[摘要]針(zhēn)對氯(lǜ)化反應(yīng)産(chǎn)物的強腐(fǔ)蝕、易堵塞管道、低電導率(lǜ)和低流速等特(tè)性，分(fèn)析了曾采用過的幾(jǐ)種流量測控儀表 的(de)缺陷:介(jiè)紹了超(chāo)聲流量計的工(gōng)作原理及其在氯化反(fǎn)應産物(wù)流量測(cè)控中的(de)優勢。
　　氯(lǜ)與烯烴(tīng)類物質反(fǎn)應的(de)産物(以下稱氯(lǜ)反應(yīng)物(wù))是(shì)一-類重要(yào)化學品中(zhōng)間體,也(yě)是(shì)生産(chǎn)氯氟烴(tīng)替代品(pǐn)的主(zhǔ)要原料。随(suí)着社會經濟的(de)發展和(hé)人民生(shēng)活水平(píng)的不斷(duàn)提高,氯反(fǎn)應物(wù)在醫(yī)藥、化工、染(rǎn)料等領域(yù)将會(huì)占有(yǒu)越來越重要的地位。在生(shēng)産過(guò)程中氯反(fǎn)應物流量(liàng)參數(shù)是生産工序中(zhōng)一項重要的測(cè)控數據，然而由(yóu)于氯(lǜ)反應物的強腐蝕性、低電(diàn)導率、易(yì)堵(dǔ)塞管(guǎn)道及(jí)工藝(yì)上的低流量等(děng)特點(diǎn),使得氯反應物(wù)流量測控(kòng)多年(nián)來-直存(cún)在諸多問題。儀表技術(shù)人(rén)員(yuán)曾嘗試過(guò)使用(yòng)多(duō)種流量(liàng)測量(liàng)儀表,也爲(wèi)此付出(chū)了(le)大量的人力(lì)和财力(lì),但都因出現的(de)種種(zhǒng)問題不能(néng)滿足生産(chǎn)上的(de)需要(yào)而以失敗告終,因此氯反(fǎn)應(yīng)物(wù)流量測控(kòng)問題一直都沒(méi)有得到根本性(xìng)解決。
1氯反應物(wù)流量測控失敗(bài)的原因
1.1電(diàn)磁流(liú)量計
　　由于 電磁(cí)流量計 對被測(cè)液體(tǐ)有(yǒu)技(jì)術要(yào)求，即(jí)被(bèi)測(cè)液體的電導(dǎo)率不能(néng)低于電磁(cí)流(liú)量(liàng)計規(guī)定的(de)阈值，否則不(bú)能正常進行(háng)測量。通用(yòng)型電(diàn)磁流(liú)量計對被測液體電導率(lǜ)規定的阈值根據不同的(de)型号(hào)而異，一般在5×10-6~10-4s/cm之(zhī)間;使用時(shí)還取決于傳感(gǎn)器間(jiān)流量信号(hào)線長度(dù)及其分布。而非(fēi)接觸電(diàn)容耦合大面積(jī)電極的電磁流(liú)量計(jì)則(zé)可測電導率低至(1~5)×10-8s/cm。考慮(lǜ)到氯反應物屬于低(dī)電(diàn)導率液(yè)體，浙(zhè)江巨化股份有限公(gōng)司電(diàn)化廠(chǎng)(以(yǐ)下(xià)簡稱(chēng)“巨化(huà).電化(huà)廠”)選(xuǎn)用的是 電(diàn)容式(shì)電磁(cí)流(liú)量(liàng)計 ，但是在實際(jì)使用中還(hái)是不能正(zhèng)常工(gōng)作,示(shì)值經(jīng)常大(dà)幅跳動或(huò)流量時有時無(wú)。經檢查,流(liú)量計的安裝(zhuāng)符(fú)合要(yào)求，液體等電位接地良好，電纜(lǎn)絕緣(yuán)等(děng)都不(bú)存在問題。由于查不到氯反應物(wù)的電導率數據(jù),分(fèn)析主要還是(shì)氯反應物電(diàn)導率低于(yú)或接近于規定(dìng)的阈值(zhí)導緻(zhì)上述問題(tí)。盡管電(diàn)磁(cí)流量(liàng)計傳(chuán)感器内無(wú)可動部件(jiàn)，也是(shì)測量導電(diàn)流體較好的流量儀表，但是(shì)用于測(cè)量氯(lǜ)反應物這(zhè)種電導率(lǜ)很低(dī)或處于臨界狀(zhuàng)态的流體流量(liàng)還是不太(tài)适合(hé)。
