拜耳(ěr)法生産氧(yǎng)化鋁過程(cheng)中，蒸汽是(shi)氧化鋁企(qǐ)業運行中(zhōng)的重要🐉能(neng)源，用于加(jiā)熱苛性鈉(na)溶液與鋁(lǚ)土礦石，同(tóng)時也用于(yu)🐕加熱✔️濃縮(suo)分解後的(de)母液。據統(tong)計蒸汽消(xiao)耗占氧化(huà)鋁能源成(chéng)本的🐉40%~60%。對于(yú)氧化鋁企(qǐ)業，蒸👨❤️👨汽消(xiāo)耗成爲企(qi)業成👄本的(de)重要組成(cheng)部分，在氧(yǎng)化鋁企業(yè)的發展和(hé)生存中起(qi)着決定性(xìng)因素。
1 氧化(hua)鋁生産中(zhōng)蒸汽消耗(hao)分布及目(mù)前的現狀(zhuàng)
在拜耳法(fa)氧化鋁生(sheng)産中，工藝(yì)綜合能耗(hào)主要由蒸(zhēng)汽、電力、水(shui)、壓縮空氣(qì)和燃料組(zǔ)成，其中蒸(zhēng)汽是氧化(huà)鋁生産的(de)主要能源(yuan)消耗👨❤️👨指标(biāo)之一，汽耗(hào)的高低直(zhi)接反映這(zhè)個企業的(de)生産管理(li)和駕馭生(shēng)産的能力(li)。以某一氧(yǎng)化鋁爲例(li)，工藝綜合(he)能耗約15.72GJ/t-Al2O3，蒸(zheng)汽約占42%，其(qí)🤟中蒸汽由(yóu)高壓蒸汽(qì)和低壓蒸(zhēng)汽兩部分(fèn)組成。表1爲(wèi)某氧化鋁(lü)企業高低(dī)壓蒸汽消(xiāo)耗點。以表(biǎo)1爲例，氧化(hua)鋁企業蒸(zheng)汽需要👄計(jì)量點一般(bān)在8~10個🚶♀️，用汽(qi)量從3.5~206t/h不等(deng)，溫度和壓(ya)力也不盡(jìn)❌相同。
目前(qián)，在氧化鋁(lǚ)企業蒸汽(qì)計量儀表(biǎo)通常采用(yong)兩大類，一(yi)類是基💁于(yu)伯努力方(fāng)程原理的(de)，如差壓孔(kong)闆﹑音速噴(pen)✔️嘴、阿牛巴(ba)、德爾♊塔巴(bā)、平衡式等(deng)，在這類儀(yí)表中，又以(yǐ)
差壓孔闆(pan)流量計
、
阿(a)牛巴流量(liang)計
、德爾塔(ta)巴占比較(jiào)多；另一類(lèi)是基于線(xian)性連續方(fāng)程原理的(de)❤️，如渦流量(liàng)計、質量流(liú)量計，由于(yu)質量流量(liang)計🤟價格♌昂(áng)貴，且高溫(wēn)狀态下👣精(jīng)度喪失，故(gù)而又多以(yǐ)渦流量計(jì)
計量爲主(zhu)。
基于伯努(nu)力方程原(yuán)理的蒸汽(qi)計量儀表(biǎo)，其流量計(ji)🌐量☂️方📧程式(shì)爲（1）：
公式（1）說(shuō)明，一方面(miàn)由于方程(chéng)式中存在(zài)着介質蒸(zheng)汽的密度(dù)ρf，因此，計量(liang)儀表的标(biao)定在氧化(hua)鋁企業中(zhōng)是個很麻(má)煩而且往(wang)往不準确(què)的，一般生(shēng)産廠大都(dou)采用水标(biao)定，這種🔞方(fang)法标定出(chu)來👨❤️👨的精度(du)🛀🏻，不代表測(cè)量蒸汽的(de)精度。另一(yi)方面由于(yu)方程式（1）中(zhong)還有一個(ge)氣體的膨(péng)脹系數τ，對(dui)于不同的(de)蒸汽，不同(tóng)的壓力，不(bu)同📞的溫度(dù)條件下⁉️的(de)膨脹系數(shù)都不盡相(xiang)同，因此，即(jí)使用壓縮(suo)空氣進行(háng)标定出來(lai)的精度也(yě)不代表測(cè)量蒸♻️汽的(de)精度。
