爲(wei)?,則聲波在(zai)兩個傳感(gǎn)器A、B間📐順流(liú)傳播時間(jian)🐕與逆流傳(chuan)播時間分(fèn)别如”下。
式(shi)中:tAB;一超聲(sheng)波順流傳(chuan)播的時間(jian);tBA一超聲波(bō)逆流傳播(bo)的時間;L一(yī)🧑🏽🤝🧑🏻上下遊傳(chuán)感器A、B間的(de)聲長度。
從(cong)式(4)可以求(qiú)得流體的(de)流速，進而(er)得到流體(tǐ)在管道中(zhong)的流量。在(zài)求得的流(liú)體速度計(jì)算式中,聲(sheng)波速度c在(zai)方程中㊙️消(xiāo)失了，流體(ti)流速僅由(you)固定距離(lí)L的傳播時(shí)間得出,從(cong)而消除了(le)流體溫度(du)、壓力和流(liú)體組成🚶等(děng)因素對流(liú)量計測量(liang)的影響。
2.2使(shi)用效果
對(dui)于氯反應(ying)物流量的(de)測量,鑒于(yú)以前也曾(ceng)多次得到(dao)過🔞其他流(liu)量計廠家(jia)産品可靠(kao)的承諾,所(suǒ)以決定先(xiān)采，用手持(chí)式超聲流(liú)量計現場(chang)進行測控(kong)試驗,若測(cè)控效果和(he)數☂️據可靠(kào),再陸續改(gai)造。經過約(yuē)半年時🐆間(jian)的現場實(shi)際測量考(kǎo)驗,流量測(ce)控參數穩(wen)定可靠,完(wan)全符合生(shēng)産工藝的(de)需要。根據(jù)這種情況(kuang)，生産中⭕陸(lu)續采用了(le)✂️多台固定(dìng)式超聲流(liú)量計，至今(jīn)測量穩定(dìng),并且能夠(gou)實現氯反(fǎn)應器的參(can)數自動比(bi)值調節。經(jing)驗證，超聲(sheng)流量計還(hai)用于其他(tā)裝置氯⛷️化(hua)反應物液(ye)體的流量(liang)測量，均取(qu)得較好的(de)測量效果(guǒ)。
3結語
超聲(shēng)流量計在(zai)特殊化工(gong)生産過程(cheng)中提供了(le)可靠的計(ji)量🈲和調節(jiē)參數,爲确(que)保生産的(de)長期穩定(dìng)作出♍了貢(gong)獻,并減少(shǎo)了企業衆(zhong)多的人力(lì)資源浪費(fèi)與财力損(sun)失🥰。
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