拜耳法(fǎ)生産氧化鋁(lǚ)過程中，蒸汽(qì)是氧化鋁企(qi)業運‼️行中的(de)重要能源，用(yong)于加熱苛性(xing)鈉溶液與鋁(lǚ)土礦石，同時(shí)也用于加熱(re)濃縮分解後(hou)的母液。據統(tong)計蒸汽消耗(hào)占氧化鋁能(néng)源成本的40%~60%。對(dui)于氧化鋁企(qǐ)業，蒸汽消耗(hao)成爲企業成(cheng)本的重要組(zu)成部分，在氧(yang)化鋁❄️企業的(de)發展和生存(cún)中起着決定(ding)性因素。
1 氧化(hua)鋁生産中蒸(zheng)汽消耗分布(bù)及目前的現(xian)狀
   在拜耳法(fa)氧化鋁生産(chǎn)中，工藝綜合(hé)能耗主要由(yóu)蒸汽、電力、水(shuǐ)、壓縮空氣和(hé)燃料組成，其(qí)中蒸汽是氧(yang)化鋁生産的(de)❌主要能源🏃‍♂️消(xiāo)耗‼️指标之一(yi)，汽耗的高低(dī)直接反映這(zhè)個企🎯業的生(sheng)🔞産管理和駕(jia)馭⭐生産的能(neng)力。以某一氧(yang)化鋁爲例，工(gōng)藝綜合能耗(hao)約15.72GJ/t-Al2O3，蒸汽約占(zhan)42%，其中蒸汽由(you)高壓蒸汽和(hé)低壓蒸汽兩(liǎng)部分組成。表(biao)1爲某氧化鋁(lü)企業高低壓(ya)蒸汽消耗點(diǎn)。以表1爲例🔆，氧(yang)化💃鋁企業蒸(zhēng)汽需要✨計量(liang)點一般在8~10個(ge)，用汽量從3.5~206t/h不(bu)等😘，溫度和壓(ya)力也不盡💁相(xiàng)同。

   目前，在氧(yǎng)化鋁企業蒸(zhēng)汽計量儀表(biǎo)通常采用兩(liang)大類，一類是(shi)基于伯努力(lì)方程原理的(de)，如差壓孔闆(pǎn)﹑音速噴嘴、阿(ā)牛巴、德爾塔(tǎ)巴、平衡式等(děng)，在這類儀表(biǎo)中，又以 差壓(ya)孔闆流量計(ji) 、 阿牛巴流量(liàng)計 、德爾塔巴(ba)占比較多；另(lìng)一類是基于(yu)線性連續方(fāng)程原理✂️的，如(ru)渦🚩流量計、質(zhi)量流量計，由(yóu)于質量流量(liang)計價格昂貴(guì)，且高溫狀态(tai)下精度喪失(shī)，故而又多以(yǐ)渦流量計 計(jì)量爲主。

   基于(yú)伯努力方程(chéng)原理的蒸汽(qì)計量儀表，其(qi)流量計量方(fang)程式爲（1）：
   公式(shì)（1）說明，一方面(mian)由于方程式(shi)中存在着介(jie)質蒸汽的❓密(mi)度ρf，因此，計量(liàng)儀表的标定(dìng)在氧化鋁企(qi)業中是個很(hěn)麻煩而且往(wǎng)往不準确的(de)，一般生産廠(chǎng)大都采💞用水(shui)标定，這種方(fang)法标定出來(lái)的精度，不代(dài)表測量蒸汽(qi)的精度。另一(yi)方🚶‍♀️面由于方(fang)程式（1）中還♻️有(yǒu)一個氣體的(de)膨脹系數τ，對(dui)于不同的蒸(zheng)汽，不同的壓(yā)力，不同的溫(wen)度條件下的(de)膨脹系數都(dōu)🐇不盡相同，因(yīn)此，即使用壓(yā)縮空氣進行(háng)㊙️标定出來的(de)精度✔️也不代(dai)表測量蒸汽(qì)的精度。
2 渦街(jie)流量計工作(zuò)原理
渦街流(liu)量計是基于(yu)線性連續方(fāng)程原理:

   在這(zhè)個公式（2）中有(yǒu)2個函數，一個(ge)是流體流速(su)v，另一個🔆是斯(sī)⛷️特🤩勞哈爾數(shù)St，而斯特勞哈(ha)爾數St是雷諾(nuò)數Re的函數，當(dang)🎯雷諾數Re到達(da)20000後，斯特勞哈(hā)爾數St就是一(yi)個常數🐆。當渦(wo)街流量計測(cè)量發生體形(xíng)狀固定，迎流(liu)面寬度就一(yi)定，這樣一來(lái)，頻率僅僅取(qǔ)決于流體流(liu)速，是線❗性連(lian)續方程，通過(guò)圖1示渦📱街流(liu)量計測量模(mo)型推導✏️，得到(dào)流量計量方(fāng)程式（3）：


