[摘要]針對(dui)氯化反應産物(wù)的強腐蝕、易堵(dǔ)塞管道、低電導(dǎo)率🈲和低流速等(děng)特性，分析了曾(céng)采用過的幾種(zhong)流量測控儀表(biǎo) 的缺陷:介紹了(le)超聲流量計的(de)工作原理及其(qí)在氯化反應産(chan)物流量測控中(zhong)的優勢。
　　氯與烯(xī)烴類物質反應(ying)的産物(以下稱(cheng)氯反應物)是一(yi)🔅-類重要⭕化學品(pin)中間體,也是生(sheng)産氯氟烴替代(dài)品的主要原料(liào)。随着社會經濟(ji)的發展和人民(mín)生活水平的不(bú)斷提高,氯反應(ying)📧物在醫藥、化工(gong)、染料等領域将(jiang)會占有🈚越來越(yue)重要的地位🏃🏻‍♂️。在(zai)生産過程中氯(lü)反㊙️應物流量參(cān)數是生産工序(xù)中一項重要的(de)測控數🌏據，然而(er)由于氯反應物(wu)的強腐🛀🏻蝕性、低(di)電導率🧑🏽‍🤝‍🧑🏻、易堵塞(sai)管道及工藝上(shang)🍓的低流量等特(te)點,使得氯反應(ying)物流💯量測控多(duō)年來-直⭐存在諸(zhū)多問題。儀表技(ji)術人員曾嘗試(shì)過使用多種流(liu)📐量測量儀表,也(yě)爲此付出了大(da)量的人力和财(cái)力,但都因出現(xiàn)的種種問題不(bu)能滿足生産上(shàng)的需要而以失(shī)敗告終,因此氯(lü)反應物🐕流量測(ce)控問題一直都(dōu)沒🥵有得到根本(ben)性解決。
1氯反應(ying)物流量測控失(shī)敗的原因
1.1電磁(ci)流量計
　　由于 電(diàn)磁流量計 對被(bèi)測液體有技術(shù)要求，即被測液(ye)體的電導率不(bu)能低🛀🏻于電磁流(liu)量計規定的阈(yu)值，否則不能正(zhèng)常進行測量。通(tōng)👄用型電磁☔流量(liang)計對被測液體(tǐ)電導率規定的(de)阈值根據不同(tong)的型号而異，一(yī)般在5×10-6~10-4S/cm之間;使用(yòng)時還取決于傳(chuan)感器間流量信(xìn)号線長度及其(qí)分布🎯。而非接觸(chù)電容耦合大面(miàn)積電極的電磁(ci)流量計則可測(cè)電導率低至(1~5)×10-8S/cm。考(kǎo)慮到氯反應物(wù)屬于低電導率(lǜ)液體，浙江巨化(huà)股🎯份有限公司(sī)電化廠(以下簡(jian)稱“巨化.電化廠(chǎng)”)選用的是 電容(rong)式電磁流量計(jì) ，但是在實際使(shi)用中還是不能(néng)正常工作,示值(zhí)經常大幅🐆跳動(dòng)或⭐流量時有時(shí)無。經檢查,流量(liang)計的安裝符合(hé)要求，液體等電(diàn)位接地良好，電(dian)纜絕緣等都不(bu)存在問題。由于(yú)查不到氯反應(ying)物的電導率數(shù)據,分🥰析主要還(hái)是氯反應物電(diàn)導率低于或接(jie)近于規定的阈(yu)值導緻上述問(wèn)題。盡管電磁流(liú)量計傳感器内(nei)🙇‍♀️無可動部件，也(yě)是測量導電流(liu)體較好的流量(liàng)👄儀表，但是用于(yú)測量氯反應物(wù)這種電導🐆率很(hěn)低或處于⭐臨界(jie)狀态的流體流(liú)量還是不太适(shì)合。
1.2遠傳浮子流(liu)量計
　　浮子流量(liàng)計 又稱 轉子流(liu)量計 ，盡管其測(ce)量精度較低,但(dàn)是它适用于低(di)雷諾數和🏃小㊙️流(liu)量測量,某種形(xing)狀的浮子甚至(zhi)對流體的最小(xiao)雷諾數要💜求達(da)到40,這兩個技術(shù)特性比較适合(hé)氯反應物流😍體(tǐ)的特點。考慮到(dao)介質✏️的強腐蝕(shi)性，巨化電化廠(chang)曾選用襯聚四(si)氟乙烯的遠傳(chuan)浮子流量計測(ce)🈲量氯反應物流(liú)量,但是由♈于氯(lü)反應物是含有(yǒu)多種♈成分的易(yi)堵塞流體，而浮(fú)子流量計要求(qiu)被測流體應爲(wèi)清潔的流體,所(suǒ)以在使用過程(chéng)中還是發生了(le)浮子在錐形管(guǎn)腔體💞被卡堵等(děng)問題。