[摘(zhai)要]針對氯(lü)化反應産(chan)物的強腐(fu)蝕、易堵塞(sai)管道、低電(dian)導☂️率和低(di)流速等特(te)性，分析了(le)曾采用過(guo)的幾種流(liu)量測控儀(yi)表 的缺陷(xian):介紹了超(chao)聲流量計(ji)的工作原(yuan)理及其在(zai)氯化反應(ying)産物流量(liang)測控中的(de)優勢。
　　氯與(yu)烯烴類物(wu)質反應的(de)産物(以下(xia)稱氯反應(ying)物)是一💔-類(lei)重要化學(xue)品中間體(ti),也是生産(chan)氯氟烴替(ti)代品的主(zhu)♈要原料。随(sui)☔着社♌會經(jing)濟的發展(zhan)和人民生(sheng)活水平的(de)不斷提高(gao)☁️,氯反應物(wu)在醫藥、化(hua)工、染料等(deng)領域将會(hui)占有📧越來(lai)越重要的(de)地位。在生(sheng)産過程中(zhong)氯反應物(wu)流量參🎯數(shu)是生産工(gong)序中一項(xiang)重要的測(ce)控數⭐據，然(ran)而由于氯(lü)反應物的(de)強腐蝕性(xing)、低電導率(lü)、易堵塞管(guan)道及工藝(yi)上的低流(liu)量等特點(dian),使得氯反(fan)應物流量(liang)測控多年(nian)來-直✌️存在(zai)諸多問題(ti)。儀表🔱技術(shu)人員🐕曾嘗(chang)試過使用(yong)多種流⚽量(liang)測量儀表(biao),也爲此付(fu)出了✏️大量(liang)的人力和(he)财力,但都(dou)因出現的(de)種種❄️問題(ti)不能☂️滿足(zu)生産上💘的(de)需要而以(yi)🏃‍♂️失敗告終(zhong),因此氯反(fan)應物✍️流量(liang)㊙️測控問題(ti)一直都沒(mei)有得到根(gen)本性解決(jue)。
1氯反應物(wu)流量測控(kong)失敗的原(yuan)因
1.1電磁流(liu)量計
　　由于(yu) 電磁流量(liang)計 對被測(ce)液體有技(ji)術要求，即(ji)被測液體(ti)的電導率(lü)不能低于(yu)電磁流量(liang)計規定的(de)阈值，否則(ze)不能正常(chang)進行測量(liang)。通用型電(dian)磁😍流量🙇‍♀️計(ji)對被測液(ye)體電導率(lü)規定的阈(yu)值根據⭐不(bu)同的✊型号(hao)而異，一般(ban)在5×10-6~10-4S/cm之間;使(shi)用時還取(qu)決于傳感(gan)器✍️間流量(liang)信号線長(zhang)度及其分(fen)布🔅。而非接(jie)觸電容耦(ou)合大面積(ji)電極的電(dian)磁流量計(ji)則💃🏻可測電(dian)導率低至(zhi)(1~5)×10-8S/cm。考慮到氯(lü)反應物屬(shu)于低電導(dao)率液體，浙(zhe)江🥵巨化股(gu)份有限公(gong)司電化廠(chang)(以下簡稱(cheng)“巨化.電化(hua)廠”)選用的(de)是 電容式(shi)電磁流量(liang)計 ，但是在(zai)實際使用(yong)中還是不(bu)能正常工(gong)作,示值經(jing)常大♻️幅跳(tiao)動或流量(liang)時有時無(wu)。經檢查,流(liu)量計的安(an)裝符合要(yao)求，液體等(deng)電位接地(di)良好，電纜(lan)絕緣等都(dou)不存在問(wen)題。由于查(cha)不到氯反(fan)應物的電(dian)導率數據(ju),分析主要(yao)還是氯反(fan)應物電導(dao)率低于或(huo)接近于規(gui)定的阈值(zhi)導緻上述(shu)問題。盡管(guan)電磁流量(liang)計傳感器(qi)内無可動(dong)部件，也🤞是(shi)測量導電(dian)流體較好(hao)的流量儀(yi)表，但是用(yong)于測量氯(lü)反應物這(zhe)種電導率(lü)很低或處(chu)于🚶臨界狀(zhuang)态的流體(ti)流量還是(shi)不太适合(he)🌂。
1.2遠傳浮子(zi)流量計
