拜(bai)耳法(fa)生産(chan)氧化(hua)鋁過(guo)程中(zhong)，蒸汽(qi)是氧(yang)化鋁(lü)企業(ye)運行(hang)中的(de)重要(yao)⁉️能源(yuan)，用于(yu)加熱(re)苛性(xing)鈉溶(rong)液與(yu)鋁土(tu)礦石(shi)，同時(shi)也用(yong)于☂️加(jia)熱濃(nong)縮🌈分(fen)解後(hou)的母(mu)液。據(ju)統計(ji)蒸🔞汽(qi)消耗(hao)占氧(yang)化鋁(lü)能源(yuan)成本(ben)的40%~60%。對(dui)于氧(yang)化鋁(lü)企業(ye)，蒸汽(qi)消耗(hao)成爲(wei)企業(ye)成💋本(ben)的重(zhong)要組(zu)成部(bu)分，在(zai)氧化(hua)鋁企(qi)業的(de)發展(zhan)和生(sheng)存中(zhong)起🥰着(zhe)決定(ding)性因(yin)🌈素。
1 氧(yang)化鋁(lü)生産(chan)中蒸(zheng)汽消(xiao)耗分(fen)布及(ji)目前(qian)的現(xian)狀
   在(zai)拜耳(er)法氧(yang)化鋁(lü)生産(chan)中，工(gong)藝綜(zong)合能(neng)耗主(zhu)要由(you)蒸汽(qi)👉、電力(li)、水、壓(ya)🌐縮空(kong)氣和(he)燃料(liao)組成(cheng)，其中(zhong)蒸汽(qi)是氧(yang)化鋁(lü)生産(chan)的主(zhu)要能(neng)源消(xiao)耗指(zhi)标之(zhi)一，汽(qi)耗的(de)高低(di)直接(jie)反映(ying)📧這個(ge)企業(ye)的生(sheng)産管(guan)理🏃‍♀️和(he)駕馭(yu)生産(chan)的能(neng)力。以(yi)某一(yi)氧化(hua)鋁爲(wei)例，工(gong)藝綜(zong)合能(neng)耗約(yue)15.72GJ/t-Al2O3，蒸⛱️汽(qi)約占(zhan)42%，其中(zhong)蒸汽(qi)由高(gao)壓蒸(zheng)汽和(he)低壓(ya)蒸汽(qi)兩部(bu)🔞分組(zu)成。表(biao)1爲某(mou)氧化(hua)鋁企(qi)業高(gao)低壓(ya)蒸汽(qi)消📱耗(hao)點。以(yi)表1爲(wei)例，氧(yang)化鋁(lü)企業(ye)蒸汽(qi)需要(yao)計量(liang)點一(yi)般在(zai)8~10個，用(yong)汽量(liang)從3.5~206t/h不(bu)等，溫(wen)🈚度和(he)壓力(li)也不(bu)盡相(xiang)同。

   目(mu)前，在(zai)氧化(hua)鋁企(qi)業蒸(zheng)汽計(ji)量儀(yi)表通(tong)常采(cai)用兩(liang)大類(lei)，一類(lei)是基(ji)于伯(bo)努力(li)方程(cheng)原理(li)的，如(ru)差壓(ya)孔闆(pan)﹑音速(su)噴💚嘴(zui)、阿牛(niu)巴✔️、德(de)爾塔(ta)巴、平(ping)衡式(shi)等，在(zai)這類(lei)儀表(biao)中，又(you)以 差(cha)壓孔(kong)闆流(liu)量計(ji) 、 阿牛(niu)巴流(liu)量計(ji) 、德爾(er)塔巴(ba)占比(bi)較多(duo)；另一(yi)類是(shi)基于(yu)線性(xing)連續(xu)方程(cheng)原理(li)的，如(ru)🏃🏻‍♂️渦流(liu)量計(ji)、質量(liang)流量(liang)計，由(you)于質(zhi)量流(liu)量計(ji)價格(ge)昂貴(gui)，且高(gao)溫狀(zhuang)🐉态下(xia)❄️精度(du)喪失(shi)，故而(er)又多(duo)以渦(wo)流量(liang)計 計(ji)量爲(wei)主。

