飲用水流量計在應(yīng)用過程中的選型安裝和維護(hù)
點(diǎn)擊次數(shù)：1782 發(fā)布時間：2021-09-08 03:07:00
飲用水流量計除可測量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可測量液固兩相流，高粘度液流及鹽類、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿液體的體積流量。儀表結(jié)構(gòu)簡單、可靠，無可動部件，工作壽命長。無截流阻流部件，不存在壓力損失和流體堵塞現(xiàn)象。測量精度不受被測介質(zhì)的種類及其溫度、粘度、密度、壓力等物理量參數(shù)的影響。采用聚四氟乙烯或橡膠材質(zhì)襯里和Hc、Hb、316L、Ti等電*材料的不同組合可適應(yīng)不同介質(zhì)的需要。
一、凈化工藝對過程流量檢測與控制的要求
凈化過程是鋅濕法冶煉過程中的重要過程。在浸出過程中，大部分雜質(zhì)因中和水解作用而從溶液中除去，但仍存在少量cu、ca、co、㈨、As等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對鋅電積有很大危害，如降低電流效率、增加電能消耗、影響陰*鋅質(zhì)量和腐蝕陰*等。正是因?yàn)檫@樣，經(jīng)過浸出過程后，中性浸出的上清液還需要經(jīng)過凈化處理后，才能進(jìn)入電積過程。
1. 影響凈化質(zhì)量的主要因素
在凈化過程中，影響凈化質(zhì)量的因素有很多，但以下兩個方面的因素是進(jìn)行監(jiān)測控制設(shè)計時必須考慮的：
(1) 鋅粉的加入量。鋅粉是主要的除雜添加劑.其加入量一般采用除cu和cd理論值的3～4倍，若鋅粉用量過少會影響除Cu和Cd的質(zhì)量.因此.合適的鋅粉加入量是保證凈化質(zhì)量和盡量降低消耗的前提
(2) 溶液的流量。為使鋅粉與上清液充分混合，保證鋅粉的置換反應(yīng)能完全進(jìn)行，節(jié)約鋅粉用量，必須保持合適的化學(xué)反應(yīng)時間。
若化學(xué)反應(yīng)時間過短，則置換反應(yīng)不完全，需要耗費(fèi)大量的鋅粉，而且難以保證凈化質(zhì)量，若化學(xué)反應(yīng)時問過長，則影響產(chǎn)量，同時也容易產(chǎn)生復(fù)溶鎘。通過調(diào)節(jié)溶液的流量，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)時間，所以溶液的合適流量是一個重要因素。
2. 對過程流量檢測的要求
在凈化過程中，要求控制的主要物理量是除雜添加劑鋅粉的加入量，由于鋅粉的加入量與上清液中各種雜質(zhì)的含量、反應(yīng)的溫度和溶液的流量等各種因素有關(guān)，具有很多不確定因素，而且難以用解析的數(shù)學(xué)關(guān)系式來完全正確地描述這些關(guān)系，這給凈化過程的優(yōu)化控制帶來了困難。根據(jù)凈化工藝流程的特點(diǎn)，對凈化過程流量檢測與控制提出了下述兩個方面的要求。
(1) 鋅粉加入量控制。在保證凈化后溶液中的各種成分符合要求的前提下，使鋅粉的加入量*小，這也是專家控制系統(tǒng)要完成的主要目標(biāo)。
(2) 流量調(diào)節(jié)。根據(jù)產(chǎn)量的要求以及化學(xué)反應(yīng)所需要的時間等因素，合理地保持溶液的流量在一個*優(yōu)的給定值上，從而保證凈化過程的工作充分穩(wěn)定以及物料平衡關(guān)系。
解決凈化過程中各種參數(shù)的實(shí)時在線檢測，例如上清液流量、新液流量的檢測等，由于溶液呈酸性，含有易結(jié)晶物質(zhì)介質(zhì)，用常規(guī)的檢測方法還難以實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)踐，選用50P型飲用水流量計檢測溶液流量，由于其沒有運(yùn)動部件，加之合理選擇內(nèi)襯材料和電*材質(zhì)，可以有效地抗酸和抗結(jié)晶，其量程可根據(jù)工藝情況通過調(diào)整內(nèi)部組態(tài)來進(jìn)行改變。
