拜耳法(fa)生産氧化鋁(lǚ)過程中，蒸汽(qì)是氧化鋁企(qǐ)業運⭐行中的(de)重要能源，用(yòng)于加熱苛性(xìng)鈉溶液與鋁(lü)土礦石，同時(shi)也💛用于加熱(re)濃縮分解後(hòu)的母液。據統(tǒng)計蒸汽消耗(hào)占氧化鋁能(neng)源成本的40%~60%。對(dui)于氧化鋁企(qǐ)業，蒸汽消耗(hào)成🥵爲企業成(chéng)本的重要🚶‍♀️組(zu)成部分💁，在氧(yǎng)化鋁企業的(de)發展♻️和生存(cún)中起着決定(ding)性因素。
1 氧化(huà)鋁生産中蒸(zheng)汽消耗分布(bu)及目前的現(xiàn)狀
   在拜耳法(fǎ)氧化鋁生産(chan)中，工藝綜合(he)能耗主要由(yóu)蒸📐汽、電力、水(shui)、壓縮空氣和(hé)燃料組成，其(qí)中蒸汽是氧(yǎng)化鋁生産的(de)❓主要能源♌消(xiāo)耗指标之一(yi)，汽耗的高低(dī)直接反映這(zhè)個企業的生(sheng)産管理和駕(jia)馭生産的能(néng)力👉。以某一氧(yǎng)🛀🏻化鋁爲例，工(gōng)藝綜合⭐能耗(hao)約15.72GJ/t-Al2O3，蒸汽約占(zhan)42%，其中蒸汽由(yóu)高壓蒸汽和(he)低壓蒸汽兩(liang)部分組成。表(biao)1爲某氧化鋁(lü)企業高低壓(ya)蒸汽消🚶耗點(dian)。以表1爲例，氧(yang)化鋁企業蒸(zhēng)汽需要計量(liàng)點💜一般在8~10個(ge)，用汽量從3.5~206t/h不(bu)等，溫度和壓(ya)力也不盡相(xiàng)同。

   目前，在氧(yang)化鋁企業蒸(zhēng)汽計量儀表(biǎo)通常采用兩(liǎng)大類，一類是(shi)基于伯努力(li)方程原理的(de)，如差壓孔闆(pǎn)﹑音速噴嘴、阿(ā)牛巴、德爾塔(tǎ)巴、平衡式等(deng)，在這類儀表(biao)中，又以 差壓(yā)孔闆流量計(ji) 、 阿牛巴流量(liang)計 、德爾塔巴(bā)占比較多；另(ling)一類是基于(yu)線性連續方(fang)程原🏒理的💰，如(rú)渦流量計、質(zhì)量流量計，由(yóu)于質量流量(liàng)計價格昂貴(gui)⚽，且高😘溫狀态(tai)下精度喪失(shī)，故而又多以(yǐ)渦流量計 計(ji)量爲主。

   基于(yu)伯努力方程(chéng)原理的蒸汽(qi)計量儀表，其(qi)流量計🔞量方(fāng)程式爲（1）：
   公式(shi)（1）說明，一方面(miàn)由于方程式(shi)中存在着介(jie)質蒸汽的密(mi)度🈚ρf，因💰此，計量(liang)儀表的标定(dìng)在氧化鋁企(qǐ)業中是個很(hen)🌍麻煩而且往(wang)往不準💛确的(de)，一般生産廠(chang)大都采😘用水(shui)标定，這種方(fang)法标定出來(lai)的精度，不代(dài)表測量蒸汽(qi)的精度。另一(yī)方😘面由于方(fāng)程式（1）中還有(yǒu)一個氣體的(de)膨脹系數τ，對(duì)于不同⛱️的蒸(zheng)汽，不同的壓(yā)力，不同✔️的溫(wēn)度條件下🔞的(de)膨脹系數都(dōu)不盡相同，因(yīn)此，即使用壓(ya)縮空氣進行(háng)标定出來的(de)精度也不代(dai)表測量蒸汽(qi)的精度。
2 渦街(jie)流量計工作(zuò)原理
渦街流(liu)量計是基于(yú)線性連續方(fang)程原理:

   在這(zhe)個公式（2）中有(yǒu)2個函數，一個(ge)是流體流速(su)v，另一個是斯(sī)特勞⛱️哈爾數(shu)St，而斯特勞哈(hā)爾數St是雷諾(nuo)數Re的函數，當(dāng)⭕雷諾數Re到達(da)20000後，斯特勞哈(hā)爾數St就是一(yi)個常數。當渦(wō)街流量計測(cè)量發生體形(xíng)狀固定🌂，迎流(liú)面寬度就一(yī)定，這樣一來(lái)，頻率僅僅取(qu)決于流體流(liú)速，是線🔆性連(lian)續方程，通過(guò)圖1示渦街流(liu)量計測🌍量模(mó)型推導，得到(dao)流量計量🈲方(fāng)程式（3）：


