[摘要(yao)]針對氯(lü)化反應(ying)産物的(de)強腐蝕(shi)、易堵塞(sai)管道、低(di)電導率(lü)👈和低㊙️流(liu)速等特(te)性，分析(xi)了曾采(cai)用過的(de)幾種流(liu)量測控(kong)儀表 的(de)缺陷:介(jie)紹了超(chao)聲流量(liang)計的工(gong)作原理(li)及其在(zai)氯化💛反(fan)應産物(wu)流量測(ce)控中的(de)優勢。
　　氯(lü)與烯烴(ting)類物質(zhi)反應的(de)産物(以(yi)下稱氯(lü)反應物(wu))是一-類(lei)重要化(hua)學品中(zhong)間體,也(ye)是生産(chan)氯氟烴(ting)替代品(pin)的主要(yao)原料。随(sui)着社會(hui)經濟的(de)發展和(he)人民生(sheng)活水📞平(ping)的不斷(duan)提高,氯(lü)反應物(wu)在醫藥(yao)、化工、染(ran)料等領(ling)域⚽将會(hui)占有越(yue)來越重(zhong)要的地(di)位。在生(sheng)産過程(cheng)中氯反(fan)應物流(liu)量參數(shu)是生産(chan)工💚序中(zhong)一項重(zhong)要的測(ce)控數據(ju)，然而由(you)于氯🌈反(fan)應物的(de)強腐蝕(shi)性、低電(dian)導率、易(yi)堵塞管(guan)道及工(gong)藝上⭕的(de)低流✂️量(liang)等特點(dian),使得氯(lü)反應物(wu)流🈲量測(ce)控多年(nian)來-直存(cun)在諸多(duo)問題。儀(yi)表技術(shu)人員曾(ceng)嘗試過(guo)使用多(duo)種流量(liang)測量儀(yi)表,也爲(wei)此付💋出(chu)了大量(liang)的人力(li)和财力(li),但都因(yin)出現的(de)種種問(wen)題不能(neng)🌈滿足生(sheng)産上‼️的(de)需要而(er)以失敗(bai)告終,因(yin)此氯反(fan)應物🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流(liu)量測控(kong)問題一(yi)直都沒(mei)有得到(dao)根本性(xing)解決。
1氯(lü)反應物(wu)流量測(ce)控失敗(bai)的原因(yin)
1.1電磁流(liu)量計
　　由(you)于 電磁(ci)流量計(ji) 對被測(ce)液體有(you)技術要(yao)求，即被(bei)測液體(ti)的電導(dao)率不能(neng)低于電(dian)磁流量(liang)計規定(ding)的阈值(zhi)，否則不(bu)能正常(chang)進行測(ce)量。通用(yong)型電磁(ci)流量🏃🏻計(ji)對被測(ce)液體電(dian)導率規(gui)定的阈(yu)值根據(ju)不同的(de)型号而(er)異，一般(ban)🙇‍♀️在5×10-6~10-4S/cm之間(jian);使用時(shi)還取決(jue)⭕于傳感(gan)器間流(liu)量信号(hao)線長度(du)及其分(fen)布🌈。而非(fei)接觸電(dian)容耦合(he)大面🔆積(ji)電極的(de)電磁流(liu)量計則(ze)可測電(dian)導率低(di)至(1~5)×10-8S/cm。考慮(lü)到氯反(fan)應物屬(shu)于低電(dian)導率液(ye)體，浙江(jiang)巨化股(gu)㊙️份有限(xian)公司電(dian)化廠(以(yi)下簡稱(cheng)“巨化.電(dian)化廠”)選(xuan)用的是(shi) 電容式(shi)電磁流(liu)量計 ，但(dan)是在實(shi)際使用(yong)中還是(shi)不能正(zheng)常工作(zuo),示值經(jing)常大🔱幅(fu)跳動💰或(huo)流量時(shi)有時無(wu)。經檢查(cha),流量計(ji)的安裝(zhuang)🌏符合要(yao)求，液體(ti)等電位(wei)接地良(liang)好，電纜(lan)絕緣等(deng)都不存(cun)在問題(ti)。由于查(cha)不到🔞氯(lü)反應⛹🏻‍♀️物(wu)的電導(dao)率數據(ju),分析主(zhu)要還♋是(shi)氯反應(ying)物電導(dao)率低于(yu)或接近(jin)于規定(ding)的阈值(zhi)導緻上(shang)述問題(ti)。盡管電(dian)磁流量(liang)🈚計傳感(gan)器内無(wu)可動部(bu)件❗，也是(shi)測量導(dao)電流🌈體(ti)較好的(de)流量儀(yi)表🤟，但是(shi)用于測(ce)量氯反(fan)應物這(zhe)種電導(dao)率很低(di)或處于(yu)臨界狀(zhuang)态的流(liu)體流🐕量(liang)還是不(bu)太适合(he)。
