拜(bài)耳法生(shēng)産氧化鋁過程(chéng)中，蒸(zhēng)汽是(shì)氧化(huà)鋁企業運行中(zhōng)的重要能(néng)源，用(yòng)于加熱苛性鈉(nà)溶液(yè)與鋁土礦(kuàng)石，同(tóng)時也(yě)用于(yú)加熱濃(nóng)縮分解(jiě)後的母液。據統(tǒng)計蒸汽消耗占(zhàn)氧化(huà)鋁能源成本的(de)40%~60%。對于氧化(huà)鋁企業，蒸汽消(xiāo)耗成爲(wèi)企業成(chéng)本的(de)重要組成部分(fèn)，在氧(yǎng)化鋁(lǚ)企業的(de)發展和(hé)生存(cún)中起(qǐ)着決(jué)定性(xìng)因(yīn)素(sù)。
1 氧化鋁生産中蒸汽(qì)消耗分布(bù)及目(mù)前(qián)的現狀(zhuàng)
   在拜(bài)耳法(fǎ)氧化鋁生産中，工藝綜合能耗主要(yào)由蒸汽、電力、水、壓縮(suō)空氣和(hé)燃料組(zǔ)成，其中蒸(zhēng)汽是(shì)氧化(huà)鋁(lǚ)生(shēng)産的(de)主要能源消耗指标之一，汽耗(hào)的(de)高低直(zhí)接反(fǎn)映這個企業的生産管理(lǐ)和駕(jià)馭生(shēng)産(chǎn)的(de)能力(lì)。以某(mǒu)一氧化鋁(lǚ)爲例，工藝綜合(hé)能耗(hào)約15.72gj/t-al2o3，蒸汽約(yuē)占42%，其中蒸(zhēng)汽由(yóu)高壓蒸汽和低(dī)壓蒸汽兩部分(fèn)組成。表1爲某氧(yǎng)化鋁企業高(gāo)低(dī)壓蒸(zhēng)汽消(xiāo)耗點(diǎn)。以表1爲例(lì)，氧化(huà)鋁企(qǐ)業蒸(zhēng)汽需(xū)要計(jì)量點一般(bān)在8~10個，用汽量從(cóng)3.5~206t/h不等，溫度和壓(yā)力也(yě)不(bú)盡相同(tóng)。

   目前，在氧(yǎng)化鋁企業蒸汽計量(liàng)儀表通常(cháng)采用(yòng)兩大類(lèi)，一類是(shì)基于伯努力方(fāng)程原(yuán)理的，如差(chà)壓孔闆(pǎn)﹑音速噴(pēn)嘴、阿(ā)牛巴、德(dé)爾(ěr)塔巴、平衡(héng)式等，在這類儀表中，又以(yǐ) 差壓(yā)孔闆(pǎn)流量計 、 阿牛巴(bā)流量(liàng)計(jì) 、德(dé)爾塔(tǎ)巴占比較多；另(lìng)一類是(shì)基于線(xiàn)性連續(xù)方程原(yuán)理(lǐ)的，如渦(wō)流量(liàng)計、質量流量計(jì)，由于質量流量(liàng)計價格昂貴，且高溫狀态下精度(dù)喪(sàng)失，故而又(yòu)多以渦流(liú)量計(jì) 計量爲主。

   基于(yú)伯努力方程原(yuán)理的(de)蒸汽計量(liàng)儀表，其流量計量方程(chéng)式(shì)爲（1）：
   公(gōng)式（1）說明(míng)，一(yī)方面(miàn)由于(yú)方程式中(zhōng)存在着介質蒸汽的密度ρf，因此(cǐ)，計量儀(yí)表的标(biāo)定在氧化(huà)鋁企業中是(shì)個很麻(má)煩而且往(wǎng)往不(bú)準确(què)的(de)，一般生(shēng)産廠(chǎng)大都采用(yòng)水标定，這(zhè)種方法标(biāo)定出來的(de)精度，不(bú)代(dài)表測(cè)量蒸汽的精度(dù)。另一方(fāng)面由于(yú)方程式（1）中(zhōng)還有(yǒu)一個氣體的膨(péng)脹系(xì)數τ，對于不(bú)同(tóng)的蒸汽，不同(tóng)的壓(yā)力，不同的溫度條件(jiàn)下的(de)膨脹系數(shù)都不(bú)盡相(xiàng)同，因(yīn)此，即使用壓縮(suō)空氣(qì)進行(háng)标定(dìng)出(chū)來(lái)的精(jīng)度(dù)也(yě)不代(dài)表測量蒸(zhēng)汽的精度(dù)。
2 渦街流量計工作原理
渦(wō)街流(liú)量(liàng)計是基(jī)于線性連(lián)續方程原理(lǐ):