　　浮(fu)子流量計(ji) 又稱 轉子(zi)流量計 ，盡(jin)管其測量(liang)精度較低(di),但是它适(shi)用于低雷(lei)諾數和小(xiao)流量測量(liang),某種形狀(zhuang)的浮子甚(shen)至對流體(ti)的最小雷(lei)諾🐆數要求(qiu)達到40,這兩(liang)個📧技術特(te)性比較适(shi)合氯反應(ying)物流體的(de)特點。考慮(lü)到介質的(de)強腐蝕性(xing)，巨化電化(hua)廠曾選♉用(yong)襯聚四氟(fu)乙烯的遠(yuan)傳浮子流(liu)量計測量(liang)氯反應物(wu)流量,但是(shi)由于氯反(fan)應物是含(han)有多種成(cheng)分的易堵(du)塞流體，而(er)浮子流量(liang)計要求被(bei)測流體⁉️應(ying)爲清潔的(de)流體,所以(yi)在使用過(guo)程中還是(shi)發生了浮(fu)子在錐形(xing)管腔體被(bei)卡堵等問(wen)題。盡管将(jiang)流量計拆(chai)下清理重(zhong)新組裝後(hou)仍可使用(yong),但是使用(yong)不久又會(hui)被堵塞。而(er)且在線拆(chai)卸清理還(hai)需要在工(gong)藝管道設(she)置旁路管(guan)線及閥門(men)等,這些不(bu)僅受到現(xian)場空間💘及(ji)成本.上的(de)限制,還存(cun)在着對生(sheng)産的影響(xiang)和操作.上(shang)的不方便(bian)等問題。由(you)于浮子流(liu)量計傳感(gan)器内有可(ke)動部件，在(zai)測量含有(you)易堵塞流(liu)體時容易(yi)發生堵塞(sai)，因此采用(yong)浮子流量(liang)計還是不(bu)能滿足連(lian)續穩定生(sheng)産測:量的(de)需要。
1.3質量(liang)流量計
　　依(yi)據科裏奧(ao)利原理的(de)質量流量(liang)計是一-種(zhong)具有精度(du)高、量程比(bi)寬、無直管(guan)段要求、無(wu)需補償的(de)直接式質(zhi)量流量計(ji)，盡管其價(jia)格昂貴,但(dan)是爲了能(neng)找到-一種(zhong)适合測量(liang)氯🏒反應物(wu)💔流量的儀(yi)表，巨化電(dian)化廠也曾(ceng)選用了質(zhi)量流量計(ji)來進行測(ce)量試驗。爲(wei)了防止🏃介(jie)質對流量(liang)計的腐蝕(shi),供應商提(ti)供了内襯(chen)PFA的質量🐇流(liu)量計,但在(zai)🚶使用過程(cheng)中還是出(chu)現了問題(ti)。内🏃🏻‍♂️襯PFA雖在(zai)防止介質(zhi)腐蝕方面(mian)起到了一(yi)-定作用,但(dan)是由于傳(chuan)🏃🏻‍♂️感器口徑(jing)較小，且液(ye)體流量測(ce)控需要📐傳(chuan)感器朝下(xia)安裝,因生(sheng)産中氯反(fan)⚽應物流💋體(ti)有時處于(yu)間斷流👉動(dong)狀态，這就(jiu)導緻了在(zai)實♻️際使用(yong)過程中出(chu)現了傳感(gan)器流通管(guan)内沉積結(jie)垢而局部(bu)堵塞和示(shi)值誤差問(wen)題⭐,在選用(yong)測量氯反(fan)應物流量(liang)時最終還(hai)是被淘汰(tai)了。
1.4差壓式(shi)流量計口(kou)
　　差壓類流(liu)量計是流(liu)量計範疇(chou)内品種最(zui)多的流量(liang)儀表,巨化(hua)電化廠曾(ceng)使用過 V 錐(zhui)流量計 、 阿(a)牛巴流量(liang)計 等。由于(yu)差壓類儀(yi)表屬于受(shou)限于雷諾(nuo)數的儀表(biao),必須要先(xian)看是否滿(man)足儀表的(de)技術特性(xing)要求。以DN50管(guan)徑的氯反(fan)應物最大(da)流量8m3/h、最小(xiao)流量0.5~1m3/h來分(fen)析是否滿(man)足儀表的(de)‼️要求。根據(ju)上述最小(xiao)流量0.5~1m3/h時，計(ji)算得到對(dui)應😘的雷諾(nuo)數爲4000~6800(黏度(du)μ=1.5mPa·s),盡管V錐流(liu)量計是下(xia)限要求較(jiao)低的儀表(biao),其下限雷(lei)諾數也要(yao)達到≥8000才能(neng)正常工作(zuo),而阿牛巴(ba)要求的下(xia)限遠高于(yu)V錐㊙️流量計(ji)。所以當流(liu)量較小時(shi)，DN50管道由于(yu)受限于雷(lei)諾數,差壓(ya)類流量計(ji)不能⭐正常(chang)工作。
　　再看(kan)差壓變送(song)器實際測(ce)量時的不(bu)确定度。以(yi)V錐流量🏃🏻‍♂️計(ji)爲例，當孔(kong)闆内外徑(jing)之比β取0.6、測(ce)量管内徑(jing)爲50mm時，對應(ying)🔴最大流量(liang)8m'/h差壓量程(cheng)🈲上限爲9kPa,采(cai)用精度等(deng)級爲0.075的 差(cha)壓變送器(qi) ,依據下式(shi)計算可得(de)到在小流(liu)量0.5~1m3/h時差壓(ya)變送器的(de)實❄️際測🌈量(liang)不♌确定度(du)的大小。