1.2遠傳浮(fu)子流量(liang)計
　　浮子(zi)流量計(ji) 又稱 轉(zhuan)子流量(liang)計 ，盡管(guan)其測量(liang)精度較(jiao)低,但是(shi)它适用(yong)于低雷(lei)諾數和(he)小流量(liang)測量,某(mou)種形狀(zhuang)的浮子(zi)甚至對(dui)流體的(de)最小雷(lei)諾數要(yao)求達到(dao)40,這🤟兩個(ge)㊙️技術特(te)性比較(jiao)适合氯(lü)反應物(wu)流體的(de)特點。考(kao)慮到介(jie)質的強(qiang)腐蝕性(xing)，巨化電(dian)化廠曾(ceng)選用襯(chen)聚四👣氟(fu)乙烯的(de)遠傳浮(fu)子✔️流量(liang)計測🏒量(liang)氯反應(ying)物🌈流量(liang),但是由(you)于氯反(fan)應物是(shi)含有多(duo)種成分(fen)的易堵(du)塞流體(ti)，而浮子(zi)流量計(ji)要求被(bei)測流體(ti)應爲清(qing)潔的流(liu)體,所以(yi)在🔞使用(yong)過程中(zhong)還是發(fa)生了浮(fu)❓子在錐(zhui)形管腔(qiang)體🚶‍♀️被卡(ka)堵等問(wen)題。盡管(guan)将流量(liang)計拆下(xia)清理重(zhong)新組裝(zhuang)後仍可(ke)使用,但(dan)是使用(yong)不久又(you)會被堵(du)塞。而且(qie)在線拆(chai)卸清理(li)還需要(yao)在工藝(yi)管道🐆設(she)置旁路(lu)管🛀🏻線及(ji)閥門等(deng),這些不(bu)僅受到(dao)現場空(kong)間及成(cheng)♻️本.上的(de)限制,還(hai)存在着(zhe)對生産(chan)的影響(xiang)和操作(zuo).上的不(bu)方便等(deng)問題。由(you)于浮子(zi)流量計(ji)傳感器(qi)内有可(ke)動部件(jian)，在測量(liang)含有易(yi)堵塞流(liu)體時容(rong)易發生(sheng)堵🌈塞，因(yin)此采用(yong)浮子流(liu)量計還(hai)是♉不能(neng)滿足連(lian)續穩定(ding)生産測(ce):量的需(xu)要。
1.3質量(liang)流量計(ji)
　　依據科(ke)裏奧利(li)原理的(de)質量流(liu)量計是(shi)一-種具(ju)有精度(du)高🔞、量程(cheng)比寬、無(wu)直管段(duan)要求、無(wu)需補償(chang)的直接(jie)式🌍質量(liang)⛱️流量計(ji)，盡🏃‍♀️管其(qi)價格昂(ang)貴,但是(shi)爲了能(neng)找到-一(yi)種适合(he)測量氯(lü)反應物(wu)流量的(de)😍儀表，巨(ju)化電化(hua)廠也曾(ceng)選用了(le)質量流(liu)量計來(lai)進行測(ce)量試驗(yan)。爲了防(fang)止介質(zhi)對流量(liang)計的腐(fu)蝕,供應(ying)商提供(gong)了🐉内襯(chen)PFA的質量(liang)🍉流量計(ji),但在使(shi)用過程(cheng)中還是(shi)出現了(le)問題。内(nei)襯PFA雖在(zai)防止介(jie)質腐蝕(shi)方面起(qi)✍️到了一(yi)-定作用(yong),但是由(you)于傳感(gan)器口徑(jing)較小，且(qie)液體流(liu)量測控(kong)需要🚩傳(chuan)感器朝(chao)下安裝(zhuang),因生産(chan)中氯反(fan)應物流(liu)體有時(shi)處于間(jian)斷流🐅動(dong)狀态，這(zhe)就導緻(zhi)了在實(shi)際使用(yong)過程中(zhong)出現了(le)傳感器(qi)流通管(guan)内沉積(ji)結垢而(er)局部堵(du)塞和示(shi)值誤差(cha)問題🔴,在(zai)選用測(ce)量氯反(fan)應物流(liu)量時最(zui)終還是(shi)被淘汰(tai)了。