   基(ji)于伯(bo)努力(li)方程(cheng)原理(li)的蒸(zheng)汽計(ji)量儀(yi)表，其(qi)流量(liang)計量(liang)🌍方程(cheng)式爲(wei)👈（1）：
   公式(shi)（1）說明(ming)，一方(fang)面由(you)于方(fang)程式(shi)中存(cun)在着(zhe)介質(zhi)蒸汽(qi)的密(mi)🚶度ρf，因(yin)❓此，計(ji)量儀(yi)表的(de)标定(ding)在氧(yang)化鋁(lü)企業(ye)中是(shi)個很(hen)麻煩(fan)而且(qie)往往(wang)不準(zhun)确的(de)，一般(ban)生産(chan)廠大(da)都采(cai)用水(shui)标定(ding)，這種(zhong)方法(fa)标定(ding)出來(lai)的精(jing)度，不(bu)代表(biao)測量(liang)蒸汽(qi)的精(jing)度。另(ling)一方(fang)♌面由(you)于方(fang)🔞程式(shi)（1）中還(hai)有一(yi)個氣(qi)🏒體的(de)膨脹(zhang)系數(shu)τ，對于(yu)不同(tong)的蒸(zheng)汽，不(bu)同的(de)壓力(li)，不同(tong)的溫(wen)度條(tiao)件下(xia)的膨(peng)脹系(xi)數都(dou)不盡(jin)相同(tong)，因此(ci)，即使(shi)用壓(ya)縮空(kong)氣進(jin)行标(biao)定出(chu)來的(de)精度(du)也不(bu)代表(biao)測量(liang)👅蒸汽(qi)的精(jing)度。
2 渦(wo)街流(liu)量計(ji)工作(zuo)原理(li)
渦街(jie)流量(liang)計是(shi)基于(yu)線性(xing)連續(xu)方程(cheng)原理(li):

   在這(zhe)個公(gong)式（2）中(zhong)有2個(ge)函數(shu)，一個(ge)是流(liu)體流(liu)速v，另(ling)一個(ge)是斯(si)特勞(lao)🔞哈爾(er)數St，而(er)斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)St是雷(lei)諾數(shu)Re的函(han)數，當(dang)🛀🏻雷諾(nuo)數Re到(dao)🧡達20000後(hou)，斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)St就是(shi)一個(ge)常數(shu)。當渦(wo)街流(liu)量計(ji)🚩測量(liang)發生(sheng)體形(xing)狀固(gu)定♋，迎(ying)流面(mian)寬度(du)就一(yi)定，這(zhe)樣一(yi)來，頻(pin)率僅(jin)僅取(qu)決于(yu)流體(ti)流速(su)，是線(xian)性連(lian)續方(fang)程㊙️，通(tong)過圖(tu)1示渦(wo)❤️街流(liu)量計(ji)測量(liang)模型(xing)推導(dao)，得到(dao)流量(liang)計量(liang)方程(cheng)式（3）：


   渦(wo)街流(liu)量計(ji)是基(ji)于線(xian)性連(lian)續方(fang)程原(yuan)理，隻(zhi)要雷(lei)諾數(shu)大于(yu)20000，測量(liang)與流(liu)體的(de)性質(zhi)無關(guan)，與密(mi)度、黏(nian)度等(deng)均💁無(wu)關㊙️。用(yong)水标(biao)定出(chu)來📱的(de)流量(liang)系數(shu)同樣(yang)适用(yong)于蒸(zheng)汽計(ji)量，在(zai)👣常溫(wen)下标(biao)定出(chu)的流(liu)量系(xi)數同(tong)樣适(shi)用于(yu)低溫(wen)和高(gao)溫蒸(zheng)汽。這(zhe)樣，渦(wo)街流(liu)量計(ji)更能(neng)适應(ying)氧化(hua)鋁企(qi)業内(nei)高低(di)壓、不(bu)同溫(wen)度蒸(zheng)汽計(ji)量的(de)需求(qiu)。

K爲流(liu)量系(xi)數，含(han)義是(shi)每升(sheng)流量(liang)由幾(ji)個脈(mo)沖表(biao)示，即(ji)是P/L，經(jing)過公(gong)式🐇變(bian)換，實(shi)際運(yun)用中(zhong)的渦(wo)街流(liu)量計(ji)計算(suan)公式(shi)（4）：