   渦街流(liú)量計是基于(yú)線性連續方(fāng)程原理，隻要(yào)雷諾🈲數大♌于(yú)20000，測量與流體(tǐ)的性質無關(guān)，與密度、黏度(du)等均🌍無關。用(yòng)水标定出來(lái)的流量系數(shu)同樣适用于(yu)蒸汽計量，在(zai)⛷️常溫下标定(dìng)出的流量系(xi)數同樣适用(yong)于低溫和高(gāo)溫蒸汽。這樣(yàng)，渦街流量計(jì)更能适應氧(yang)化鋁企業内(nei)高低壓、不同(tóng)溫度❄️蒸汽計(jì)量的🌈需求。

K爲(wei)流量系數，含(hán)義是每升流(liú)量由幾個脈(mo)沖表示，即🌈是(shi)P/L，經過公式變(biàn)換，實際運用(yòng)中的渦街流(liú)量計計算公(gōng)式🏃🏻‍♂️（4）：

   一般，渦街(jie)流量計的流(liu)量系數，其實(shí)在設計時就(jiù)已經定下來(lai)了，但是每個(ge)生産廠都要(yao)對每一台流(liú)量☔計進行标(biao)定，就是爲了(le)檢✍️驗制造誤(wu)差。但不管這(zhè)個♊數是什麽(me)數，标定合格(gé)了的流量系(xì)數⭐就是正确(què)計量的常數(shù)🔞，适用于不同(tóng)工況狀态的(de)蒸汽。
   另外要(yào)注意，從公式(shi)（4）可以看出，渦(wō)街流量計隻(zhī)能測✊流體的(de)🧡工🐇況體積方(fāng)，質量方和标(biao)準體積方是(shì)根據密度或(huò)壓力溫度換(huàn)算出來的。
3 氧(yang)化鋁生産中(zhong)蒸汽計量設(she)計選型
   以表(biao)1爲例，氧化鋁(lǚ)企業蒸汽需(xū)要計量點在(zai) 8~10個左右😄，且🌐一(yī)般均爲過熱(rè)蒸汽，數學模(mó)式爲二 元函(hán)數，因此,設計(jì)🐪時需要考💚慮(lǜ)壓力、溫度雙(shuang)補償。
3.1 工藝參(can)數的選擇
設(she)計選型時要(yao)考慮的因素(sù)包括：流量參(can)數範圍、壓力(li)參數💚範圍、溫(wēn)度參數範圍(wéi)，以流量選通(tong)徑。同時遵循(xún)如下原則：
（1）最(zui)高壓力情況(kuang)下考慮最小(xiǎo)流量是否在(zai)該通徑的工(gong)作範圍之内(nèi)；
（2）最低壓力情(qing)況下考慮最(zuì)大流量是否(fou)超出該通徑(jing)💞的工作範圍(wei)之内；
   另外，最(zui)高溫度對應(yīng)脈沖輸出時(shi)應考慮發生(sheng)體寬度的膨(péng)脹系數，工況(kuàng)溫度條件下(xia)的流量系數(shu)Kt：

其中：T爲工況(kuàng)溫度；K爲标準(zhǔn)流量系數（一(yi)般在儀表銘(ming)牌🈲上）。
3.2 通徑的(de)選擇
設計選(xuǎn)型時，考慮到(dào)減少壓力損(sun)失，在進行蒸(zheng)汽計量時🏒，對(duì)流量下限有(yǒu)一定要求，要(yào)根據蒸汽流(liú)量的大小來(lái)選取流量計(jì)🌈的通🚶‍♀️徑，而不(bu)能根據原管(guan)道内徑來選(xuǎn)取流量計通(tōng)徑☀️。蒸汽流🛀量(liàng)計通徑選擇(zé)可以采用查(cha)表法及計算(suan)驗證。
查表法(fǎ)即是在産品(pin)樣本上，根據(jù)工況壓力下(xia)蒸汽可測流(liú)量範圍表查(chá)取流量通徑(jìng)；然後計算驗(yan)證流速、雷諾(nuo)數是否在一(yi)定範圍内。
（1）流(liú)速計算：蒸汽(qì)流速範圍一(yī)般2m/s~60m/s，最高應＜80m/s。

其(qí)中：V爲流速；
Q爲(wèi)體積流量：D爲(wei)流量計通徑(jìng)。（2）雷諾數計算(suàn)法：①最低流量(liang)時的雷諾數(shu)不得小于5000；②保(bǎo)證精度最低(dī)流量時的🐇雷(lei)諾數不得小(xiǎo)于20000。Re》

