電磁流量計在氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用

上海自儀公司介紹了氧化鋁工藝流程及流程物料特點,電磁流量計工作原理結(jié)構(gòu)特點,介紹了電磁流量計在氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用狀況,指出應(yīng)用過程中存在的問題及解決辦法。

1、引言

中州鋁廠一期設(shè)計規(guī)模年產(chǎn)20萬噸氧化鋁,其工序多、流程長。隨著企業(yè)不斷的技術(shù)改造,產(chǎn)量日益提高,液量平衡要求更加嚴(yán)格。為保證產(chǎn)品質(zhì)量,控制各項指標(biāo),生產(chǎn)流程中液量需要進行測量,流量測量作為監(jiān)視生產(chǎn)過程狀況的主要手段之一,對降耗節(jié)能具有很大的意義。我們根據(jù)氧化鋁生產(chǎn)的特點,在氧化鋁生產(chǎn)過程中采用大量的電磁流量計。

2、氧化鋁工藝流程

我廠氧化鋁生產(chǎn)是燒結(jié)法生產(chǎn),用鋁土礦、石灰石和純堿混合制成生料漿,在高溫下進行燒結(jié),然后將燒結(jié)熟料在稀堿溶液中溶出,鋁酸鈉溶液則進入溶液里成為鋁酸鈉溶液,而不溶性的化合物雜質(zhì)進入赤泥中與鋁酸鈉溶液分離。鋁酸鈉溶液經(jīng)脫硅凈化后進入碳酸化分解,得到的氫氧化鋁分離洗滌焙燒成氧化鋁。

3 電磁流量計工作原理及特點

3. 1 電磁流量計工作原理

電磁流量計工作原理

電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的。傳感器的測量導(dǎo)管是一內(nèi)襯絕緣材料的非導(dǎo)磁合金導(dǎo)管,其電極與襯里內(nèi)表面基本齊平。勵磁線圈由雙向勵磁時,將在與導(dǎo)管軸線垂直的方向上產(chǎn)生一磁通密度為B (特斯拉)的工作磁場,當(dāng)平均流速為V( m /s)的導(dǎo)電性流體流入時,在磁場和流向共同的直角方向上就產(chǎn)生了電動勢E ( V ) ,并由電極檢出。電動勢 E= d× V×B ( 3— 1)體積流量為 Q= π /4× d2× V ( 3— 2)流速的檢測可通過比率E /e 來測量,該項功能由電磁流量轉(zhuǎn)換器完成。其中e 為基準(zhǔn)電壓信號是在磁通檢測線圈中產(chǎn)生的,與B成正比。電壓信號E 和基準(zhǔn)信號e 同時送至轉(zhuǎn)換器處理并輸出與流量成正比的各種信號。

3. 2 電磁流量計測量特點

電磁流量計的使用條件是要求流體是導(dǎo)電性的,它有許多優(yōu)點: 沒有機械可動部分; 測量管內(nèi)無阻礙流動部件,無壓損,屬節(jié)能型流量計; 能夠測量腐蝕性流體,對漿液測量具有獨特的適應(yīng)性;不受流體密度、粘度的影響,測量與雷諾數(shù)無關(guān); 流速分布的影響較小,在電磁流量計的前后,必須有足夠的直管段長度,一般要求上游側(cè)應(yīng)大于5D; 量程寬、精度高, E-mag 系列電磁流量計量程比為1500∶ 1; 精度為相對指示值的0. 5% ; 能夠測量流體的管徑范圍廣, 目前我廠應(yīng)用的有50 mm、80 mm、100mm、150 mm、200 mm、250 mm、800 mm口徑的。

4 電磁流量計在氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用

氧化鋁濕法生產(chǎn)流程中的物料大都是液體、液體和微粒混合的料漿,屬于穩(wěn)定流動類型,僅在某些設(shè)備開、停車時能產(chǎn)生不穩(wěn)定流動。液體是強堿性的,所以既有化學(xué)腐蝕,還有因侵蝕、汽蝕等引起的機械腐蝕以及因材料的應(yīng)力存在而產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕。液體的溫度不高于95℃。