   一般(ban)，渦街(jie)流量(liang)計的(de)流量(liang)系數(shu)，其實(shi)在設(she)計時(shi)就已(yi)經定(ding)下來(lai)了，但(dan)是每(mei)個生(sheng)産廠(chang)都要(yao)對每(mei)一台(tai)流量(liang)計進(jin)🙇‍♀️行标(biao)定，就(jiu)是爲(wei)💰了檢(jian)驗制(zhi)造誤(wu)差。但(dan)不管(guan)這個(ge)數是(shi)什麽(me)數，标(biao)定合(he)格了(le)的流(liu)量系(xi)數❌就(jiu)是正(zheng)确計(ji)量的(de)常數(shu)，适用(yong)于不(bu)同工(gong)況狀(zhuang)态的(de)蒸汽(qi)。
   另外(wai)要注(zhu)意，從(cong)公式(shi)（4）可以(yi)看出(chu)，渦街(jie)流量(liang)計隻(zhi)能測(ce)流體(ti)的🌐工(gong)況體(ti)積方(fang)，質量(liang)方和(he)标準(zhun)體積(ji)方是(shi)根據(ju)密度(du)或壓(ya)力溫(wen)度換(huan)算出(chu)來的(de)。
3 氧化(hua)鋁生(sheng)産中(zhong)蒸汽(qi)計量(liang)設計(ji)選型(xing)
   以表(biao)1爲例(li)，氧化(hua)鋁企(qi)業蒸(zheng)汽需(xu)要計(ji)量點(dian)在 8~10個(ge)左右(you)，且一(yi)般👌均(jun)爲過(guo)熱蒸(zheng)汽，數(shu)學模(mo)式爲(wei)二 元(yuan)函數(shu)，因此(ci)🔱,設計(ji)時需(xu)要考(kao)慮壓(ya)力、溫(wen)度雙(shuang)補償(chang)。
3.1 工藝(yi)參數(shu)的選(xuan)擇
設(she)計選(xuan)型時(shi)要考(kao)慮的(de)因素(su)包括(kuo)：流量(liang)參數(shu)範圍(wei)、壓☁️力(li)參數(shu)範圍(wei)🐆、溫度(du)參數(shu)範圍(wei)，以流(liu)量選(xuan)通徑(jing)。同時(shi)遵循(xun)如下(xia)原🤟則(ze)：
（1）最高(gao)壓力(li)情況(kuang)下考(kao)慮最(zui)小流(liu)量是(shi)否在(zai)該通(tong)徑的(de)工作(zuo)範圍(wei)之内(nei)；
（2）最低(di)壓力(li)情況(kuang)下考(kao)慮最(zui)大流(liu)量是(shi)否超(chao)出該(gai)通徑(jing)🔞的工(gong)作範(fan)圍之(zhi)内；
   另(ling)外，最(zui)高溫(wen)度對(dui)應脈(mo)沖輸(shu)出時(shi)應考(kao)慮發(fa)生體(ti)寬度(du)❓的膨(peng)脹系(xi)數，工(gong)況溫(wen)度條(tiao)件下(xia)的流(liu)量系(xi)數Kt：

其(qi)中：T爲(wei)工況(kuang)溫度(du)；K爲标(biao)準流(liu)量系(xi)數（一(yi)般在(zai)儀表(biao)銘牌(pai)上）。
3.2 通(tong)徑的(de)選擇(ze)
設計(ji)選型(xing)時，考(kao)慮到(dao)減少(shao)壓力(li)損失(shi)，在進(jin)行蒸(zheng)汽計(ji)量時(shi)，對流(liu)量下(xia)限有(you)一定(ding)要求(qiu)，要根(gen)據蒸(zheng)汽流(liu)量的(de)大小(xiao)🍉來選(xuan)取流(liu)量計(ji)的通(tong)徑，而(er)不能(neng)根據(ju)原管(guan)道内(nei)徑來(lai)選取(qu)流量(liang)🔴計通(tong)徑。蒸(zheng)汽流(liu)量計(ji)通🛀徑(jing)選擇(ze)可以(yi)采用(yong)查表(biao)🚩法及(ji)計算(suan)驗證(zheng)。
查表(biao)法即(ji)是在(zai)産品(pin)樣本(ben)上，根(gen)據工(gong)況壓(ya)力下(xia)蒸汽(qi)可測(ce)流量(liang)範圍(wei)表查(cha)取流(liu)量通(tong)徑；然(ran)後計(ji)算驗(yan)證流(liu)速、雷(lei)諾數(shu)🔴是否(fou)在一(yi)定範(fan)圍内(nei)。
（1）流速(su)計算(suan)：蒸汽(qi)流速(su)範圍(wei)一般(ban)2m/s~60m/s，最高(gao)應＜80m/s。

