離子膜法燒堿工藝制堿技術是當今領先制堿技術，具有投資少、生產成本低、產品質量好、無污染等優點，代表了電解制堿技術的發展方向。它的工藝裝置控制要求嚴格，對儀表的測量精度、穩定性及可靠性都有很高的要求，特別是對介質流量的控制。所以在離子膜法燒堿生產中大量使用具有結構簡單、刻度直觀、安裝維護方便等特點的金屬管轉子流量計來滿足其工藝控制要求。
1金屬管轉子流量計的工作原理及結構
金屬管轉子流量計屬面積式流量計，是基于定壓降變節流面積測流量的基本原理。當流體自下而上流經錐管時，浮子前、后產生差壓作用，浮子就上升或下降位移，當使浮子上升的差壓與浮子所受的重力、浮力及黏性力三者的合力相等時，浮子便處于平衡狀態。因此浮子的位移與流量的大小存在相應的關系，浮子的位移通過磁鋼的耦合使平衡機構的平衡桿跟隨轉動，帶動指針轉動，在刻度盤上指示出流量值。在此基礎上，通過平衡機構凸輪與調整件的非線性傳動，將對應于流量的轉角信號傳遞給轉換器，后者將轉角信號轉換為4～20 mA的DC電流信號輸出。由于經過了非線性修正，流量測量值與輸出電流信號值線性地呈一一對應關系。當浮子處于平衡時，被測流體體積流量可由下式計算：
式中：
Q=體積流量；
?=流出系數；
?=浮子最大直徑與其同高度錐管橫截面之間的環隙面積；
g=重力加速度；
υ? =浮子的體積；
ρ?=浮子密度；
ρ=被測流體密度；
S=浮子最大截面積。
流量計的傳感器由錐管、浮子組成；指示器由刻度盤、指針、凸輪、平衡機構組成；轉換器由角位移轉換器、調整件等組成。金屬管轉子流量計分為現場指示型和電遠傳型兩種。
2金屬管轉子流量計的應用及選型
某化工公司自2000年12月投產以來，經過4次擴建，離子膜法燒堿現已達到5萬t／a的規模。現場使用的金屬管轉子流量計共計62臺，用于現場鹽水、堿液、鹽酸、去離子水、亞硫酸鈉等介質流量的測量。通過3年多的生產，裝置基本運行正常。但在停車檢修中發現，電解槽B、C陽極液加酸pH值檢測回路、淡鹽水加酸pH值檢測回路使用的金屬管轉子流量計襯里嚴重腐蝕變形，致使浮子經常卡住，無法控制pH值檢測回路介質的流量，影響了正常生產的進行。經過分析發現，這是由于pH值檢測回路的鈦冷卻器換熱用的循環水水質差、換熱面積小及操作不當等引起鈦冷卻器結垢嚴重，導致陽極液及淡鹽水溫度過高，長時間運行致使金屬管轉子流量計襯里腐蝕變形。而電解槽D、E陽極液加酸pH值檢測回路使用的不采用襯里結構、完全由Ti材構成的金屬管轉子流量計卻未發現腐蝕變形情況。所以在測量高溫腐蝕性介質時，盡量避免采用襯里結構，而采用金屬結構，以提高儀表的可靠性。
另外，電解槽C、D陽極液入口總管使用的電遠傳功能的金屬管轉子流量計在使用過程中指示波動過大，而且測量機構與指示機構法蘭連接處泄漏嚴重。拆開檢查發現，指示波動過大是由于機械加工的精度和阻尼系統方面的原因。給阻尼系統加入硅油后情況有所改善，而法蘭連接處泄漏是由于使用的石棉墊片在高溫下斷裂變形所致，更換聚四氟乙烯墊片再無任何泄漏。而流量計卻沒有出現上述情況。下面介紹該儀表常用的防腐材料。
(1)鹽水是離子膜裝置的基本介質，耐鹽水腐蝕性能好的金屬材料是鈦、鉭，非金屬材料為聚偏二氟乙烯(PⅧF)和PVC，某化工廠測量鹽水的流量計均采用鈦材，使用情況良好；
(2)堿液是另一種重要介質，耐堿液腐蝕性能好的金屬材料主要有鎳和各種牌號的不銹鋼，某化工廠測量堿液均采用SUS316L材質，效果較好；
(3)裝置中常用31％(質量分數)高純鹽酸，腐蝕性很強，接液部材質應采用鉭材，某化工廠采用的是SUS304內襯PVC的流量計；
(4)裝置中經常使用去離子水及氮氣，均為非腐蝕性介質，接液部材質應采用不銹鋼，某化工廠采用的是SUs304奧氏體不銹鋼。
以上是常用介質的選材，在運用中應結合現場實際情況，如電解廠房屬于防爆場所，電遠傳型應選用隔爆型或本安防爆型的流量計。另外，還應根據實際測量值的流量范圍加以選用。
3金屬管轉子流量計的安裝及使用維護
3．1安裝
(1)流量計必須垂直安裝在無震動的管道上，不應有明顯的傾斜，傾斜角度一般不超過。
(2)為方便檢修、更換流量計及清洗測量管道，除安裝現場有足夠空間外，在流量計上、下游應安裝必要的閥門。一般情況下，流量計前面用全開閥，后面用流量調節閥，并在流量計的位置設置管路管道，安裝旁通閥。
(3)對于臟污流體，應在流量計上游人口處安裝過濾器，帶有磁性耦合的金屬管轉子流量計用于測量含鐵磁性雜質流體時，應在儀表前安裝磁過濾器。
(4)流體在錐管內流動方向由下至上，不能倒流，為避免因流體倒流或水錘現象損壞流量計，應在其下游安裝單向閥。
(5)如被測流體為脈動流造成浮子跳動而不能正常測量時，應在測量計上游安裝適當尺寸的緩沖器或定值器，以消除或減弱脈動。
3．2使用及維護
(1)使用流量計前應檢查儀表運行及各部分活動是否正常，浮子在錐管內活動是否靈活，指示部分是否可靠跟隨。
(2)使用時應緩慢地開啟上游閥門至全開，然后調節下游調節閥調節流量；當流量計停止使用時，應先緩慢地關閉全開閥，然后再關閉流量調節閥。
(3)使用耐腐蝕型流量計時必須采取措施避免流量計驟熱、驟冷的沖擊而造成流量計襯里材料的剝離與損傷，影響測量的正確性。
(4)流量計在使用中，如果指針由于流體狀態不穩而造成抖動，不易讀數時，可在阻尼機構中注人少許硅油，以增加阻尼效果。
(5)當需要維修流量計浮子組件時，應從管路上拆下流量計。拆裝及清洗時一定注意不要損傷浮子的最大徑部，不要碰彎浮子導向桿。
(6)根據測量介質清潔程度、腐蝕性情況，定期對流量計進行檢查和維修。
(7)加強崗位操作人員的培訓，消除由于操作不當而引起的儀表損壞，延長儀表使用壽命。
4結語
隨著機械加工和智能化技術的發展，金屬管轉子流量計的應用范圍更加廣泛。熟悉和掌握金屬管轉子流量計的工作原理和結構，進一步提高使用和維護水平，真正發揮儀表“火眼金睛”的功效。
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