[摘要(yao)]通過對離子(zǐ)膜燒堿生産(chǎn)線工況條件(jiàn)分析,提出了(le)在浮子流量(liàng)計 結構中增(zēng)加阻尼裝置(zhi)等措施。實踐(jiàn)表明，采用阻(zu)尼裝置的金(jīn)屬管浮子流(liú)量計 ,完全能(néng)夠實現在氣(qì)液混合雙相(xiàng)介質工況條(tiao)件下的離子(zi)膜燒堿生産(chan)線的流量測(ce)量。
1問題的提(ti)出
　　 近年來，我(wǒ)國化工行業(yè)中采用離子(zǐ)膜法制堿工(gōng)藝發展很快(kuài)，前幾年該裝(zhuang)置大多爲全(quán)套進口，包括(kuò)在線的各種(zhǒng)儀表。現在從(cóng)設備到儀表(biǎo)逐漸國産化(hua)，這樣既能保(bǎo)證質❄️量，同時(shi)可以節約大(dà)量外彙。
　　 西北(bei)某大型化工(gōng)廠在建成試(shi)生産階段就(jiù)發現安裝在(zai)陰、陽兩極管(guan)道上的兩台(tai)浮子流量計(jì)工作不正常(cháng),指針總在擺(bai)動，無法讀數(shù);輸出電流信(xìn)号也不🧑🏽‍🤝‍🧑🏻穩定(dìng)，難以實現預(yu)期的🈲工藝流(liu)程調節☁️與控(kong)制目标等，以(yi)至影🛀響了正(zhèng)常投産。
　　 經現(xian)場觀察和分(fèn)析認爲:陰極(jí)、陽極兩條管(guan)道中被測量(liàng)♍的介質均爲(wei)既不均勻、比(bǐ)例又不固定(ding)的氣、液雙相(xiang)🌏介質;而流💁量(liàng)計則是常規(gui)型浮子流量(liang)計。
　　 浮子流量(liàng)計的工作原(yuán)理之一是浮(fú) 力定律，也就(jiù)是與被測介(jiè)質🔆的密度有(yǒu)關,密度不穩(wěn)定時浮子就(jiù)會💰跳動。由于(yú)本工況液體(tǐ)伴有不定氣(qì)體量的情況(kuàng)，産生脈動流(liu),導緻了流量(liang)計的上述現(xiàn)象。
　　 目前各種(zhǒng)常規流量計(jì)都不适用于(yú)氣、液雙相介(jie)質,而🐕工🔞藝過(guo)程的鹽液及(jí)堿液流量必(bi)須加以測量(liang)和控制,即必(bì)‼️須安裝流量(liang)計。因此，選用(yòng)一種可用的(de)流量計或對(duì)現有的某種(zhong)🏒流量計進行(háng)改進設計以(yi)滿足此特定(dìng)工況測量要(yao)求就成🔱爲下(xià)步工🍓作。
2确定(ding)方案
　　 實施方(fang)案的選擇與(yu)确定至少要(yao)滿足以下3點(diǎn):
(1)流量計的接(jiē)液零部件必(bi)須能承受陰(yīn)、陽兩極管道(dao)中含氯氣鹽(yán)液及堿液的(de)強烈氧化和(he)腐蝕;
(2)安裝連(lian)接尺寸盡量(liàng)與原流量計(jì)相同，以減少(shao)工作量;
(3)流量(liàng)計自身能有(you)效地緩沖和(he)減少由随機(ji)産生氣體帶(dai)來的劇烈波(bo)動，達到可視(shi)爲穩定值的(de)讀數,并且輸(shu)出電流信号(hào)波動滿足調(diao)節系統的要(yào)求。
　　 按上述要(yào)求對 電磁流(liú)量計 、 渦輪流(liú)量計 、 渦街流(liú)量計 、浮子流(liu)量計與差壓(yā)式流量計等(deng)進行分析、比(bi)較後認爲隻(zhī)有對金屬管(guan)浮子流量計(ji)進行必要的(de)改進才是可(kě)行的和方案(an)❗。因此💁在其原(yuán)有産品基礎(chǔ)上特殊設計(jì)了一種金屬(shǔ)管浮子流✊量(liang)計。
3特殊設計(jì)的實施
該浮(fu)子流量計應(yīng)實施3項改進(jin)設計。
3.1耐腐蝕(shi)材料選擇和(he)防腐措施
　　 查(cha)閱金屬材料(liao)手冊并結合(he)現場其它設(shè)備材料的應(ying)用實際，陽極(ji)管道中的介(jiè)質爲含氯氣(qi)的鹽液，傳感(gǎn)器中所有與(yu)介質接觸👅的(de)零件均采用(yòng)钛(Ti)材制造,兩(liǎng)法蘭💰密封面(mian)及殼體與導(dǎo)管🥰組件密封(fēng)面均進行塗(tú)钯處理。
　　 整個(gè)傳感器具有(you)良好的抗氧(yang)化及耐腐蝕(shí)性能。而陰極(ji)管🌈道🔆中的介(jiè)質爲堿液和(hé)氫氣及氯氣(qì)等，傳感器中(zhōng)所有與介質(zhi)接觸的🐕零件(jiàn)均采用不鏽(xiù)鋼(SUS316L)材質制造(zao)，整個傳感器(qì)具有良好的(de)耐腐蝕性能(néng)。經兩年多的(de)使用證明是(shi)可❌行的。
3.2連接(jiē)尺寸與安裝(zhuang)方式
　　 由于用(yòng)戶的原有流(liú)量計爲水平(píng)安裝，這與常(cháng)規浮子流量(liang)計垂直安裝(zhuang)、流體自下而(ér)上的流向完(wan)全不同,因此(cǐ)必須将其設(she)計成(水)平進(jìn)(水)平出結構(gòu)，由于已有管(guǎn)道的開檔尺(chǐ)寸足夠長，于(yu)是設計成如(ru)圖1所示.的浮(fu)子🚶流量計。
3.3最(zui)大限度地保(bao)證工作條件(jian)下流量計的(de)穩定
　　 就流量(liang)計自身而言(yán)，克服波動(不(bú)論是外部還(hái)是内部原因(yin)所緻)的常用(yong)而有效的措(cuo)施是加裝阻(zu)尼器♈。阻尼器(qi)一般分爲機(jī)械式✉️和電(磁(ci))式，顯然對浮(fu)子流量計應(yīng)首先考🔞慮選(xuan)用前者。
3.4阻尼(ni)器的選擇
　　 按(an)阻尼介質不(bú)同又分爲液(yè)體阻尼器和(hé)氣體阻尼器(qì)👌。
 