其(qi)中：V爲(wei)流速(su)；
Q爲體(ti)積流(liu)量：D爲(wei)流量(liang)計通(tong)徑。（2）雷(lei)諾數(shu)計算(suan)法：①最(zui)低流(liu)✏️量時(shi)💚的雷(lei)諾數(shu)不得(de)小于(yu)5000；②保證(zheng)精度(du)最低(di)流量(liang)時的(de)雷諾(nuo)數不(bu)得小(xiao)🤟于20000。Re》

其(qi)中：V爲(wei)流速(su)；ρ爲密(mi)度；μ介(jie)質黏(nian)度；D爲(wei)流量(liang)計通(tong)徑。當(dang)然有(you)的産(chan)🤩品能(neng)提供(gong)計算(suan)機選(xuan)型軟(ruan)件，直(zhi)接把(ba)相關(guan)工藝(yi)參數(shu)輸入(ru)，就👌能(neng)得⛱️到(dao)理想(xiang)的結(jie)果。
3.3 注(zhu)意事(shi)項
（1）選(xuan)擇信(xin)号輸(shu)出時(shi)建議(yi)使用(yong)脈沖(chong)（頻率(lü)）輸出(chu)方式(shi)，如果(guo)要求(qiu)輸出(chu)🌈電流(liu)信号(hao)，轉換(huan)過程(cheng)将喪(sang)失±0.2%~0.4%精(jing)度。
（2）在(zai)氧化(hua)鋁企(qi)業中(zhong)，蒸汽(qi)的溫(wen)度一(yi)般都(dou)大于(yu)150℃，建議(yi)采用(yong)分體(ti)型渦(wo)街流(liu)量計(ji)，另外(wai)一定(ding)要考(kao)慮溫(wen)度和(he)壓力(li)補償(chang)問題(ti)。
4 安裝(zhuang)要求(qiu)
在氧(yang)化鋁(lü)企業(ye)蒸汽(qi)測量(liang)過程(cheng)中，被(bei)測蒸(zheng)汽具(ju)有穩(wen)定流(liu)🈲态是(shi)👄保證(zheng)渦街(jie)流量(liang)計準(zhun)确測(ce)量的(de)前提(ti)條件(jian)，要使(shi)渦街(jie)流量(liang)計的(de)測量(liang)值更(geng)穩定(ding)、準确(que)，安裝(zhuang)時需(xu)注意(yi)以下(xia)幾點(dian)。
（1）安裝(zhuang)确保(bao)傳感(gan)器銘(ming)牌上(shang)的箭(jian)頭指(zhi)向與(yu)流體(ti)流向(xiang)一緻(zhi)🤞。
（2）安裝(zhuang)建議(yi)遵循(xun)直管(guan)段的(de)要求(qiu)，見表(biao)2，當現(xian)場無(wu)法滿(man)足🔞直(zhi)管🧡段(duan)要求(qiu)時，建(jian)議采(cai)用與(yu)渦街(jie)流量(liang)計配(pei)套的(de)流量(liang)鎮流(liu)器。

（3）安(an)裝傳(chuan)感器(qi)避開(kai)振動(dong)源或(huo)者在(zai)振動(dong)較小(xiao)的地(di)方，遠(yuan)離大(da)功率(lü)用電(dian)設備(bei)。
（4）安裝(zhuang)帶焊(han)接時(shi)要注(zhu)意搭(da)鐵的(de)位置(zhi)，防止(zhi)壓電(dian)晶片(pian)的損(sun)壞💚，一(yi)🔅般要(yao)件焊(han)左搭(da)左，焊(han)右搭(da)右。
5 常(chang)見問(wen)題及(ji)注意(yi)事項(xiang)
5.1 無流(liu)量有(you)信号(hao)
   首先(xian)檢測(ce)判斷(duan)是否(fou)有振(zhen)動，如(ru)有輕(qing)微振(zhen)動，處(chu)理方(fang)法♊是(shi)外部(bu)🌈機🔴械(xie)消振(zhen)措施(shi)，如用(yong)橡膠(jiao)軟接(jie)頭，橡(xiang)膠軟(ruan)墊等(deng)消振(zhen)，用支(zhi)架固(gu)定管(guan)🔴道；或(huo)者是(shi)根據(ju)産品(pin)說明(ming)書調(diao)整參(can)數設(she)🈚置，消(xiao)除👈振(zhen)動。如(ru)嚴重(zhong)振動(dong)，則是(shi)更改(gai)流量(liang)計安(an)裝位(wei)置、加(jia)固管(guan)線、流(liu)🚩量計(ji)前後(hou)加軟(ruan)連接(jie)🤩。
   其次(ci)檢測(ce)判斷(duan)是否(fou)有50Hz工(gong)頻幹(gan)擾通(tong)常采(cai)用頻(pin)率計(ji)測量(liang)或電(dian)流值(zhi)計算(suan)方法(fa)。這裏(li)介紹(shao)電流(liu)值計(ji)算方(fang)法，計(ji)😄算公(gong)💰式（8）：