2 渦街(jiē)流量計工(gōng)作原理
渦(wō)街流量計(jì)是基于線(xian)性連續方(fang)程原理:
在(zai)這個公式(shì)（2）中有2個函(han)數，一個是(shi)流體流速(sù)v，另一個是(shì)斯🍉特勞哈(ha)爾數St，而斯(si)特勞哈爾(er)數St是雷諾(nuò)數Re的函數(shu)，當雷諾數(shu)Re到達20000後，斯(si)特勞哈爾(er)數St就是一(yī)個常數。當(dāng)渦街流量(liang)計測量發(fa)生體形🥵狀(zhuang)固定，迎流(liú)面寬度就(jiu)一定，這樣(yang)一來，頻率(lǜ)僅僅取決(jué)于流體流(liu)速，是線💃🏻性(xing)連續方程(cheng)，通過圖1示(shì)渦🏃♂️街流量(liang)計測⚽量模(mó)型推導，得(de)到流量計(jì)✂️量方程式(shì)（3）：
渦街流量(liang)計是基于(yu)線性連續(xu)方程原理(lǐ)，隻要雷諾(nuo)🐉數大于20000，測(cè)💋量與流體(tǐ)的性質無(wú)關，與密度(dù)、黏度等均(jun)無關。用水(shuǐ)标定出來(lái)的流量系(xi)數同樣适(shi)用于蒸汽(qi)計量，在🔴常(cháng)溫下标定(ding)出的流量(liang)系數同樣(yang)适用于低(di)溫和高溫(wēn)蒸汽。這樣(yàng)，渦街流量(liang)計更能适(shi)應氧化鋁(lǚ)企業内高(gao)低壓、不同(tong)溫度蒸汽(qì)計量的需(xū)求。
K爲流量(liàng)系數，含義(yì)是每升流(liu)量由幾個(ge)脈沖表示(shi)，即是P/L，經過(guo)⛷️公式變換(huàn)，實際運用(yong)中的渦街(jiē)流量計計(jì)算公式（4）：
一(yi)般，渦街流(liu)量計的流(liú)量系數，其(qí)實在設計(jì)時就已經(jīng)定下來了(le)，但是每個(gè)生産廠都(dou)要對每一(yī)台流量計(ji)進行标定(ding)，就是爲🤞了(le)檢驗制造(zao)誤差。但不(bú)管這個數(shu)是什麽數(shu)，标定合格(gé)了的流✏️量(liang)系數🈲就是(shì)正确計量(liàng)的常數，适(shì)用于不同(tóng)工況狀态(tài)的蒸汽。
另(ling)外要注意(yi)，從公式（4）可(kě)以看出，渦(wo)街流量計(ji)隻能測流(liu)體✉️的工況(kuang)體積方，質(zhì)量方和标(biāo)準體積方(fāng)是根據密(mì)度或壓力(li)溫度換算(suàn)出來的。
3 氧(yang)化鋁生産(chan)中蒸汽計(jì)量設計選(xuǎn)型
以表1爲(wèi)例，氧化鋁(lü)企業蒸汽(qì)需要計量(liàng)點在 8~10個左(zuǒ)右，且一⭕般(ban)均爲過熱(rè)蒸汽，數學(xue)模式爲二(èr) 元函數，因(yīn)此,設計時(shi)需要考慮(lü)壓力、溫度(dù)雙補償。
3.1 工(gong)藝參數的(de)選擇
設計(ji)選型時要(yao)考慮的因(yin)素包括：流(liu)量參數範(fàn)圍、壓🎯力參(can)數🙇♀️範圍、溫(wēn)度參數範(fàn)圍，以流量(liàng)選通徑。同(tong)時遵循如(rú)下原則：
（1）最(zuì)高壓力情(qíng)況下考慮(lü)最小流量(liang)是否在該(gāi)通徑的工(gōng)作範圍🧑🏾🤝🧑🏼之(zhī)内；