　　 由于本應(ying)用對象中已(yi)産生和存在(zài)着氣體且浮(fu)子❗波♋動🧡幅度(dù)不🐇十分劇烈(liè)，所以可采用(yong)活塞式氣體(ti)阻尼器。另外(wai)，就阻尼器的(de)結🌏構位置而(er)言可置于傳(chuan)感器上也可(kě)置于轉換器(qì)💁上,但由于後(hòu)者須對轉換(huan)器内部結構(gou)做相當大的(de)改動，工作量(liàng)、試驗量都很(hěn)大♍。因此，确定(ding)選用前者,參(cān)見圖1。應當說(shuō)明☔，帶有液體(ti)阻❗尼器的浮(fú)子流量計已(yi)有過設計和(he)應用的報道(dao)，但尚無采用(yòng)氣體阻💜尼器(qi)的金屬管浮(fú)✂️子流量計信(xin)息⭐。
3.5阻尼器的(de)設計
　　 設計阻(zǔ)尼器必須了(le)解和确定下(xià)列數據:
　　 波動(dòng)幅度與頻率(lǜ):經在現場幾(jǐ)小時觀測統(tong)計未裝阻尼(ní)器的流量計(ji)的波動幅度(du)約爲15%~25%， (±7.5%~±12%);頻率約(yuē)爲180~350次/min。
(1)要求阻(zu)尼效果:波動(dong)幅度應不大(dà)于+2%;頻率約不(bu)大于50-~90次/min。當然(rán)，由于♌沒有适(shi)當的儀器進(jìn)行定量檢測(ce)，所以阻尼的(de)最終效果是(shì)否達到預期(qī)目标，一定程(chéng)度上還應通(tong)過實際🐉應用(yòng)由現場技術(shu)和操🈲作人員(yuan)判斷和認定(ding)。
(2)依照上述實(shí)際工況和阻(zu)尼目标，兼顧(gù)該浮子流量(liang)計結構尺寸(cùn)、钛材管料規(guī)格等，求出阻(zu)尼系數之後(hòu)，初步确定‼️阻(zu)尼🐪器結構及(ji)尺寸如圖2所(suo)示。而決定阻(zǔ)🐕尼效果的阻(zǔ)尼室與阻尼(ní)體之間間隙(xi)的尺寸必須(xū)經現場試驗(yàn)後才能确定(ding)。
 