   在這個(gè)公式（2）中有2個函(hán)數，一個是流體(tǐ)流速v，另一個是斯特(tè)勞哈(hā)爾數(shù)st，而斯(sī)特勞(láo)哈爾(ěr)數st是雷(léi)諾數re的(de)函數，當雷諾數(shù)re到達20000後，斯特勞(láo)哈爾(ěr)數st就是一(yī)個常數(shù)。當渦街(jiē)流量計測量發生體形(xíng)狀固定(dìng)，迎流面寬(kuān)度就(jiù)一定，這樣(yàng)一來(lái)，頻率(lǜ)僅僅取決(jué)于流體(tǐ)流速，是(shì)線性連續方程(chéng)，通過圖1示渦街(jiē)流量(liàng)計(jì)測(cè)量模(mó)型推(tuī)導，得到流量計(jì)量方(fāng)程式(shì)（3）：


   渦街流量計是(shì)基于線性(xìng)連續方程(chéng)原理，隻要(yào)雷諾數大于20000，測(cè)量與(yǔ)流體的性(xìng)質(zhì)無關(guān)，與(yǔ)密度(dù)、黏度(dù)等均無(wú)關(guān)。用水标定出來的流量系數同(tóng)樣适用于蒸汽計量，在(zài)常(cháng)溫下(xià)标定(dìng)出的流(liú)量系數同樣适用(yòng)于低溫(wēn)和高溫(wēn)蒸汽(qì)。這樣，渦街(jiē)流量計更(gèng)能适(shì)應氧(yǎng)化鋁(lǚ)企業(yè)内高(gāo)低壓(yā)、不同溫度(dù)蒸(zhēng)汽計量的需求。

k爲(wèi)流量系數，含(hán)義是每(měi)升流(liú)量(liàng)由幾個脈沖表示，即是(shì)p/l，經過公(gōng)式變換(huàn)，實際運用(yòng)中的渦(wō)街流量(liàng)計計(jì)算公式（4）：

   一般，渦(wō)街流量計的流(liú)量系數(shù)，其實在(zài)設計(jì)時就已經(jīng)定下(xià)來了，但是(shì)每個生産廠都(dōu)要對(duì)每一台流(liú)量計進(jìn)行标定(dìng)，就是(shì)爲了檢驗(yàn)制(zhì)造誤(wù)差。但不管這(zhè)個數是什(shí)麽數，标定(dìng)合格了的流量系數(shù)就是(shì)正确計量(liàng)的常(cháng)數，适用于(yú)不同工況(kuàng)狀态(tài)的蒸汽。
   另(lìng)外要(yào)注意，從公式（4）可(kě)以看出，渦街流(liú)量計隻(zhī)能測流(liú)體的(de)工況體積(jī)方，質量方(fāng)和标準體(tǐ)積(jī)方是根據密度或(huò)壓力(lì)溫(wēn)度換算出來(lái)的。
3 氧化鋁(lǚ)生産(chǎn)中蒸(zhēng)汽計量設(shè)計選型
   以表1爲(wèi)例，氧化(huà)鋁企業(yè)蒸汽需要計量(liàng)點在(zài) 8~10個左右，且(qiě)一般均爲(wèi)過熱蒸汽，數(shù)學模式(shì)爲二(èr) 元函(hán)數，因(yīn)此,設計(jì)時需要(yào)考慮(lǜ)壓力、溫度(dù)雙補(bǔ)償。
3.1 工藝參(cān)數的選擇
設計選型時(shí)要考慮(lǜ)的因素包括：流(liú)量參(cān)數(shù)範圍、壓(yā)力參(cān)數範圍、溫(wēn)度參(cān)數範(fàn)圍，以流量選通徑。同(tóng)時遵(zūn)循如下原(yuán)則：
（1）最高壓(yā)力情(qíng)況下考慮(lǜ)最小流量是(shì)否(fǒu)在該(gāi)通徑的工作範圍之(zhī)内；
（2）最低壓力情況下考慮(lǜ)最大流量(liàng)是否(fǒu)超出該通(tōng)徑的(de)工作(zuò)範(fàn)圍之内；
   另外(wài)，最高溫度(dù)對應脈沖輸出(chū)時應(yīng)考(kǎo)慮(lǜ)發生(shēng)體寬度的膨脹(zhàng)系數，工況溫度(dù)條件下的流量(liàng)系數kt：