   如(ru)果計(ji)算出(chu)的結(jie)果是(shi)或者(zhe)接近(jin)50Hz，可采(cai)取保(bao)證轉(zhuan)換器(qi)的外(wai)殼接(jie)地螺(luo)釘可(ke)靠接(jie)地或(huo)者把(ba)整個(ge)轉換(huan)器浮(fu)地。
5.2 有(you)流量(liang)無信(xin)号
   首(shou)先檢(jian)測接(jie)線是(shi)否正(zheng)确，供(gong)電電(dian)源的(de)電壓(ya)等級(ji)是🌈否(fou)💃符💃🏻合(he)♋要🐇求(qiu)，電源(yuan)極性(xing)是否(fou)接正(zheng)确，分(fen)體式(shi)的還(hai)要檢(jian)測專(zhuan)用電(dian)纜是(shi)否連(lian)接🐉正(zheng)确，再(zai)有就(jiu)是檢(jian)查發(fa)生體(ti)、轉換(huan)器是(shi)否損(sun)壞。其(qi)次判(pan)斷實(shi)際工(gong)藝蒸(zheng)汽流(liu)量是(shi)否太(tai)小，判(pan)斷方(fang)法👅是(shi)在靠(kao)近流(liu)量計(ji)的管(guan)道旁(pang)有☀️規(gui)律地(di)連續(xu)敲擊(ji),無論(lun)何種(zhong)型号(hao)的流(liu)量計(ji)均會(hui)出🔱現(xian)流量(liang)顯示(shi)。處理(li)辦法(fa)就是(shi)更換(huan)通徑(jing)小一(yi)些的(de)流♻️量(liang)計或(huo)在工(gong)藝條(tiao)🈚件允(yun)許的(de)情況(kuang)下加(jia)大流(liu)量。
5.3 流(liu)量不(bu)穩定(ding)
   現場(chang)觀察(cha)流量(liang)計安(an)裝時(shi)墊片(pian)是否(fou)同心(xin)或伸(shen)人管(guan)道，工(gong)藝📱管(guan)道是(shi)否符(fu)合表(biao)2氧化(hua)鋁企(qi)業安(an)裝要(yao)求或(huo)者産(chan)品說(shuo)明書(shu)的最(zui)大要(yao)求。處(chu)理辦(ban)法就(jiu)是正(zheng)确選(xuan)用配(pei)套墊(nian)片并(bing)正确(que)裝配(pei)，更改(gai)流量(liang)計🙇🏻安(an)裝位(wei)置或(huo)👄加流(liu)量鎮(zhen)📱流器(qi)。
6 小結(jie)
   渦街(jie)流量(liang)計是(shi)基于(yu)線性(xing)連續(xu)方程(cheng)原理(li)進行(hang)測量(liang)的新(xin)型流(liu)量計(ji)，因具(ju)有良(liang)好的(de)介質(zhi)适應(ying)能力(li)，是節(jie)流式(shi)流量(liang)計的(de)理想(xiang)替代(dai)産品(pin)。它可(ke)以測(ce)量氧(yang)化鋁(lü)企業(ye)高低(di)壓蒸(zheng)⛱️汽，在(zai)氧😄化(hua)鋁行(hang)業中(zhong)廣泛(fan)應用(yong)。但隻(zhi)有在(zai)正确(que)設計(ji)、正确(que)🌈選型(xing)以及(ji)正确(que)安裝(zhuang)🤩的條(tiao)件下(xia)才能(neng)保證(zheng)其測(ce)量準(zhun)确穩(wen)定，爲(wei)降低(di)氧化(hua)鋁能(neng)源消(xiao)🌈耗發(fa)揮其(qi)應有(you)💋的作(zuo)用。

 

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