3.6試驗室試驗(yan)驗證
　　 爲了初(chu)步驗證這一(yī)阻尼器的效(xiào)果，以阻尼管(guǎn)内徑實🍓測尺(chǐ)寸爲準，4組不(bú)同外徑尺寸(cun)的阻尼頭，使(shǐ)兩者的配合(he)間隙分别爲(wei)✌️0.8mm、0.6mm、0.4mm和0.2mm,分次裝人(rén)特殊設計的(de)浮子流量計(ji)進行試驗。爲(wei)造成浮子跳(tiao)動并盡量少(shao)對水流量裝(zhuang)置做較大變(bian)動，試驗系統(tǒng)如圖3所示。
 
　　 浮子(zǐ)的跳動由緊(jǐn)靠彎頭的球(qiu)閥快開、快關(guān)與水流經彎(wan)頭的急劇流(liú)場變化造成(chéng)，實際跳動情(qing)況借助于流(liu)量計的指針(zhēn)、度🌈盤觀察，也(ye)可由轉換器(qì)的輸出🏃‍♀️電流(liú)信号借助指(zhi)針式電流表(biǎo)觀測。
　　 試驗時(shi)流量計上端(duan)自然存有空(kōng)氣做爲阻尼(ní)介質.試驗方(fang)法🔞是:初始流(liú)量置于約50%最(zuì)大流量處，這(zhè)時指針仍略(lue)有擺動但有(yǒu)滿意讀數(系(xi)流場不穩所(suǒ)緻，可視爲穩(wěn)定),然後迅速(su)開啓(或關閉(bì))球閥⁉️，使指針(zhen)約達80% (或20%)最大(da)流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量處并記(ji)下時間，等🚩待(dai)指針雖擺動(dòng)仍有💁可滿意(yì)讀數爲止，再(zai)記下🈲時間，即(ji)可得知阻尼(ní)時間。經多次(cì)試驗統計結(jie)果大緻如表(biao)1所示:
 
　　 從上述(shù)試驗結果可(ke)以看出後兩(liǎng)組間隙的阻(zu)尼器效果較(jiao)好。但✂️必竟現(xian)場實際工況(kuàng)與試驗室條(tiao)件有較大差(cha)别，因此還必(bi)須進行現場(chǎng)試驗。
4現場試(shì)驗與應用效(xiao)果
　　 2025年12月對特(tè)殊設計的浮(fú)子流量計及(jí)特制的間隙(xì)爲0.3mm的阻尼🆚體(ti)安裝于現場(chang)取代原流量(liàng)計進行多次(cì)試驗，結果是(shi)間隙爲0.3mm和0.4mm阻(zu)尼器效果，原(yuan)來流量計指(zhi)針擺動幅度(du)爲10%～20%的同樣條(tiao)件換裝💃特殊(shu)設計的流量(liàng)計後,其指針(zhēn)擺動基本不(bú)超過6%(+3%),操作人(rén)員認爲滿意(yì)，可⛹🏻‍♀️以接受，這(zhe)一設計達到(dào)了預期效果(guo)。經使用一直(zhi)很穩定，這就(jiù)初步解決了(le)氣、液兩相流(liu)流量測量的(de)難題。
　　 因此可(ke)以認爲:這種(zhǒng)帶有阻尼器(qi)并由特種材(cái)質制造的浮(fú)子流量計是(shì)一種解決類(lèi)似雙相流流(liú)量測🚶量的❤️可(kě)行方法之一(yi)，完全可以用(yong)于離子膜燒(shao)堿工☁️藝過程(chéng)中。

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