   渦街流(liú)量計是基于(yú)線性連續方(fāng)程原理，隻要(yao)雷諾數大于(yú)20000，測量與流體(ti)的性質無關(guān)，與密度、黏度(du)等均😘無關。用(yòng)水标定出來(lái)的流量系數(shu)同樣适用于(yu)蒸汽計量，在(zài)常溫下标定(dìng)出💞的流量系(xi)數同樣适用(yong)于低溫和高(gāo)溫蒸汽。這樣(yang)，渦街流量計(ji)更能适應氧(yang)化鋁企業内(nei)高低壓、不同(tóng)溫度😄蒸汽計(jì)量的需求。

K爲(wèi)流量系數，含(hán)義是每升流(liu)量由幾個脈(mò)沖表示，即是(shì)P/L，經過🛀🏻公👣式🌏變(biàn)換，實際運用(yòng)中的渦街流(liú)量計計算公(gōng)式（4）：

   一般，渦街(jiē)流量計的流(liú)量系數，其實(shi)在設計時就(jiù)已經定🛀🏻下來(lai)🍉了✨，但是每個(ge)生産廠都要(yào)對每一台流(liu)量計進行标(biao)定，就是爲了(le)檢驗制造誤(wù)差。但不管這(zhe)個🈲數是什🔞麽(me)數，标定合格(gé)了的流量系(xì)數就是正确(que)計量的常數(shu)，适用于不同(tóng)工況狀态的(de)蒸汽。
   另外要(yao)注意，從公式(shi)（4）可以看出，渦(wō)街流量計隻(zhī)能測流體的(de)工況體積方(fang)，質量方和标(biao)準體積方是(shì)根據密度或(huo)壓力溫度換(huan)算出來的。
3 氧(yang)化鋁生産中(zhōng)蒸汽計量設(she)計選型
   以表(biǎo)1爲例，氧化鋁(lü)企業蒸汽需(xū)要計量點在(zai) 8~10個左右，且一(yi)般均🛀🏻爲過熱(rè)蒸汽，數學模(mo)式爲二 元函(han)數，因此,設計(jì)時需🤩要考慮(lǜ)壓力、溫度雙(shuang)補償。
3.1 工藝參(cān)數的選擇
設(she)計選型時要(yao)考慮的因素(sù)包括：流量參(cān)數範圍、壓力(li)參數範🤞圍、溫(wen)度參數範圍(wei)，以流量選通(tong)徑。同時遵循(xún)如下原則：
（1）最(zuì)高壓力情況(kuàng)下考慮最小(xiao)流量是否在(zài)該通徑的♋工(gong)作範圍🍉之内(nei)；
（2）最低壓力情(qing)況下考慮最(zui)大流量是否(fou)超出該通徑(jing)的工作⭕範圍(wéi)🌈之内；
   另外，最(zui)高溫度對應(ying)脈沖輸出時(shí)應考慮發生(sheng)體寬度🥵的⛱️膨(peng)脹系數，工況(kuang)溫度條件下(xià)的流量系數(shù)Kt：

其中：T爲工況(kuàng)溫度；K爲标準(zhun)流量系數（一(yī)般在儀表銘(míng)牌上）。
3.2 通徑的(de)選擇
設計選(xuǎn)型時，考慮到(dào)減少壓力損(sǔn)失，在進行蒸(zheng)汽計量時，對(dui)♊流量下限有(yǒu)一定要求，要(yao)根據蒸汽流(liú)量的大小‼️來(lai)選‼️取流量計(ji)的通徑，而不(bú)能根據原管(guan)道内徑來選(xuan)取流量計通(tōng)徑。蒸汽流量(liang)計通🔴徑選擇(zé)可以采用查(chá)表法及計算(suàn)📞驗證。
查表法(fǎ)即是在産品(pǐn)樣本上，根據(ju)工況壓力下(xia)蒸汽可測流(liú)量範圍表查(cha)取流量通徑(jing)；然後計算驗(yan)證流速、雷諾(nuo)數🛀是否在一(yi)🌈定範圍内。
（1）流(liu)速計算：蒸汽(qì)流速範圍一(yī)般2m/s~60m/s，最高應＜80m/s。

其(qí)中：V爲流速；
Q爲(wèi)體積流量：D爲(wei)流量計通徑(jìng)。（2）雷諾數計算(suan)法：①最低流量(liang)🔞時的雷諾數(shu)不得小于5000；②保(bao)證精度最低(dī)流量時的雷(lei)諾數不得小(xiao)㊙️于20000。Re》