盡管将流(liu)量計拆下清理(lǐ)重新組裝後仍(reng)可使用,但是使(shi)用不久又會被(bèi)堵塞。而且在線(xian)拆卸清理還需(xu)要在工藝管道(dao)設置旁路管線(xian)及閥門等,這些(xie)不僅受到現場(chǎng)空間及成👄本.上(shang)的限制,還存在(zai)❄️着對生産的影(yǐng)響和操作.上的(de)不方⛱️便等問題(ti)。由于浮子流量(liang)計傳感器内有(yǒu)可動部件，在測(cè)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量含有易堵塞(sai)流體時容易發(fa)生堵塞，因此采(cai)用浮子流量計(jì)還是不能滿足(zu)連續穩定生産(chǎn)測:量的需要。
1.3質(zhì)量流量計
　　依據(ju)科裏奧利原理(lǐ)的質量流量計(ji)是一-種具有精(jing)度✉️高、量程比寬(kuān)、無直管段要求(qiu)、無需補償的直(zhi)接式質量流量(liang)計，盡管其價格(gé)昂貴,但是爲了(le)能找到-一⭐種适(shi)合測量氯反應(ying)物流量的儀表(biao)，巨化電化廠也(yě)💃曾選用了質量(liang)流量計來進行(hang)🧡測量試驗。爲了(le)防止介質對流(liu)量計的腐蝕,供(gòng)💚應商提供了💰内(nèi)襯PFA的質量流量(liàng)計,但在使用過(guo)程中還是出現(xian)了問題。内襯PFA雖(sui)在防止介質腐(fǔ)蝕方面起到了(le)一-定作用,但是(shi)由于⭕傳感器口(kou)徑較小，且🐅液體(ti)流量測控需要(yao)傳感器朝下安(an)裝,因生産中氯(lü)反應物流體有(yǒu)時處于間斷流(liú)動狀态，這就導(dǎo)緻🔆了在實際使(shǐ)用過程中出現(xian)了傳感器流通(tong)管内沉積結垢(gòu)而局部堵塞和(he)示值誤差🏃問題(tí)⭐,在選用測量氯(lǜ)反應物流量時(shí)最終還是被淘(tao)🚶‍♀️汰了。
1.4差壓式流(liu)量計口
　　差壓類(lèi)流量計是流量(liang)計範疇内品種(zhong)最多的流量儀(yí)表🌈,巨化電😍化廠(chǎng)曾使用過 V 錐流(liu)量計 、 阿牛巴流(liu)量計 等。由于差(chà)壓類儀表屬于(yú)受限于雷諾數(shu)的儀表,必須要(yào)先看是否滿足(zu)儀表的技術特(te)性要求。以DN50管徑(jìng)🔱的氯反應物最(zui)💃大流量8m3/h、最小流(liu)量0.5~1m3/h來分析是否(fǒu)滿足儀表的要(yao)求。根據上述最(zui)小流🏃量0.5~1m3/h時，計算(suàn)得到對應的雷(léi)諾數爲4000~6800(黏度μ=1.5mPa·s),盡(jìn)管V錐流量計是(shi)下限要求較低(dī)🙇‍♀️的儀表,其下限(xian)雷諾數也要達(dá)到≥8000才能正常工(gong)作,而阿牛巴要(yào)求☁️的下限遠高(gao)于V錐流量計。所(suǒ)以當流量較小(xiao)時，DN50管道由于🈲受(shòu)限于雷諾數,差(cha)壓類流量計不(bu)能正常工作。
　　再(zài)看差壓變送器(qì)實際測量時的(de)不确定度。以V錐(zhui)流量💚計爲例，當(dāng)😘孔闆内外徑之(zhī)比β取0.6、測量管内(nèi)徑爲50mm時，對應最(zui)大流量8m'/h差壓量(liàng)程上限爲9kPa,采用(yòng)精度等級爲0.075的(de) 差壓變送器 ,依(yī)據下式計算可(kě)得到在小流量(liàng)0.5~1m3/h時差壓變送器(qì)的實際測量🔴不(bú)确定度的大小(xiǎo)。

　　式(1)中:E-差壓實際(ji)測量的不确定(dìng)度;ξsρ---差壓變送器(qi)的準确度等級(ji)✏️;△p:一差壓變送器(qì)上限值(20mA輸出對(duì)應差壓值),Pa(或kPa);△p:一(yī)差壓🚶實際值，Pa(或(huò)kPa)。