其(qí)中(zhōng)：t爲工(gōng)況溫度；k爲标準流量系(xì)數（一般在儀(yí)表銘牌上(shàng)）。
3.2 通(tōng)徑(jìng)的(de)選擇
設(shè)計選型時(shí)，考(kǎo)慮(lǜ)到減少壓力損(sǔn)失，在進(jìn)行蒸汽計量(liàng)時，對流量下限有一定要(yào)求，要根據(jù)蒸汽(qì)流量的大(dà)小來(lái)選取(qǔ)流(liú)量計的(de)通徑，而不(bú)能根(gēn)據原管道内徑(jìng)來選取流(liú)量計(jì)通徑。蒸汽(qì)流量(liàng)計通徑(jìng)選(xuǎn)擇可(kě)以采(cǎi)用查表法及(jí)計算(suàn)驗證。
查(chá)表法即是在産(chǎn)品樣本上(shàng)，根據工況壓力下蒸(zhēng)汽可測流(liú)量範圍表查取流量(liàng)通徑(jìng)；然後(hòu)計算(suàn)驗證流速、雷諾數是(shì)否(fǒu)在一定(dìng)範圍(wéi)内。
（1）流速計(jì)算：蒸汽流(liú)速範(fàn)圍一般(bān)2m/s~60m/s，最高(gāo)應(yīng)＜80m/s。

其中：v爲流(liú)速；
q爲(wèi)體積流(liú)量：d爲流(liú)量計通徑(jìng)。（2）雷諾(nuò)數計算法：①最低(dī)流量時的雷諾(nuò)數不得小(xiǎo)于5000；②保(bǎo)證精度最(zuì)低流(liú)量時的雷諾數(shù)不得小于(yú)20000。re》

其中(zhōng)：v爲流(liú)速；ρ爲密度(dù)；μ介質(zhì)黏度；d爲流(liú)量計通(tōng)徑。當然有的産品(pǐn)能提供計算(suàn)機選型(xíng)軟件，直接把(bǎ)相(xiàng)關工(gōng)藝參(cān)數輸(shū)入，就能得(dé)到理(lǐ)想的結果。
3.3 注意(yì)事項
（1）選擇信号(hào)輸出時建議使(shǐ)用脈沖（頻(pín)率）輸(shū)出方式，如果要(yào)求輸出電(diàn)流信号，轉換過程将(jiāng)喪失±0.2%~0.4%精度。
（2）在氧(yǎng)化鋁企業中，蒸(zhēng)汽的溫(wēn)度一般(bān)都大(dà)于(yú)150℃，建議采(cǎi)用分體型渦街(jiē)流量計，另外一定要考(kǎo)慮溫度和壓力補償問(wèn)題。
4 安(ān)裝要(yào)求
在(zài)氧化(huà)鋁企業蒸(zhēng)汽測(cè)量過程中(zhōng)，被測(cè)蒸汽(qì)具有(yǒu)穩定流态是保(bǎo)證渦街流量計準确測(cè)量(liàng)的前(qián)提條(tiáo)件，要使渦(wō)街流量計(jì)的測量值更(gèng)穩(wěn)定、準(zhǔn)确，安(ān)裝時需注(zhù)意以下(xià)幾點。
（1）安(ān)裝确保(bǎo)傳感器(qì)銘牌上的(de)箭頭(tóu)指向與(yǔ)流體流向一緻(zhì)。
（2）安裝建(jiàn)議遵循直(zhí)管段的要求，見(jiàn)表2，當現場無(wú)法(fǎ)滿足直管段要求時，建議(yì)采用與渦街(jiē)流(liú)量(liàng)計配套(tào)的流量鎮(zhèn)流器(qì)。