二、飲用水流量計的應(yīng)用須注意選型設(shè)計、安裝維護(hù)等關(guān)鍵問題
1. 選型設(shè)計
公司以前采用50Hz工頻激磁方式的飲用水流量計時，零點(diǎn)穩(wěn)定性及抗干擾能力差，特別是對含有固體顆粒流體測量更不穩(wěn)定，常有莫名其妙的跳變輸出。使用十年多來，我們發(fā)現(xiàn)飲用水流量計不但在制造工藝上確保產(chǎn)品經(jīng)久耐用，而且在設(shè)計原理上也有其獨(dú)到的優(yōu)勢：
(1) 飲用水流量計采用的直流低頻矩形波勵磁方式(如圖)，工作頻率大約在20Hz左右。采用交變的直流勵磁方式，具有很好的零點(diǎn)穩(wěn)定性，良好的抗干擾和處理噪聲的能力和低功耗。在此基礎(chǔ)上，還有其**的勵磁電壓處理模式，進(jìn)一步提高了測量的性能。通常的勵磁過程是電源接通以后，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的交變電壓，然后在一個周期內(nèi)，線圈電流逐漸升高，由于存在電渦流的影響，磁場的建立時間會在電渦流衰減以后，因此使得真正測量的時間變得很短。而采用的是過電壓的方式，在一個很短的時間(tR)內(nèi)，施加了一個3倍于正常值的電壓后，再恢復(fù)到正常的供電電壓，使得線圈電流和磁場能在*短的時間內(nèi)建立起來，比普通的勵磁方式縮短了5倍的時間，從而增加了測量的時間，保證了更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定的測量。
低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式，目前已在飲用水流量計上廣泛的應(yīng)用。概括一下，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：能避免交流磁場的正交電磁干擾消除由分布電容引起的工頻干擾：抑制交流磁場在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流排除直流勵磁的*化現(xiàn)象。
直流低頻矩形波勵磁方式能滿足工業(yè)對飲用水流量計85％以上的應(yīng)用。對于泥漿和其他非均勻流體，用高功率直流磁場配以增加的測量頻率來解決。工作頻率提升至50Hz左右，感應(yīng)電壓的振幅相當(dāng)高，再配以DSP(數(shù)字信號處理)放大器足以克服過程噪聲。
用于脈動流和快速灌裝工藝的飲用水流量計，其勵磁線圈產(chǎn)生低功率但高頻(85Hz)的信號，優(yōu)異的信號處理能濾去雜亂的噪聲。
(2) *小流量信號的獲得
飲用水流量計的技術(shù)參數(shù)表明能夠測量的*小流量(速)是0.01m/s，也就是說飲用水流量計能在如此小的流量下仍能得到流量信號。根據(jù)法拉*定律，流體流過后會產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動勢，而這個電動勢，即流量信號的強(qiáng)弱和整個流量計電路放大器的處理能力和抗干擾能力有很大的關(guān)系，飲用水流量計能夠產(chǎn)生300V/(m/S)信號強(qiáng)度，即濾波和放大電路能夠檢測到*低3IJV的信號，因此可以測量*低0.01m/s的流量信號。
(3) 飲用水流量計由各種內(nèi)襯和電*組成的十多種傳感器來滿足不同工況和測量介質(zhì)的需要。如用PTFE/硬橡膠內(nèi)襯配以子彈頭電*(特制的尖而直流低頻矩形液勖磁殼式圖光滑頭日pA日Bt；減少頻繁的清洗周期從而減少維修成本)用于含脂肪的廢水一防止脂肪覆蓋電*：用聚氨酯或天然膠內(nèi)襯配以碳化鎢涂層電*具有很高的耐磨性，可用于濃縮礦漿(細(xì)漿體，顆粒尺寸小于0.5mm)的測量：用天然膠內(nèi)襯配以刷子電*可用于碾磨過程的原漿體，隧道挖掘機(jī)，采砂船開采應(yīng)用(巖石漿料，顆粒尺寸大于0.5mm)。