　　式(shi)(1)中:E-差壓實(shi)際測量的(de)不确定度(du);ξsρ---差壓變送(song)器的準确(que)⛷️度等級;△p:一(yi)差壓變送(song)器上限值(zhi)(20mA輸出對應(ying)差壓值🔞),Pa(或(huo)kPa);△p:一差壓實(shi)際值，Pa(或kPa)。
　　在(zai)小流量1m3/h時(shi)，節流件産(chan)生的差壓(ya)值爲0.14kPa,帶入(ru)式(1)得到🧡差(cha)壓🈲變㊙️送器(qi)實際不确(que)定度爲3.2%;在(zai)流量0.5m3/h時，差(cha)壓爲0.035kPa,差壓(ya)變送器實(shi)際不确定(ding)度爲12.9%。盡管(guan)采用精度(du)等級爲0.075的(de)差壓變送(song)器,但在小(xiao)流量時整(zheng)個測量系(xi)統實際精(jing)度太差,這(zhe)是差壓類(lei)流量計🥰不(bu)能正常工(gong)作的原因(yin)。
2選擇測量(liang)控制方案(an)0
2.1超聲流量(liang)計
　　根據氯(lü)反應物流(liu)量測控中(zhong)出現的上(shang)述問題，在(zai)與生産 超(chao)聲流量計(ji) 的廠家進(jin)行了廣泛(fan)的技術交(jiao)流後，初步(bu)了解到針(zhen)對👉氯反應(ying)物流量測(ce)控難點,可(ke)以采用不(bu)受流體物(wu)性和性狀(zhuang)影響、傳感(gan)器内無可(ke)動部件的(de)超聲流量(liang)計進行測(ce)量。
　　超聲波(bo)在流動的(de)流體中傳(chuan)播時,順流(liu)方向聲波(bo)速度會⛹🏻‍♀️增(zeng)🌈大，逆流方(fang)向則減小(xiao),同一傳播(bo)距離就有(you)不同的傳(chuan)播時間。順(shun)流傳播的(de)時間與逆(ni)流傳播的(de)時間之差(cha)👉與被測流(liu)體的流速(su)有關，據此(ci)🔴求出流體(ti)的流速超(chao)聲流量計(ji)工作原理(li)示意圖如(ru)圖1所示。

　　設(she)流體在管(guan)道中流動(dong)的速度爲(wei)?,聲波在流(liu)體中傳播(bo)🏃‍♀️的❓速度爲(wei)c,聲道傳播(bo)角度爲?,則(ze)聲波在兩(liang)個傳感🈲器(qi)A、B間順流傳(chuan)播☂️時間與(yu)逆流傳播(bo)時間分别(bie)如”下。

　　式中(zhong):tAB;一超聲波(bo)順流傳播(bo)的時間;tBA一(yi)超聲波逆(ni)流傳播的(de)時間;L一上(shang)下遊傳感(gan)器A、B間的聲(sheng)長度。
　　從式(shi)(4)可以求得(de)流體的流(liu)速，進而得(de)到流體在(zai)管道💯中的(de)流量。在📱求(qiu)得的流體(ti)速度計算(suan)式中,聲波(bo)速度c在方(fang)程中消失(shi)了，流體流(liu)速僅由固(gu)定距離L的(de)傳播時間(jian)得出,從而(er)消除了流(liu)體溫㊙️度、壓(ya)力和流體(ti)組成等因(yin)素對流量(liang)計測量的(de)影響。
2.2使用(yong)效果
　　對于(yu)氯反應物(wu)流量的測(ce)量,鑒于以(yi)前也曾多(duo)次得到過(guo)其他♋流量(liang)計廠家産(chan)品可靠的(de)承諾,所以(yi)決定💚先采(cai)，用手持式(shi)超聲流量(liang)計現場進(jin)行測控試(shi)驗,若♈測控(kong)效果和數(shu)據可靠,再(zai)陸續改造(zao)。經過約半(ban)年時🧡間的(de)現場實際(ji)測量考驗(yan),流量測控(kong)參數穩定(ding)可靠💋,完全(quan)符合生産(chan)工藝的需(xu)要。根據這(zhe)種情況，生(sheng)産中陸續(xu)采用了多(duo)台固定式(shi)超聲流量(liang)計，至今測(ce)量穩定,并(bing)且能🥵夠實(shi)現氯反應(ying)器的參數(shu)🈲自動比值(zhi)調節🐉。經驗(yan)證，超聲流(liu)量計還用(yong)于其他裝(zhuang)置氯化反(fan)應物液體(ti)的流💚量測(ce)量，均取🈚得(de)較好的測(ce)量效果。
3結(jie)語
　　 超聲流(liu)量計在特(te)殊化工生(sheng)産過程中(zhong)提供了可(ke)靠的計🛀量(liang)和調節參(can)數,爲确保(bao)生産的長(zhang)期穩定作(zuo)出了貢獻(xian),并減少了(le)企業衆多(duo)的人力資(zi)源浪費與(yu)财🈲力損失(shi)。

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