1.2遠傳浮(fú)子流量(liàng)計
　　浮(fú)子流量計(jì) 又稱 轉(zhuǎn)子(zǐ)流量(liàng)計 ，盡管其測量精度(dù)較低,但是(shì)它适用于低雷(léi)諾數和小(xiǎo)流量(liàng)測量,某種形狀的浮(fú)子甚至對流體的最(zuì)小雷(léi)諾數要求達(dá)到(dào)40,這兩個(gè)技(jì)術特性比(bǐ)較(jiào)适合氯(lǜ)反應物流(liú)體的(de)特點。考慮到介(jiè)質的強腐蝕(shí)性，巨化電化(huà)廠曾(céng)選用襯(chèn)聚四氟(fú)乙烯的遠傳浮(fú)子流量計(jì)測量(liàng)氯反應物流量(liàng),但是(shì)由于氯反(fǎn)應物是(shì)含有多(duō)種成分的易堵(dǔ)塞流(liú)體，而浮子(zǐ)流量計要求被(bèi)測流體應爲清(qīng)潔的流(liú)體,所以在使(shǐ)用過程中(zhōng)還是發生了浮(fú)子在錐形管(guǎn)腔(qiāng)體被(bèi)卡(kǎ)堵(dǔ)等問題。盡管(guǎn)将流量(liàng)計拆下清理重(zhòng)新組裝後(hòu)仍可(kě)使用,但是使用(yòng)不久(jiǔ)又會被堵(dǔ)塞。而且在線拆卸清理還需要(yào)在工藝(yì)管(guǎn)道設(shè)置旁(páng)路管線及(jí)閥門等,這些不(bú)僅受到現場空(kōng)間及成本.上的(de)限制(zhì),還存在着(zhe)對生(shēng)産的影響和操作(zuò).上的不(bú)方便等問題。由(yóu)于浮子流量計(jì)傳感器内有可(kě)動部(bù)件，在測量(liàng)含有易堵(dǔ)塞流(liú)體時容(róng)易發生(shēng)堵塞，因此(cǐ)采用浮(fú)子(zǐ)流量計還(hái)是不能滿(mǎn)足連(lián)續穩(wěn)定生産測(cè):量的需要。
1.3質量(liàng)流量(liàng)計(jì)
　　依(yī)據科(kē)裏奧利(lì)原(yuán)理的質量(liàng)流量計(jì)是一-種具有(yǒu)精度高、量程比寬、無(wú)直管(guǎn)段要求、無需補償(cháng)的直接(jiē)式質量流量計，盡管其價格昂(áng)貴,但是(shì)爲(wèi)了能(néng)找到(dào)-一(yī)種(zhǒng)适合(hé)測(cè)量氯反(fǎn)應物(wù)流量的儀表，巨(jù)化電化廠也曾(céng)選用(yòng)了質(zhì)量流量計來進行測量試(shì)驗。爲(wèi)了防(fáng)止介質對(duì)流量(liàng)計的腐蝕,供應(yīng)商提供了(le)内襯(chèn)pfa的質(zhì)量流量計,但在使用(yòng)過程(chéng)中還是出現了問題。内襯(chèn)pfa雖在防止介(jiè)質腐蝕(shí)方面起到了一(yī)-定作(zuò)用,但是由(yóu)于傳感器(qì)口徑較小(xiǎo)，且液體流(liú)量測控需(xū)要傳(chuán)感器(qì)朝下安裝(zhuāng),因生産中氯反(fǎn)應物流體(tǐ)有(yǒu)時(shí)處于間斷(duàn)流動狀态，這就導緻(zhì)了在(zài)實(shí)際使用過程中出現了(le)傳感器(qì)流(liú)通管(guǎn)内沉(chén)積結垢而局部堵(dǔ)塞(sāi)和示(shì)值誤差問題,在(zài)選用測量氯反(fǎn)應物流(liú)量(liàng)時最(zuì)終還是被(bèi)淘汰了。