（2）最低壓(yā)力情況下(xià)考慮最大(da)流量是否(fǒu)超出該通(tong)徑的工作(zuo)範🔱圍之内(nei)；
另外，最高(gao)溫度對應(yīng)脈沖輸出(chū)時應考慮(lǜ)發生體寬(kuan)度的膨脹(zhàng)系數，工況(kuang)溫度條件(jian)下的流量(liang)系數Kt：
其中(zhōng)：T爲工況溫(wēn)度；K爲标準(zhun)流量系數(shu)（一般在儀(yi)表銘牌上(shang)🈚）。
3.2 通徑的選(xuǎn)擇
設計選(xuan)型時，考慮(lü)到減少壓(ya)力損失，在(zai)進行蒸汽(qi)計量時❓，對(dui)流量下限(xian)有一定要(yao)求，要根據(ju)蒸汽流量(liang)的大小來(lai)選⭐取流量(liàng)計🛀🏻的通徑(jìng)，而不能根(gēn)據原管道(dao)内徑來選(xuan)取流量計(jì)通徑。蒸汽(qi)流量計通(tōng)徑選擇可(kě)以采用查(cha)表法及計(jì)算🐇驗證。
查(chá)表法即是(shì)在産品樣(yàng)本上，根據(ju)工況壓力(lì)下蒸汽可(ke)測流量範(fàn)🌈圍表查取(qǔ)流量通徑(jìng)；然後計算(suàn)驗證流速(sù)、雷諾數是(shì)否🤩在一定(ding)範圍内。
（1）流(liu)速計算：蒸(zheng)汽流速範(fàn)圍一般2m/s~60m/s，最(zuì)高應＜80m/s。
其中(zhōng)：V爲流速；
Q爲(wei)體積流量(liàng)：D爲流量計(ji)通徑。（2）雷諾(nuo)數計算法(fǎ)：①最低流量(liang)時的雷🌈諾(nuo)🏒數不得小(xiao)于5000；②保證精(jīng)度最低流(liu)量時的雷(léi)諾數不得(de)小于20000。Re》
其中(zhong)：V爲流速；ρ爲(wei)密度；μ介質(zhi)黏度；D爲流(liu)量計通徑(jing)。當然🐪有的(de)産品🌏能提(tí)供計算機(ji)選型軟件(jiàn)，直接把相(xiang)關工💋藝參(cān)數輸入，就(jiu)能得到理(lǐ)想的結果(guo)。
3.3 注意事項(xiàng)
（1）選擇信号(hào)輸出時建(jiàn)議使用脈(mò)沖（頻率）輸(shū)出方式，如(ru)果要求輸(shu)出電流信(xìn)号，轉換過(guo)程将喪失(shi)±0.2%~0.4%精度。
（2）在氧(yang)化鋁企業(yè)中，蒸汽的(de)溫度一般(ban)都大于150℃，建(jian)議采🔞用分(fen)體🏃♀️型渦📧街(jiē)流量計，另(lìng)外一定要(yào)考慮溫度(du)和壓力補(bǔ)償問題。
4 安(ān)裝要求
在(zài)氧化鋁企(qǐ)業蒸汽測(cè)量過程中(zhōng)，被測蒸汽(qì)具有穩定(ding)流♍态是保(bao)證渦街流(liu)量計準确(que)測量的前(qian)提條件，要(yào)使渦街🔴流(liú)量計的測(cè)量📞值更穩(wen)定、準确，安(ān)裝時需注(zhu)意以下幾(ji)點。
（1）安裝确(que)保傳感器(qì)銘牌上的(de)箭頭指向(xiàng)與流體流(liú)向一緻。
（2）安(an)裝建議遵(zūn)循直管段(duan)的要求，見(jiàn)表2，當現場(chang)無法滿足(zú)直🏃管🌏段👌要(yao)求時，建議(yì)采用與渦(wō)街流量計(ji)配套的流(liu)量鎮流器(qi)。
（3）安裝傳感(gǎn)器避開振(zhen)動源或者(zhě)在振動較(jiao)小的地方(fang)⭐，遠離大功(gong)率用電設(shè)備。