（3）安裝傳感器避(bì)開振動(dòng)源(yuán)或者在振動較(jiào)小的(de)地方，遠離大功率用電(diàn)設備。
（4）安(ān)裝帶(dài)焊接(jiē)時要(yào)注意(yì)搭鐵的位置，防(fáng)止壓電晶(jīng)片的(de)損壞，一般(bān)要件焊(hàn)左搭左(zuǒ)，焊右搭右。
5 常見(jiàn)問題及(jí)注意事(shì)項
5.1 無(wú)流(liú)量有信(xìn)号(hào)
   首先檢測判(pàn)斷是否有(yǒu)振動(dòng)，如有輕(qīng)微振動(dòng)，處理(lǐ)方法(fǎ)是外部機械消振措(cuò)施，如用(yòng)橡膠軟(ruǎn)接頭(tóu)，橡膠軟墊等消(xiāo)振，用支架固定(dìng)管(guǎn)道；或者(zhě)是根(gēn)據産品說明書調整參數(shù)設置，消除(chú)振動(dòng)。如嚴重振(zhèn)動，則(zé)是更改流(liú)量計(jì)安裝位置、加固管線、流量計前(qián)後加軟連接(jiē)。
   其(qí)次檢(jiǎn)測判斷是(shì)否有50hz工頻(pín)幹擾(rǎo)通常(cháng)采(cǎi)用頻率(lǜ)計測(cè)量或電流(liú)值計算方(fāng)法(fǎ)。這(zhè)裏介紹電(diàn)流值(zhí)計算方法，計算(suàn)公式(shì)（8）：

   如果計算出的(de)結果是或(huò)者接近50hz，可采取(qǔ)保證轉換(huàn)器的外殼接地螺釘可靠(kào)接(jiē)地(dì)或者(zhě)把(bǎ)整個轉換器(qì)浮地。
5.2 有(yǒu)流量無(wú)信号
   首先檢測(cè)接線是(shì)否正确(què)，供電電源(yuán)的電(diàn)壓等級是(shì)否符(fú)合要求，電(diàn)源極(jí)性是(shì)否接正确(què)，分體式(shì)的還要檢測(cè)專用(yòng)電纜是否連(lián)接正确(què)，再有(yǒu)就是檢(jiǎn)查發生(shēng)體(tǐ)、轉換器(qì)是否損壞(huài)。其次(cì)判斷實(shí)際(jì)工藝(yì)蒸汽流量是否(fǒu)太小，判斷方法是在靠近流量(liàng)計的管道(dào)旁有規律(lǜ)地連續敲(qiāo)擊,無論(lùn)何(hé)種型号的(de)流量計均(jun1)會出現流(liú)量顯(xiǎn)示。處理(lǐ)辦法就(jiù)是更換通徑小一些(xiē)的流量計(jì)或在工(gōng)藝(yì)條件允許(xǔ)的情況下(xià)加大(dà)流(liú)量。
5.3 流量不穩(wěn)定
   現場觀(guān)察流量(liàng)計安裝時墊片(piàn)是否(fǒu)同(tóng)心或伸人管道，工藝管(guǎn)道是否(fǒu)符合表2氧化鋁(lǚ)企(qǐ)業安(ān)裝(zhuāng)要求(qiú)或者産品說明(míng)書的(de)最大要求(qiú)。處理辦法(fǎ)就是(shì)正确(què)選(xuǎn)用(yòng)配套(tào)墊片并正确裝(zhuāng)配，更改流量計安裝位置或加(jiā)流量(liàng)鎮(zhèn)流器。
6 小(xiǎo)結
   渦(wō)街流(liú)量計(jì)是基于線性連(lián)續方程原理(lǐ)進(jìn)行測量的新型(xíng)流量計，因具有(yǒu)良好的(de)介質适(shì)應(yīng)能力，是(shì)節流(liú)式流(liú)量計的(de)理(lǐ)想替(tì)代産(chǎn)品。它(tā)可以(yǐ)測(cè)量氧化(huà)鋁企業高低壓(yā)蒸汽，在氧化鋁(lǚ)行業中(zhōng)廣(guǎng)泛應(yīng)用。但隻有(yǒu)在正确設計(jì)、正(zhèng)确選(xuǎn)型以及正(zhèng)确安(ān)裝的條件(jiàn)下才能保證其測(cè)量準确穩(wěn)定(dìng)，爲降(jiàng)低氧(yǎng)化鋁能源(yuán)消耗發揮其應有(yǒu)的作用。

 

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