(4) 高級診斷功能。*一級：對流量計本身運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)控，如電*結(jié)垢、腐蝕及損壞的判斷：磁場線圈的監(jiān)測，能判斷工作環(huán)境的好壞及是否過載。*二級：由于有歷史數(shù)據(jù)的存儲和對于趨勢的判斷，能判斷在線得到的數(shù)據(jù)是否合理，從而使得維修工程師根據(jù)儀表的實(shí)際使用情況來做出是否需要或何時進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修的判斷。*三級：用FieldTool這個軟件包就能在計算機(jī)上知曉以上所有高級診斷功能得出的結(jié)論，并做必要的修正而無需下現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)，F(xiàn)ieIdTool另外一個非常重要的功能就是可以設(shè)置某些報警信息利用”中國移動或聯(lián)通”的短信息服務(wù)平臺傳送到手機(jī)上。
(5) 其他的技術(shù)優(yōu)勢，如E+H公司的飲用水流量計都是四電*的，比一般公司多出了兩個電*：接地電*使測量更穩(wěn)定，空管檢測電*可**檢測所測流體是否滿管：電*清洗功能減少現(xiàn)場維護(hù)成本：全中文操作菜單使調(diào)試更容易等。
2. 安裝問題
安裝場所要求振動小，避免附近有電動機(jī)、變壓器等強(qiáng)電源引起的電磁干擾。流量計可垂直、水平或傾斜安裝，但必須保證兩電*的中心軸線處于水平狀態(tài)，運(yùn)行時管內(nèi)充滿流體。測量混合相流體時，不會引起相分離：流體中氣泡要少(有少量氣泡或泡狀流時，測得的是含有氣泡體積的氣液固混合流的體積流量)，但氣體含量不能增加到形成彈(塊)狀流。對磨損大的礦漿，應(yīng)垂直安裝，使流體自下而上以保證磨損均勻、固體顆粒不會沉積。
為獲得正常測量準(zhǔn)確度，流量計前也需有一定長度(至少5D)的直管段：對中小型管道，為及時清除結(jié)垢、結(jié)晶等，宜安裝旁路管：接地環(huán)的安裝應(yīng)保證單獨(dú)、良好接地(10Q以下)，具有零電位。若用空管檢測必須注意變送器安裝方向。
飲用水流量計PTFE內(nèi)襯慎用于真空狀態(tài)，特別是大的公稱直徑的內(nèi)襯在高溫真空狀態(tài)下會永久損壞，而且真空狀態(tài)下容易產(chǎn)生氣穴或氣泡使得測量不準(zhǔn)。
若流量計安裝在管道的頂端就可能產(chǎn)生氣泡，而聚集的氣泡就會影響測量：若流量計安裝在向下的敞開管線的上游，氣泡就會大量通過流量計引起測量誤差。所以，應(yīng)盡量把流量計安裝在管道的下游，使之產(chǎn)生足夠的背壓來避免產(chǎn)生氣穴。
3. 運(yùn)行與維護(hù)
儀表投運(yùn)前，傳感器管內(nèi)必須充滿測量液體，通電后在靜止?fàn)顟B(tài)下作零點(diǎn)調(diào)整：投運(yùn)后，有條件時亦要定期停流檢查零點(diǎn)，尤其是易沉淀、易污染電*的測點(diǎn)。測量管內(nèi)壁沉積或結(jié)垢層應(yīng)及時清除.否則絕緣層會包裹電*，斷開電*回路，或被附著層短路(附著物電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率時)，或引起管內(nèi)徑的變化而產(chǎn)生較大誤差：清垢時也不能用起子等工具猛烈鏟、刮電*和內(nèi)襯。
三. 結(jié)束語