1.4差壓(ya)式流量(liang)計口
　　差(cha)壓類流(liu)量計是(shi)流量計(ji)範疇内(nei)品種最(zui)多的流(liu)量儀表(biao),巨㊙️化電(dian)化廠曾(ceng)使用過(guo) V 錐流量(liang)計 、 阿牛(niu)巴流量(liang)計 等。由(you)于差壓(ya)類儀表(biao)屬于受(shou)限于雷(lei)諾數的(de)儀表,必(bi)須🌈要先(xian)看是否(fou)滿足儀(yi)表的技(ji)術特性(xing)要求。以(yi)DN50管徑🤩的(de)氯反應(ying)🐕物最大(da)流量8m3/h、最(zui)小流量(liang)0.5~1m3/h來分析(xi)是否滿(man)足儀表(biao)的要求(qiu)。根據上(shang)述最小(xiao)流量0.5~1m3/h時(shi)，計算得(de)到對應(ying)的雷諾(nuo)數爲4000~6800(黏(nian)度μ=1.5mPa·s),盡管(guan)V錐流量(liang)計是下(xia)限💃要求(qiu)較低☀️的(de)儀表,其(qi)下限雷(lei)諾數也(ye)要達到(dao)≥8000才能正(zheng)常工作(zuo),而⛱️阿牛(niu)巴要求(qiu)的下限(xian)遠高于(yu)V錐流量(liang)計。所以(yi)當流量(liang)較小時(shi)，DN50管道由(you)于受限(xian)于🥵雷諾(nuo)數,差壓(ya)類流量(liang)計不能(neng)正常工(gong)作。
　　再看(kan)差壓變(bian)送器實(shi)際測量(liang)時的不(bu)确定度(du)。以V錐流(liu)量計爲(wei)例，當孔(kong)闆内外(wai)徑之比(bi)β取0.6、測量(liang)管内徑(jing)爲50mm時，對(dui)應❌最大(da)流量8m'/h差(cha)壓🏃🏻‍♂️量程(cheng)上限爲(wei)9kPa,采用精(jing)度等級(ji)爲0.075的 差(cha)壓變送(song)器 ,依據(ju)下式計(ji)算可得(de)到在小(xiao)流量0.5~1m3/h時(shi)差壓變(bian)送器的(de)實際測(ce)量不确(que)定度的(de)大小。

　　式(shi)(1)中:E-差壓(ya)實際測(ce)量的不(bu)确定度(du);ξsρ---差壓變(bian)送器的(de)準确度(du)等級;△p:一(yi)差壓變(bian)送器上(shang)限值(20mA輸(shu)出對應(ying)差壓值(zhi)👉),Pa(或kPa);△p:一差(cha)壓實際(ji)值，Pa(或kPa)。
　　在(zai)小流量(liang)1m3/h時，節流(liu)件産生(sheng)的差壓(ya)值爲0.14kPa,帶(dai)入式(1)得(de)到差🌈壓(ya)變送器(qi)實際不(bu)确定度(du)爲3.2%;在流(liu)量0.5m3/h時，差(cha)壓爲0.035kPa,差(cha)壓變送(song)器實際(ji)不确🐅定(ding)度爲12.9%。盡(jin)管采用(yong)精度等(deng)級爲0.075的(de)差壓變(bian)送器,但(dan)在小💋流(liu)量時整(zheng)個測🔴量(liang)系統實(shi)際精度(du)太差,這(zhe)是差壓(ya)類流量(liang)計🥰不能(neng)正常工(gong)作的原(yuan)因。
2選擇(ze)測量控(kong)制方案(an)0
2.1超聲流(liu)量計