1.4差壓式流量(liàng)計口(kǒu)
　　差(chà)壓類流(liú)量計(jì)是流量計(jì)範疇内品種(zhǒng)最(zuì)多的流量儀表(biǎo),巨化電化廠曾使用過(guò) v 錐(zhuī)流量(liàng)計 、 阿牛巴流量(liàng)計 等。由于(yú)差壓(yā)類儀表屬(shǔ)于受(shòu)限于(yú)雷(léi)諾數的(de)儀表,必須(xū)要先(xiān)看是(shì)否滿足儀(yí)表的技(jì)術特性(xìng)要求。以dn50管徑的氯反(fǎn)應(yīng)物最大(dà)流量(liàng)8m3/h、最小(xiǎo)流量(liàng)0.5~1m3/h來分析(xī)是否滿(mǎn)足儀表的要求(qiú)。根據上述(shù)最小(xiǎo)流量(liàng)0.5~1m3/h時，計(jì)算得(dé)到對應的(de)雷諾數爲(wèi)4000~6800(黏(nián)度μ=1.5mpa·s),盡管(guǎn)v錐流量計是下限要求(qiú)較低的(de)儀表,其下(xià)限雷(léi)諾數(shù)也要達到(dào)≥8000才(cái)能正(zhèng)常工作(zuò),而阿牛巴(bā)要求(qiú)的下限遠高于(yú)v錐流(liú)量計(jì)。所以(yǐ)當流量較(jiào)小時(shí)，dn50管(guǎn)道由于(yú)受限(xiàn)于雷(léi)諾數,差壓類流量計不能正常工(gōng)作。
　　再看(kàn)差壓變送器實(shí)際測(cè)量時的不(bú)确定度。以v錐流量計爲例，當孔(kǒng)闆内(nèi)外(wài)徑之比(bǐ)β取0.6、測量管内徑(jìng)爲50mm時，對應(yīng)最大(dà)流量8m'/h差壓量(liàng)程上限爲(wèi)9kpa,采用精(jīng)度等級(jí)爲0.075的 差壓變(biàn)送器 ,依據下式計算(suàn)可得(dé)到在(zài)小流量0.5~1m3/h時(shí)差壓變送(sòng)器的(de)實際(jì)測(cè)量(liàng)不确(què)定度的大(dà)小。

　　式(1)中:e-差壓實(shí)際測(cè)量的(de)不确(què)定度(dù);ξsρ---差壓(yā)變送(sòng)器的(de)準确度(dù)等(děng)級;△p:一(yī)差壓(yā)變送(sòng)器上限值(20ma輸出(chū)對應(yīng)差壓(yā)值),pa(或kpa);△p:一差(chà)壓實(shí)際值(zhí)，pa(或kpa)。
　　在(zài)小流(liú)量1m3/h時(shí)，節流件産生的差壓值爲0.14kpa,帶(dài)入式(1)得(dé)到差壓變(biàn)送器(qì)實際(jì)不(bú)确定度(dù)爲3.2%;在(zài)流(liú)量0.5m3/h時，差(chà)壓爲0.035kpa,差壓變送(sòng)器實際(jì)不(bú)确定(dìng)度爲(wèi)12.9%。盡管(guǎn)采(cǎi)用(yòng)精度等級(jí)爲0.075的(de)差壓變送器,但(dàn)在小流量(liàng)時整(zhěng)個測(cè)量系(xì)統實(shí)際精度太差,這是差壓(yā)類流量(liàng)計不能正(zhèng)常工(gōng)作的(de)原因。
2選擇測量(liàng)控制方案(àn)0
2.1超聲流量計
　　根據氯反應(yīng)物流(liú)量測控中出現的上(shàng)述問(wèn)題，在與生産 超(chāo)聲流(liú)量計 的(de)廠家進(jìn)行了(le)廣泛的技(jì)術交流後，初步了解(jiě)到針對氯(lǜ)反應物流(liú)量測(cè)控難(nán)點,可以(yǐ)采(cǎi)用不受流(liú)體物(wù)性和性(xìng)狀影響、傳感(gǎn)器内無可(kě)動部件的超聲(shēng)流量計進行測(cè)量。