為很好地解決有色冶煉過程中一些介質(zhì)的流量測量問題，除繼續(xù)跟蹤國際新型檢測儀表和技術(shù)發(fā)展動向外，還要研究相關(guān)儀表的選型設(shè)計(適用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性和準(zhǔn)確度等).并針對應(yīng)用過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行研究改進(jìn)與總結(jié)提高，并同儀表制造廠家及時溝通.才能應(yīng)用好這些新型流量計，讓它們真正起到”工業(yè)的眼睛”的作用。
一、凈化工藝對過程流量檢測與控制的要求
凈化過程是鋅濕法冶煉過程中的重要過程。在浸出過程中，大部分雜質(zhì)因中和水解作用而從溶液中除去，但仍存在少量cu、ca、co、㈨、As等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對鋅電積有很大危害，如降低電流效率、增加電能消耗、影響陰*鋅質(zhì)量和腐蝕陰*等。正是因?yàn)檫@樣，經(jīng)過浸出過程后，中性浸出的上清液還需要經(jīng)過凈化處理后，才能進(jìn)入電積過程。
1. 影響凈化質(zhì)量的主要因素
在凈化過程中，影響凈化質(zhì)量的因素有很多，但以下兩個方面的因素是進(jìn)行監(jiān)測控制設(shè)計時必須考慮的：
(1) 鋅粉的加入量。鋅粉是主要的除雜添加劑.其加入量一般采用除cu和cd理論值的3～4倍，若鋅粉用量過少會影響除Cu和Cd的質(zhì)量.因此.合適的鋅粉加入量是保證凈化質(zhì)量和盡量降低消耗的前提
(2) 溶液的流量。為使鋅粉與上清液充分混合，保證鋅粉的置換反應(yīng)能完全進(jìn)行，節(jié)約鋅粉用量，必須保持合適的化學(xué)反應(yīng)時間。
若化學(xué)反應(yīng)時間過短，則置換反應(yīng)不完全，需要耗費(fèi)大量的鋅粉，而且難以保證凈化質(zhì)量，若化學(xué)反應(yīng)時問過長，則影響產(chǎn)量，同時也容易產(chǎn)生復(fù)溶鎘。通過調(diào)節(jié)溶液的流量，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)時間，所以溶液的合適流量是一個重要因素。
2. 對過程流量檢測的要求
在凈化過程中，要求控制的主要物理量是除雜添加劑鋅粉的加入量，由于鋅粉的加入量與上清液中各種雜質(zhì)的含量、反應(yīng)的溫度和溶液的流量等各種因素有關(guān)，具有很多不確定因素，而且難以用解析的數(shù)學(xué)關(guān)系式來完全正確地描述這些關(guān)系，這給凈化過程的優(yōu)化控制帶來了困難。根據(jù)凈化工藝流程的特點(diǎn)，對凈化過程流量檢測與控制提出了下述兩個方面的要求。
(1) 鋅粉加入量控制。在保證凈化后溶液中的各種成分符合要求的前提下，使鋅粉的加入量*小，這也是專家控制系統(tǒng)要完成的主要目標(biāo)。
(2) 流量調(diào)節(jié)。根據(jù)產(chǎn)量的要求以及化學(xué)反應(yīng)所需要的時間等因素，合理地保持溶液的流量在一個*優(yōu)的給定值上，從而保證凈化過程的工作充分穩(wěn)定以及物料平衡關(guān)系。
解決凈化過程中各種參數(shù)的實(shí)時在線檢測，例如上清液流量、新液流量的檢測等，由于溶液呈酸性，含有易結(jié)晶物質(zhì)介質(zhì)，用常規(guī)的檢測方法還難以實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)踐，選用50P型飲用水流量計檢測溶液流量，由于其沒有運(yùn)動部件，加之合理選擇內(nèi)襯材料和電*材質(zhì)，可以有效地抗酸和抗結(jié)晶，其量程可根據(jù)工藝情況通過調(diào)整內(nèi)部組態(tài)來進(jìn)行改變。