　　根(gen)據氯反(fan)應物流(liu)量測控(kong)中出現(xian)的上述(shu)問題，在(zai)與生産(chan) 超聲流(liu)量計 的(de)廠家進(jin)行了廣(guang)泛的技(ji)術交流(liu)後，初步(bu)了解到(dao)針對氯(lü)反✂️應物(wu)流量測(ce)控難點(dian),可以采(cai)用不受(shou)流體物(wu)性和性(xing)狀影響(xiang)、傳感器(qi)内無可(ke)動部件(jian)的超聲(sheng)流量㊙️計(ji)進行測(ce)量。
　　超聲(sheng)波在流(liu)動的流(liu)體中傳(chuan)播時,順(shun)流方向(xiang)聲波速(su)🆚度會增(zeng)大，逆流(liu)方向則(ze)減小,同(tong)一傳播(bo)距離就(jiu)有不同(tong)的傳播(bo)時間。順(shun)流傳播(bo)的時間(jian)與逆流(liu)傳播的(de)時間之(zhi)差與被(bei)測流體(ti)的流速(su)有關，據(ju)此🈲求出(chu)流體的(de)🌈流速超(chao)聲流量(liang)計工作(zuo)原理示(shi)意圖如(ru)圖1所示(shi)。

　　設流體(ti)在管道(dao)中流動(dong)的速度(du)爲?,聲波(bo)在流體(ti)中傳播(bo)的🌈速度(du)爲c,聲道(dao)傳播角(jiao)度爲?,則(ze)聲波在(zai)兩個傳(chuan)感器A、B間(jian)順流傳(chuan)播📱時間(jian)🔴與逆流(liu)傳播時(shi)間分别(bie)如”下。

　　式(shi)中:tAB;一超(chao)聲波順(shun)流傳播(bo)的時間(jian);tBA一超聲(sheng)波逆流(liu)傳播的(de)時間;L一(yi)上下遊(you)傳感器(qi)A、B間的聲(sheng)長度。
　　從(cong)式(4)可以(yi)求得流(liu)體的流(liu)速，進而(er)得到流(liu)體在管(guan)道中的(de)流量。在(zai)求得的(de)流體速(su)度計算(suan)式中,聲(sheng)波速度(du)c在方程(cheng)中消失(shi)了，流體(ti)流👉速僅(jin)由固定(ding)距離L的(de)傳播時(shi)間得出(chu),從而消(xiao)除了流(liu)體溫度(du)、壓力和(he)流體組(zu)成⭕等因(yin)素對流(liu)量計測(ce)量的影(ying)響。
2.2使用(yong)效果
　　對(dui)于氯反(fan)應物流(liu)量的測(ce)量,鑒于(yu)以前也(ye)曾多次(ci)得到過(guo)㊙️其他流(liu)量計廠(chang)家産品(pin)可靠的(de)承諾,所(suo)以決定(ding)✊先采☀️，用(yong)手持式(shi)超聲流(liu)量計現(xian)場進行(hang)測控試(shi)驗,若測(ce)控效💯果(guo)和數據(ju)可靠,再(zai)陸續改(gai)造。經🏃‍♀️過(guo)約半年(nian)時間的(de)現場🧑🏽‍🤝‍🧑🏻實(shi)際測量(liang)考驗,流(liu)量測控(kong)參數☀️穩(wen)定可靠(kao),完全符(fu)合生産(chan)工藝的(de)需💘要。根(gen)據這種(zhong)⭐情況，生(sheng)産中陸(lu)續采用(yong)了多台(tai)固定式(shi)超聲流(liu)量計，至(zhi)今測量(liang)穩定,并(bing)且能夠(gou)實現氯(lü)反應器(qi)的參數(shu)自動比(bi)值調節(jie)。經🈲驗證(zheng)，超聲流(liu)量計♌還(hai)用于其(qi)他裝置(zhi)氯化反(fan)應物液(ye)體的流(liu)量測量(liang)，均取☁️得(de)較好的(de)測量效(xiao)果。
3結語(yu)
　　 超聲流(liu)量計在(zai)特殊化(hua)工生産(chan)過程中(zhong)提供了(le)可靠⛹🏻‍♀️的(de)計量和(he)♈調節參(can)數,爲确(que)保生産(chan)的長期(qi)穩定作(zuo)出了貢(gong)獻,并減(jian)少了企(qi)📐業衆多(duo)的人力(li)資源浪(lang)費與财(cai)力損失(shi)。

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