其中：V爲流(liú)速；ρ爲密度；μ介(jiè)質黏度；D爲流(liú)量計通徑。當(dāng)然有的産品(pin)能提供計算(suàn)機選型軟件(jiàn)，直接把相關(guān)工藝參數輸(shu)入，就能得到(dào)理♊想的結果(guǒ)。
3.3 注意事項
（1）選(xuǎn)擇信号輸出(chu)時建議使用(yòng)脈沖（頻率）輸(shu)出方式，如果(guo)要求🍉輸🧡出電(dian)流信号，轉換(huàn)過程将喪失(shi)±0.2%~0.4%精度。
（2）在氧化(huà)鋁企業中，蒸(zhēng)汽的溫度一(yī)般都大于150℃，建(jiàn)議采用分體(ti)型渦街流量(liàng)計，另外一定(ding)要考慮溫度(du)和壓力補償(chang)問題。
4 安裝要(yao)求
在氧化鋁(lǚ)企業蒸汽測(cè)量過程中，被(bei)測蒸汽具有(you)穩📞定流☎️态🈲是(shi)保證渦街流(liú)量計準确測(ce)量的前提條(tiao)件，要使渦街(jiē)流量計的測(cè)量值更穩定(ding)、準确，安裝時(shi)需注意以下(xià)幾點。
（1）安裝确(que)保傳感器銘(ming)牌上的箭頭(tóu)指向與流體(ti)流向一緻。
（2）安(ān)裝建議遵循(xun)直管段的要(yào)求，見表2，當現(xiàn)場無法滿足(zu)直管🏃🏻‍♂️段☎️要求(qiu)時，建議采用(yòng)與渦街流量(liàng)計配套的流(liú)量鎮流❗器。

（3）安(ān)裝傳感器避(bì)開振動源或(huo)者在振動較(jiao)小的地方，遠(yuǎn)離大功率用(yong)電設備。
（4）安裝(zhuāng)帶焊接時要(yào)注意搭鐵的(de)位置，防止壓(yā)電晶片的損(sǔn)壞，一般要件(jiàn)焊左搭左，焊(han)右搭右。
5 常見(jiàn)問題及注意(yì)事項
5.1 無流量(liang)有信号
   首先(xiān)檢測判斷是(shì)否有振動，如(ru)有輕微振動(dòng)，處理方法✌️是(shì)💘外🔆部👅機🤞械消(xiāo)振措施，如用(yòng)橡膠軟接頭(tou)，橡膠軟墊等(deng)消振，用支架(jià)固定管道；或(huò)者是根據産(chǎn)品說明書調(diào)整參數設置(zhi)，消除振動。如(rú)嚴重振動，則(zé)是更改流量(liang)計安裝位置(zhi)、加固管線、流(liu)量計前後加(jia)軟連接。
   其次(ci)檢測判斷是(shi)否有50Hz工頻幹(gàn)擾通常采用(yòng)頻率計💜測🌂量(liang)或電流值計(jì)算方法。這裏(li)介紹電流值(zhi)計算方🚶‍♀️法，計(jì)算公式（8）：

   如果(guo)計算出的結(jié)果是或者接(jie)近50Hz，可采取保(bǎo)證轉換器😍的(de)外殼接地螺(luo)釘可靠接地(dì)或者把整個(gè)轉換器浮地(dì)。
5.2 有流量無信(xìn)号
   首先檢測(cè)接線是否正(zheng)确，供電電源(yuan)的電壓等級(ji)是否符⛹🏻‍♀️合要(yao)求，電源極性(xing)是否接正确(que)，分體式的還(hái)要檢測專用(yòng)電纜是否連(lián)接正确，再有(yǒu)就是檢查發(fā)生體、轉換器(qi)是否損壞。其(qí)次判斷實際(ji)工藝蒸汽流(liu)量是否太小(xiao)，判斷方法是(shi)在靠近流量(liàng)計的管道旁(pang)有規律地連(lian)續敲擊,無論(lùn)何種型号的(de)流量計均會(huì)出現流量顯(xian)示👣。處理辦法(fa)就是更換通(tong)徑小一些的(de)流量計或在(zài)工藝條件允(yǔn)許的情況下(xià)加大流量。
5.3 流(liu)量不穩定
   現(xian)場觀察流量(liàng)計安裝時墊(nian)片是否同心(xīn)或伸人管道(dào)，工藝🏃🏻‍♂️管✌️道是(shi)否符合表2氧(yǎng)化鋁企業安(ān)裝要求或者(zhě)産品說明書(shū)的最大要求(qiú)。處理辦法就(jiu)是正确選用(yòng)配套墊片并(bìng)🔴正确裝配，更(geng)改流量計安(an)裝位置或加(jia)流量鎮流器(qi)。
6 小結
   渦街流(liu)量計是基于(yu)線性連續方(fāng)程原理進行(háng)測量的新型(xíng)流量計，因具(ju)有良好的介(jiè)質适應能力(lì)，是節🈲流式流(liú)量計的理想(xiǎng)替代産品。它(tā)可以測量氧(yǎng)化鋁企業高(gāo)🈲低壓蒸汽，在(zài)氧化鋁行業(yè)中廣泛應用(yong)。但隻有在正(zhèng)确設計、正确(què)選型以及正(zheng)确安裝的條(tiao)件下才能保(bǎo)證其測量準(zhun)确穩定，爲降(jiang)低氧化鋁能(neng)源消耗發揮(huī)其應有的作(zuò)用。

 

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