摘 要：本文介绍了氧化铝工艺流程及流程物料特点,电磁流量计工作原理结构特点,介绍了电磁流量计在氧化铝生产中的应用状况,指出应用过程中存在的问题及解决办法。
1 引言
中州铝厂一期设计规模年产20万吨氧化铝,其工序多、流程长。随着企业不断的技术改造,产量日益提高,液量平衡要求更加严格。为保证产品质量,控制各项指标,生产流程中液量需要进行测量,流量测量作为监视生产过程状况的主要手段之一,对降耗节能具有很大的意义。根据氧化铝生产的特点,在氧化铝生产过程中采用大量的电磁流量计。
2 氧化铝工艺流程
氧化铝生产是烧结法生产,用铝土矿、石灰石和纯碱混合制成生料浆,在高温下进行烧结,然后将烧结熟料在稀碱溶液中溶出,铝酸钠溶液则进入溶液里成为铝酸钠溶液,而不溶性的化合物杂质进入赤泥中与铝酸钠溶液分离。铝酸钠溶液经脱硅净化后进入碳酸化分解,得到的氢氧化铝分离洗涤焙烧成氧化铝。分离得到的碳酸母液用于下一批铝矿配料,其生产流程如图2—1示:
3 电磁流量计工作原理及特点
3.1 电磁流量计工作原理
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律制成的。传感器的测量导管是一内衬绝缘材料的非导磁合金导管,其电极与衬里内表面基本齐平。励磁线圈由双向励磁时,将在与导管轴线垂直的方向上产生一磁通密度为B(特斯拉)的工作磁场,当平均流速为V(m/s)的导电性流体流入时,在磁场和流向共同的直角方向上就产生了电动势E(V),并由电极检出。
电动势 E=d×V×B(3—1)
体积流量为 Q=π/4×d2×V(3—2)
流速的检测可通过比率E/e来测量,该项功能由电磁流量转换器完成。其中e为基准电压信号是在磁通检测线圈中产生的,与B成正比。电压信号E和基准信号e同时送至转换器处理并输出与流量成正比的各种信号。其工作原理如图3—1所示。
3.2 电磁流量计测量特点
电磁流量计的使用条件是要求流体是导电性的,它有许多优点:没有机械可动部分;测量管内无阻碍流动部件,无压损,属节能型流量计;能够测量腐蚀性流体,对浆液测量具有独特的适应性;不受流体密度、粘度的影响,测量与雷诺数无关;流速分布的影响较小,在电磁流量计的前后,必须有足够的直管段长度,一般要求上游侧应大于5D;量程宽、精度高,电磁流量计量程比为1500∶1;精度为相对指示值的0.5%;能够测量流体的管径范围广,目前我厂应用的有50mm、80mm、100mm、150mm、200mm、250mm、800mm口径的。
4 电磁流量计在氧化铝生产中的应用
氧化铝湿法生产流程中的物料大都是液体、液体和微�；旌系牧辖�,属于稳定流动类型,仅在某些设备开、停车时能产生不稳定流动。液体是强碱性的,所以既有化学腐蚀,还有因侵蚀、汽蚀等引起的机械腐蚀以及因材料的应力存在而产生的应力腐蚀。液体的温度不高于95℃。
由于电磁流量计的优点同氧化铝生产流程中的物料特性有很多相同之处,因此也就在氧化铝行业中得到了充分利用。中州铝厂共有各种流量计170套,其中电磁流量计82套,占总数的49.9%。在1998年的“窑磨工程”中,采用了5套电磁流量计分别检测碱液流量、料浆流量、精液流量和冷却水流量,2套B系列电磁流量计用于碳分母液、蒸发母液的测量。料浆流量的测量过去采用的是B系列电磁流量计,仪表示值波动大,岗位操作工反映生产操作困难,虽经仪表维护人员多次修理检查,问题依然存在。在3#熟料烧成窑设计中,3#入窑料浆流量测量选用了电磁流量计,没有仪表示值波动现象发生,可见E系列电磁流量计比B系列抗干扰性能好。
电磁流量计在现场安装使用过程中应注意以下几点:
(1)接地问题
管道是绝缘管电流在流体中流动,因为受杂波的影响,所以必须使装在流量计的管子两侧的接地环可靠接地,以便使液体接地。运行经验说明,即使变送器接地良好,当变送器附近的电力设备有较强的漏地电流,或在安装变送器的管道上存在较大的杂散电流,或进行电焊,都将引起干扰电势的增加,进而影响仪表正常运行。
(2)保证上游侧直管有足够的长度
流速分布对精度的影响虽然比其他流量计小,但还是要消除这种影响,为此在安装时要确保上游侧的直管有足够的长度,这样才能保证流速按同心圆分布,也才能进行精确测量。
(3)确保管道的“满水”状态
只有电极部分接触到液体才能测量流量,因为是测定流速并与截面积相乘求出流量,如果管内液体没有充满,截面积会变小,就会引起误差。另外气泡虽然不会造成测量的障碍,但同样会引起测量误差。
(4)流量计口径、电极及内衬材料的正确选择
选择时,首先要选择与管道直径相同的流量计,如果流量计的口径比管道大,流速分布就不均匀,误差就会增大。电极及内衬材料选择时,需根据对被测流体的耐受性进行选择。
5 电磁流量计在生产流程中应用存在的问题
5.1 传感器测量管的结垢问题
氧化铝生产中,料浆的结垢十分严重。结垢的主要成分是铝硅酸钠,质地坚硬而又附着力强。传感器结垢后,需要定期进行清理,如果不进行清理则管径改变,测量误差增大。但清理结垢是十分困难的事,结垢的清理往往要影响到传感器的使用寿命。在检修过程中通常采用以下方法处理:
(1)机械除垢
由于采用机构除垢,容易损坏衬里,有时也会损坏电极。选用的电磁流量计大部分用的是聚四氟乙烯衬里。
(2)化学除垢
利用5～10%硫酸冷泡,硫酸与结垢(铝硅酸钠)中的钠起作用,生成可容性硫酸钠,从而破坏铝硅酸钠结构,使结垢松软,并使之脱落而达到除垢的目的。
以上两种方法都必须在传感器拆掉之后才能进行清理,仪表维护及检修人员的工作量比较大。能否增加一种超声波发生装置,利用超声辐射定时除垢,值得厂家研究。
5.2 测量电极的渗漏问题
氧化铝生产过程中的液体是强碱性的,而碱渗透性特别强。用于清水流量测量用电磁流量计运行8年多时间,也没有电极组件故障问题。由于碱的渗透作用,使电极组件绝缘电阻下降,导致测量不准,甚至停用。所使用的电磁流量计的损坏大部分是由于此种情况而导致的。有关单位应根据这种情况研究一种能满足用户需要的电磁流量计,同此类似的还有造纸行业、化工行业等。
6 结束语
随着电子技术的发展,电磁流量计智能化的实现在发展壮大过程中,将会发挥更大的作用,使检测的数据更加准确。
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