（4）安裝帶(dai)焊接時要(yào)注意搭鐵(tiě)的位置，防(fáng)止壓電晶(jīng)片的損壞(huài)，一般💃🏻要件(jiàn)焊左搭左(zuo)，焊右搭右(you)。
5 常見問題(tí)及注意事(shì)項
5.1 無流量(liàng)有信号
首(shǒu)先檢測判(pan)斷是否有(yǒu)振動，如有(you)輕微振動(dòng)，處理方法(fa)🎯是外部🔅機(jī)械消振措(cuò)施，如用橡(xiang)膠軟接頭(tóu)，橡膠軟墊(niàn)等消振🈲，用(yòng)支架固定(ding)管道；或者(zhe)是根據産(chan)品說明書(shū)調整參數(shu)設置，消除(chu)振動。如嚴(yan)重振動，則(ze)是更改流(liú)量計安裝(zhuang)位置、加固(gù)管線、流量(liang)計前後加(jiā)軟連接。
其(qi)次檢測判(pàn)斷是否有(you)50Hz工頻幹擾(rao)通常采用(yong)頻率計測(cè)✨量🎯或電流(liu)值計算方(fāng)法。這裏介(jie)紹電流值(zhi)計算方🏃🏻♂️法(fa)，計算公式(shi)（8）：
如果計算(suàn)出的結果(guǒ)是或者接(jie)近50Hz，可采取(qǔ)保證轉換(huan)器的外殼(ké)接⛱️地螺釘(ding)可靠接地(di)或者把整(zhěng)個轉換器(qi)浮地🚶♀️。
5.2 有流(liú)量無信号(hào)
首先檢測(ce)接線是否(fou)正确，供電(dian)電源的電(diàn)壓等級是(shì)🤞否符合要(yào)🚩求，電源極(ji)性是否接(jiē)正确，分體(tǐ)式的還要(yào)檢測專用(yong)電纜是否(fǒu)連接🚶正确(què)，再有就是(shi)檢查發生(sheng)體、轉換器(qi)是否損壞(huài)。其🐕次判斷(duan)♉實際工♻️藝(yi)蒸汽流量(liang)是否太小(xiǎo)，判斷方法(fǎ)是在靠近(jìn)流量計的(de)管道旁有(you)♉規律地連(lián)續敲擊,無(wú)論何種型(xíng)号的流量(liang)計均會出(chū)現流量顯(xiǎn)示。處理辦(bàn)法就是更(gèng)換通徑小(xiǎo)一些的流(liu)量計或在(zài)工藝條件(jiàn)允許的情(qíng)況下加大(da)流量。
5.3 流量(liàng)不穩定
現(xian)場觀察流(liú)量計安裝(zhuāng)時墊片是(shì)否同心或(huò)伸人管道(dào)，工藝管道(dào)❤️是否符合(hé)表2氧化鋁(lü)企業安裝(zhuang)要求或😘者(zhe)産品說明(míng)書的最🌐大(da)要求。處理(lǐ)辦法就是(shi)正确選‼️用(yòng)配套墊片(piàn)并正确裝(zhuang)配，更改流(liú)量計安裝(zhuang)位置或加(jia)流量鎮❌流(liu)器。
6 小結
渦(wō)街流量計(ji)是基于線(xiàn)性連續方(fang)程原理進(jin)行測量的(de)新型流量(liàng)計，因具有(yǒu)良好的介(jiè)質适應能(neng)力，是節流(liú)式流量計(jì)的👈理想替(tì)代産品。它(ta)可以測量(liàng)氧化鋁企(qǐ)業高低壓(yā)蒸✊汽，在氧(yang)化鋁行業(yè)中廣泛應(ying)用。但隻有(yǒu)在正确設(shè)計、正确選(xuan)型以及正(zheng)确安裝🌏的(de)條件下㊙️才(cai)能保證其(qi)測量準确(que)穩定，爲降(jiang)低氧化鋁(lǚ)能源消⚽耗(hào)發揮其應(ying)有的作用(yòng)。