二、飲用水流量計的應(yīng)用須注意選型設(shè)計、安裝維護(hù)等關(guān)鍵問題
1. 選型設(shè)計
公司以前采用50Hz工頻激磁方式的飲用水流量計時，零點(diǎn)穩(wěn)定性及抗干擾能力差，特別是對含有固體顆粒流體測量更不穩(wěn)定，常有莫名其妙的跳變輸出。使用十年多來，我們發(fā)現(xiàn)飲用水流量計不但在制造工藝上確保產(chǎn)品經(jīng)久耐用，而且在設(shè)計原理上也有其獨(dú)到的優(yōu)勢：
(1) 飲用水流量計采用的直流低頻矩形波勵磁方式(如圖)，工作頻率大約在20Hz左右。采用交變的直流勵磁方式，具有很好的零點(diǎn)穩(wěn)定性，良好的抗干擾和處理噪聲的能力和低功耗。在此基礎(chǔ)上，還有其**的勵磁電壓處理模式，進(jìn)一步提高了測量的性能。通常的勵磁過程是電源接通以后，產(chǎn)生一個穩(wěn)定的交變電壓，然后在一個周期內(nèi)，線圈電流逐漸升高，由于存在電渦流的影響，磁場的建立時間會在電渦流衰減以后，因此使得真正測量的時間變得很短。而采用的是過電壓的方式，在一個很短的時間(tR)內(nèi)，施加了一個3倍于正常值的電壓后，再恢復(fù)到正常的供電電壓，使得線圈電流和磁場能在*短的時間內(nèi)建立起來，比普通的勵磁方式縮短了5倍的時間，從而增加了測量的時間，保證了更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定的測量。
低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式，目前已在飲用水流量計上廣泛的應(yīng)用。概括一下，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：能避免交流磁場的正交電磁干擾消除由分布電容引起的工頻干擾：抑制交流磁場在管壁和流體內(nèi)部引起的電渦流排除直流勵磁的*化現(xiàn)象。
直流低頻矩形波勵磁方式能滿足工業(yè)對飲用水流量計85％以上的應(yīng)用。對于泥漿和其他非均勻流體，用高功率直流磁場配以增加的測量頻率來解決。工作頻率提升至50Hz左右，感應(yīng)電壓的振幅相當(dāng)高，再配以DSP(數(shù)字信號處理)放大器足以克服過程噪聲。
用于脈動流和快速灌裝工藝的飲用水流量計，其勵磁線圈產(chǎn)生低功率但高頻(85Hz)的信號，優(yōu)異的信號處理能濾去雜亂的噪聲。
(2) *小流量信號的獲得
飲用水流量計的技術(shù)參數(shù)表明能夠測量的*小流量(速)是0.01m/s，也就是說飲用水流量計能在如此小的流量下仍能得到流量信號。根據(jù)法拉*定律，流體流過后會產(chǎn)生一定的感應(yīng)電動勢，而這個電動勢，即流量信號的強(qiáng)弱和整個流量計電路放大器的處理能力和抗干擾能力有很大的關(guān)系，飲用水流量計能夠產(chǎn)生300V/(m/S)信號強(qiáng)度，即濾波和放大電路能夠檢測到*低3IJV的信號，因此可以測量*低0.01m/s的流量信號。
(3) 飲用水流量計由各種內(nèi)襯和電*組成的十多種傳感器來滿足不同工況和測量介質(zhì)的需要。如用PTFE/硬橡膠內(nèi)襯配以子彈頭電*(特制的尖而直流低頻矩形液勖磁殼式圖光滑頭日pA日Bt；減少頻繁的清洗周期從而減少維修成本)用于含脂肪的廢水一防止脂肪覆蓋電*：用聚氨酯或天然膠內(nèi)襯配以碳化鎢涂層電*具有很高的耐磨性，可用于濃縮礦漿(細(xì)漿體，顆粒尺寸小于0.5mm)的測量：用天然膠內(nèi)襯配以刷子電*可用于碾磨過程的原漿體，隧道挖掘機(jī)，采砂船開采應(yīng)用(巖石漿料，顆粒尺寸大于0.5mm)。