　　超聲波在流(liú)動的流體(tǐ)中傳(chuán)播時(shí),順流方向聲波速度(dù)會增(zēng)大，逆(nì)流方向則(zé)減小,同一傳播距離就有不同(tóng)的傳播時間。順(shùn)流傳(chuán)播的時間(jiān)與逆流傳播(bō)的(de)時間之(zhī)差(chà)與被測流(liú)體的流速有關(guān)，據(jù)此求出(chū)流(liú)體(tǐ)的流速超(chāo)聲流量計工作(zuò)原理(lǐ)示意(yì)圖如(rú)圖1所示。

　　設流體在管道(dào)中(zhōng)流動的速度爲?,聲波(bō)在流體中傳播的速度爲c,聲道(dào)傳播(bō)角(jiǎo)度爲?,則(zé)聲波在(zài)兩個傳(chuán)感器a、b間順(shùn)流傳(chuán)播時(shí)間與逆流(liú)傳播時間分别(bié)如”下。

　　式(shì)中:tab;一超聲波順流(liú)傳播(bō)的(de)時(shí)間;tba一超聲(shēng)波逆流傳播的(de)時間;l一(yī)上下遊(yóu)傳感(gǎn)器a、b間的聲(shēng)長度。
　　從(cóng)式(4)可以(yǐ)求得流體的流速，進而得到(dào)流(liú)體在管道(dào)中的(de)流量。在(zài)求得的(de)流體(tǐ)速度計算(suàn)式中(zhōng),聲波速度(dù)c在方程(chéng)中(zhōng)消失(shī)了，流體流速僅(jǐn)由固定(dìng)距離l的(de)傳播時間得出(chū),從而(ér)消除了流(liú)體溫(wēn)度、壓力和(hé)流體(tǐ)組成等因(yīn)素對(duì)流量計測(cè)量的影響。
2.2使用效果
　　對于(yú)氯反(fǎn)應物(wù)流量的(de)測量,鑒(jiàn)于以(yǐ)前也(yě)曾多次得(dé)到過(guò)其他(tā)流量計廠(chǎng)家産品(pǐn)可靠的(de)承諾(nuò),所以(yǐ)決定(dìng)先采，用(yòng)手持式超聲(shēng)流(liú)量(liàng)計現(xiàn)場進(jìn)行測(cè)控試(shì)驗,若測控效果(guǒ)和數據可(kě)靠(kào),再(zài)陸續改造。經過(guò)約半年(nián)時(shí)間的現場(chǎng)實(shí)際(jì)測量考驗,流量(liàng)測控(kòng)參數穩(wěn)定(dìng)可靠(kào),完全符(fú)合(hé)生産(chǎn)工藝(yì)的需要。根(gēn)據這種情況，生(shēng)産中(zhōng)陸(lù)續(xù)采用(yòng)了多台(tái)固定式(shì)超聲流量(liàng)計，至(zhì)今測量穩定,并且能(néng)夠實現氯反應(yīng)器的(de)參數(shù)自動(dòng)比值調節(jiē)。經驗證，超(chāo)聲流量計(jì)還用于其(qí)他裝置(zhì)氯化反應物液體的流(liú)量測量(liàng)，均取得較好的(de)測(cè)量效(xiào)果。
3結語
　　 超聲流(liú)量計(jì)在特殊化工生産過(guò)程中(zhōng)提供了可靠的(de)計量和調節參數,爲(wèi)确保生産(chǎn)的長(zhǎng)期穩定作出了(le)貢獻(xiàn),并減(jiǎn)少了企(qǐ)業衆多的人力(lì)資源浪(làng)費與财力(lì)損失(shī)。

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