其中：V爲流(liu)速；ρ爲密度；μ介(jie)質黏度；D爲流(liú)量計通徑。當(dang)然有的産品(pin)能提供計算(suàn)機選型軟件(jian)，直接把相關(guān)工🌈藝參數輸(shu)入，就能得到(dao)理想的結果(guo)。
3.3 注意事項
（1）選(xuǎn)擇信号輸出(chū)時建議使用(yong)脈沖（頻率）輸(shū)出方式，如果(guo)要求👣輸出電(dian)流信号，轉換(huan)過程将喪失(shī)±0.2%~0.4%精度。
（2）在氧化(huà)鋁企業中，蒸(zheng)汽的溫度一(yī)般都大于150℃，建(jiàn)議采用分體(ti)🔞型渦街流量(liang)計，另外一定(dìng)要考慮溫度(du)和壓🐇力補償(cháng)問✨題。
4 安裝要(yào)求
在氧化鋁(lü)企業蒸汽測(cè)量過程中，被(bei)測蒸汽具有(yǒu)穩定🌂流态是(shi)保證渦街流(liú)量計準确測(ce)量的前提條(tiáo)件，要使渦街(jie)流量計的測(cè)量值更穩定(ding)、準确，安裝時(shi)需✉️注意以下(xià)幾點🍓。
（1）安裝确(què)保傳感器銘(ming)牌上的箭頭(tou)指向與流體(tǐ)流向一緻。
（2）安(an)裝建議遵循(xun)直管段的要(yào)求，見表2，當現(xiàn)場無法滿足(zu)🐆直管段要求(qiú)時，建議采用(yòng)與渦街流量(liàng)計配套的流(liú)量鎮流器。

（3）安(ān)裝傳感器避(bì)開振動源或(huò)者在振動較(jiào)小的地方✏️，遠(yuan)👄離大功率用(yong)電設備。
（4）安裝(zhuāng)帶焊接時要(yao)注意搭鐵的(de)位置，防止壓(ya)電晶片的損(sǔn)壞，一般要件(jian)焊左搭左，焊(hàn)右搭右。
5 常見(jiàn)問題及注意(yì)事項
5.1 無流量(liàng)有信号
   首先(xiān)檢測判斷是(shi)否有振動，如(ru)有輕微振動(dong)，處理方法💯是(shì)外部機械消(xiāo)振措施，如用(yong)橡膠軟接頭(tou)，橡膠軟墊等(děng)消振，用支架(jià)固🔅定管道；或(huo)者是根據産(chǎn)品說明💯書調(diao)整參數設✉️置(zhi)，消除振動。如(rú)嚴重振動，則(ze)是更改流量(liàng)計安裝位置(zhi)、加固管線、流(liu)量計前後加(jia)軟連接⭐。
   其次(ci)檢測判斷是(shi)否有50Hz工頻幹(gan)擾通常采用(yong)頻率計測量(liang)或電流值計(ji)算方法。這裏(li)介紹電流值(zhi)計算方🌈法，計(ji)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻算公式（8）：

   如果(guǒ)計算出的結(jié)果是或者接(jie)近50Hz，可采取保(bao)證轉換器💯的(de)外殼接🌂地螺(luo)釘可靠接地(di)或者把整個(gè)轉換器浮地(di)。
5.2 有流量無信(xìn)号
   首先檢測(ce)接線是否正(zhèng)确，供電電源(yuan)的電壓等級(jí)是否❄️符❓合要(yào)求✨，電源極性(xìng)是否接正确(què)，分體式的還(hái)要📐檢測專用(yòng)電纜是否連(lián)接正确，再有(you)就是檢查發(fā)生體、轉換器(qì)是否損壞。其(qí)㊙️次判斷實際(jì)工🆚藝蒸汽流(liú)量是否太小(xiǎo)，判斷方法是(shi)在靠近流量(liàng)計的管道旁(pang)有規律地連(lián)續🌈敲擊,無論(lun)何種型号的(de)流量計均會(hui)出⛹🏻‍♀️現流量顯(xian)示🧡。處理辦法(fa)就是更換通(tōng)徑小一些的(de)流量計或在(zai)工藝條件允(yǔn)許的情況下(xia)🚶加大流量。
5.3 流(liu)量不穩定
   現(xiàn)場觀察流量(liang)計安裝時墊(nian)片是否同心(xīn)或伸人管道(dào)，工藝管🏃‍♂️道是(shì)否符合表2氧(yǎng)化鋁企業安(an)裝要求或者(zhě)産🐕品說明書(shu)的最大要求(qiu)。處理辦法就(jiu)是正确選用(yòng)配套墊片并(bing)正确裝配，更(gèng)改流量計安(an)裝位置或💛加(jia)流量鎮流器(qì)。
6 小結
   渦街流(liú)量計是基于(yu)線性連續方(fang)程原理進行(háng)測量的新型(xing)流量計，因具(jù)有良好的介(jie)質适應能力(lì)，是節流式流(liú)量計的理想(xiǎng)替代🔅産品。它(tā)可以測量氧(yang)化鋁企業高(gao)低壓蒸🔴汽，在(zai)氧化鋁行業(yè)中廣泛應用(yong)。但隻有在正(zheng)确設計、正确(que)選型以及正(zheng)确安裝的條(tiao)件下才能保(bao)證其測量準(zhun)确穩定，爲降(jiang)低氧化鋁能(neng)源消🌂耗發揮(huī)其應有的作(zuo)用。

 

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