(4) 高級診斷功能。*一級：對流量計本身運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)控，如電*結(jié)垢、腐蝕及損壞的判斷：磁場線圈的監(jiān)測，能判斷工作環(huán)境的好壞及是否過載。*二級：由于有歷史數(shù)據(jù)的存儲和對于趨勢的判斷，能判斷在線得到的數(shù)據(jù)是否合理，從而使得維修工程師根據(jù)儀表的實(shí)際使用情況來做出是否需要或何時進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修的判斷。*三級：用FieldTool這個軟件包就能在計算機(jī)上知曉以上所有高級診斷功能得出的結(jié)論，并做必要的修正而無需下現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)，F(xiàn)ieIdTool另外一個非常重要的功能就是可以設(shè)置某些報警信息利用”中國移動或聯(lián)通”的短信息服務(wù)平臺傳送到手機(jī)上。
(5) 其他的技術(shù)優(yōu)勢，如E+H公司的飲用水流量計都是四電*的，比一般公司多出了兩個電*：接地電*使測量更穩(wěn)定，空管檢測電*可**檢測所測流體是否滿管：電*清洗功能減少現(xiàn)場維護(hù)成本：全中文操作菜單使調(diào)試更容易等。
2. 安裝問題
安裝場所要求振動小，避免附近有電動機(jī)、變壓器等強(qiáng)電源引起的電磁干擾。流量計可垂直、水平或傾斜安裝，但必須保證兩電*的中心軸線處于水平狀態(tài)，運(yùn)行時管內(nèi)充滿流體。測量混合相流體時，不會引起相分離：流體中氣泡要少(有少量氣泡或泡狀流時，測得的是含有氣泡體積的氣液固混合流的體積流量)，但氣體含量不能增加到形成彈(塊)狀流。對磨損大的礦漿，應(yīng)垂直安裝，使流體自下而上以保證磨損均勻、固體顆粒不會沉積。
為獲得正常測量準(zhǔn)確度，流量計前也需有一定長度(至少5D)的直管段：對中小型管道，為及時清除結(jié)垢、結(jié)晶等，宜安裝旁路管：接地環(huán)的安裝應(yīng)保證單獨(dú)、良好接地(10Q以下)，具有零電位。若用空管檢測必須注意變送器安裝方向。
飲用水流量計PTFE內(nèi)襯慎用于真空狀態(tài)，特別是大的公稱直徑的內(nèi)襯在高溫真空狀態(tài)下會永久損壞，而且真空狀態(tài)下容易產(chǎn)生氣穴或氣泡使得測量不準(zhǔn)。
若流量計安裝在管道的頂端就可能產(chǎn)生氣泡，而聚集的氣泡就會影響測量：若流量計安裝在向下的敞開管線的上游，氣泡就會大量通過流量計引起測量誤差。所以，應(yīng)盡量把流量計安裝在管道的下游，使之產(chǎn)生足夠的背壓來避免產(chǎn)生氣穴。
3. 運(yùn)行與維護(hù)
儀表投運(yùn)前，傳感器管內(nèi)必須充滿測量液體，通電后在靜止?fàn)顟B(tài)下作零點(diǎn)調(diào)整：投運(yùn)后，有條件時亦要定期停流檢查零點(diǎn)，尤其是易沉淀、易污染電*的測點(diǎn)。測量管內(nèi)壁沉積或結(jié)垢層應(yīng)及時清除.否則絕緣層會包裹電*，斷開電*回路，或被附著層短路(附著物電導(dǎo)率顯著高于流體電導(dǎo)率時)，或引起管內(nèi)徑的變化而產(chǎn)生較大誤差：清垢時也不能用起子等工具猛烈鏟、刮電*和內(nèi)襯。
三. 結(jié)束語
為很好地解決有色冶煉過程中一些介質(zhì)的流量測量問題，除繼續(xù)跟蹤國際新型檢測儀表和技術(shù)發(fā)展動向外，還要研究相關(guān)儀表的選型設(shè)計(適用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性和準(zhǔn)確度等).并針對應(yīng)用過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行研究改進(jìn)與總結(jié)提高，并同儀表制造廠家及時溝通.才能應(yīng)用好這些新型流量計，讓它們真正起到”工業(yè)的眼睛”的作用。