由于電磁流量計的優(yōu)點同氧化鋁生產(chǎn)流程中的物料特性有很多相同之處,因此也就在氧化鋁行業(yè)中得到了充分利用。中州鋁廠共有各種流量計170套, 其中分體式電磁流量計82套, 占總數(shù)的49. 9%。在1998 年的“窯磨工程” 中, 我們又采用了5套三暢的電磁流量計分別檢測堿液流量、料漿流量、精液流量和冷卻水流量, 2套B系列電磁流量計用于碳分母液、蒸發(fā)母液的測量。料漿流量的測量過去采用的是B系列電磁流量計, 儀表示值波動大,崗位操作工反映生產(chǎn)操作困難,雖經(jīng)儀表維護人員多次修理檢查,問題依然存在。在3# 熟料燒成窯設(shè)計中, 3# 入窯料漿流量測量選用了的電磁流量計,沒有儀表示值波動現(xiàn)象發(fā)生,可見三暢電磁流量計比B系列抗干擾性能好。電磁流量計在現(xiàn)場安裝使用過程中應(yīng)注意以下幾點:（相關(guān)文章推薦：電磁流量計安裝地點選擇、要求以及接線等注意事項）

( 1)接地問題

管道是絕緣管電流在流體中流動,因為受雜波的影響,所以必須使裝在流量計的管子兩側(cè)的接地環(huán)可靠接地,以便使液體接地。運行經(jīng)驗說明,即使變送器接地良好,當(dāng)變送器附近的電力設(shè)備有較強的漏地電流,或在安裝變送器的管道上存在較大的雜散電流,或進行電焊,都將引起干擾電勢的增加,進而影響儀表正常運行。

( 2)保證上游側(cè)直管有足夠的長度

流速分布對精度的影響雖然比其他流量計小,但還是要消除這種影響,為此在安裝時要確保上游側(cè)的直管有足夠的長度,這樣才能保證流速按同心圓分布,也才能進行精確測量。

( 3)確保管道的“滿水”狀態(tài)

只有電極部分接觸到液體才能測量流量,因為是測定流速并與截面積相乘求出流量,如果管內(nèi)液體沒有充滿,截面積會變小,就會引起誤差。另外氣泡雖然不會造成測量的障礙,但同樣會引起測量誤差。

( 4)流量計口徑、電極及內(nèi)襯材料的正確選擇

選擇時,首先要選擇與管道直徑相同的流量計,如果流量計的口徑比管道大,流速分布就不均勻,誤差就會增大。電極及內(nèi)襯材料選擇時,需根據(jù)對被測流體的耐受性進行選擇。

5 電磁流量計在生產(chǎn)流程中應(yīng)用存在的問題

5. 1 傳感器測量管的結(jié)垢問題

氧化鋁生產(chǎn)中,料漿的結(jié)垢十分嚴(yán)重。結(jié)垢的主要成分是鋁硅酸鈉,質(zhì)地堅硬而又附著力強。傳感器結(jié)垢后,需要定期進行清理,如果不進行清理則管徑改變,測量誤差增大。但清理結(jié)垢是十分困難的事,結(jié)垢的清理往往要影響到傳感器的使用壽命。

在檢修過程中通常采用以下方法處理：

( 1)機械除垢

由于采用機構(gòu)除垢,容易損壞襯里,有時也會損壞電極。我廠選用的電磁流量計大部分用的是聚四氟乙烯襯里。

( 2)化學(xué)除垢

利用5～ 10% 硫酸冷泡,硫酸與結(jié)垢(鋁硅酸鈉)中的鈉起作用,生成可容性硫酸鈉,從而破壞鋁硅酸鈉結(jié)構(gòu),使結(jié)垢松軟,并使之脫落而達(dá)到除垢的目的。

以上兩種方法都必須在傳感器拆掉之后才能進行清理,儀表維護及檢修人員的工作量比較大。能否增加一種超聲波發(fā)生裝置,利用超聲輻射定時除垢,值得廠家研究。（相關(guān)文章推薦：電磁流量計電極結(jié)垢后如何清洗）

5. 2 測量電極的滲漏問題

氧化鋁生產(chǎn)過程中的液體是強堿性的,而堿滲透性特別強。我廠用于清水流量測量用電磁流量計運行8年多時間,也沒有電極組件故障問題。由于堿的滲透作用,使電極組件絕緣電阻下降,導(dǎo)致測量不準(zhǔn),甚至停用。我廠所使用的電磁流量計的損壞大部分是由于此種情況而導(dǎo)致的。有關(guān)單位應(yīng)根據(jù)這種情況研究一種能滿足用戶需要的電磁流量計,同此類似的還有造紙行業(yè)、化工行業(yè)等。

6 結(jié)束語

上海自儀公司隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電磁流量計智能化的實現(xiàn),在我廠的發(fā)展壯大過程中,將會發(fā)揮更大的作用,使檢測的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確