　　在小流量1m3/h時，節(jiē)流件産生的差(chà)壓值爲0.14kPa,帶入式(shì)(1)得到差壓變送(sòng)器🈲實際不确定(dìng)度爲3.2%;在流量0.5m3/h時(shi)，差壓爲0.035kPa,差壓變(biàn)㊙️送器實際不确(que)定度爲12.9%。盡管采(cǎi)用精度等級爲(wei)0.075的差壓🧑🏾‍🤝‍🧑🏼變送器(qì),但在小流量時(shi)整個測量系統(tǒng)實際👣精度太差(cha),這是差壓類流(liu)量計不能正常(cháng)工作的原因。
2選(xuǎn)擇測量控制方(fang)案0
2.1超聲流量計(ji)
　　根據氯反應物(wù)流量測控中出(chū)現的上述問題(ti)，在與🏃🏻生産 超聲(sheng)流量計 的廠家(jiā)進行了廣泛的(de)技術交流後，初(chu)步了解到針對(duì)😄氯反♻️應⭕物流量(liàng)測控難點,可以(yi)采用不受流體(tǐ)物性和性狀影(ying)響💯、傳感器内無(wu)可動部件的超(chāo)聲流量計進行(háng)測量。
　　超聲波在(zai)流動的流體中(zhōng)傳播時,順流方(fāng)向聲波速度會(hui)❤️增☂️大🐅，逆☎️流方向(xiang)則減小,同一傳(chuan)播距離就有不(bú)同的🏃‍♀️傳播時間(jian)。順流傳播的時(shi)間與逆流傳播(bo)的時間之差與(yǔ)被測流體的流(liu)速有關，據此🌐求(qiu)出流體的流速(sù)超聲流量計工(gōng)作原理示意圖(tu)如圖1所示。

　　設流(liú)體在管道中流(liú)動的速度爲?,聲(sheng)波在流體中傳(chuan)♋播的速度🌍爲c,聲(sheng)道傳播角度爲(wei)?,則聲波在兩個(ge)傳感器A、B間順流(liú)傳播時間與逆(nì)流傳播時間分(fen)别如”下。

　　式中:tAB;一(yi)超聲波順流傳(chuán)播的時間;tBA一超(chao)聲波逆流傳播(bō)的時🌈間⛹🏻‍♀️;L一上下(xià)遊傳感器A、B間的(de)聲長度。
　　從式(4)可(ke)以求得流體的(de)流速，進而得到(dào)流體在管道中(zhong)的流量。在求得(de)的流體速度計(jì)算式中,聲波速(sù)度🎯c在方程中消(xiao)失了，流體流速(su)僅由固定距離(li)L的傳播時間得(dé)出,從而消除了(le)流體溫度、壓力(lì)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和流體組成等(deng)因素對流量計(ji)測量的影響。
2.2使(shi)用效果
　　對于氯(lǜ)反應物流量的(de)測量,鑒于以前(qian)也曾多次得到(dào)過其他流量計(ji)廠家産品可靠(kao)的承諾,所以決(jue)定🔴先采，用手💃🏻持(chi)式😄超聲流量計(ji)現場進行測控(kòng)試驗,若測控效(xiào)果和數據可靠(kào),再陸續改造。經(jing)過約半年時♈間(jian)的現場🈲實際測(cè)量考驗,流量測(ce)控參數穩定可(ke)靠,完全符合生(shēng)産工藝的需要(yào)。根據這種情況(kuang)，生産中😍陸續采(cai)用了多台固定(dìng)式超聲㊙️流量計(jì)，至今測量穩定(dìng),并且能夠實現(xian)氯反應👉器的參(can)數自動比值調(diao)節。經驗證，超聲(shēng)流量計還用于(yu)其他裝置氯化(hua)反應物液體的(de)流🎯量測量，均取(qǔ)得較好的測量(liang)效果。
3結語
　　 超聲(sheng)流量計在特殊(shū)化工生産過程(chéng)中提供了可靠(kào)❤️的計量和調節(jiē)參數,爲确保生(shēng)産的長期穩定(dìng)作出😘了貢獻,并(bìng)減少了企業衆(zhōng)多的人力資源(yuán)浪費與财力損(sun)失。

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