关于用浮子流量计测量气液混合介质

　　近年来，我国化工行业中采用离子膜法制碱工艺发展很快，前几年该装置大多为全套进口，包括在线的各种仪表。现在从设备到仪表逐渐国产化，这样既能保证质量，同时可以节约大量外汇。
　　
　　离子膜法制碱工艺，阴极、阳极两条管道中被测量的介质均为既不均匀、比例又不固定的气、液双相介质。使用常规型浮子流量计，工作不正常，指针总在摆动，无法读数；输出电流信号也不稳定，难以实现预期的工艺流程调节与控制目标等，以至影响正常生产。
　　
　　浮子流量计的工作原理之一是浮力定律，也就是与被测介质的密度有关，密度不稳定时浮子就会跳动。目前各种常规流量计都不适用于气、液双相介质，而工艺过程的盐液及碱液流量必须加以测量和控制，即必须安装流量计。因此，选用一种可用的流量计或对现有的某种流量计进行改进设计以满足此特定工况测量要求就非常重要。
　　
　　一、确定方案
　　
　　实施方案的选择与确定至少要满足以下3点：
　　
　　1.流量计的接液零部件必须能承受阴、阳两极管道中含氯气盐液及碱液的强烈氧化和腐蚀；
　　
　　2.安装连接尺寸尽量与原流量计相同，以减少工作量；
　　
　　3.流量计自身能有效地缓冲和减少由随机产生气体带来的剧烈波动，达到可视为稳定值的读数，并且输出电流信号波动满足调节系统的要求。
　　
　　按上述要求对电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计、浮子流量计与差压式流量计等进行分析、比较后认为，只有对金属管浮子流量计进行必要的改进才是可行的和最佳的方案。
　　
　　二、特殊设计的实施
　　
　　该浮子流量计应实施3项改进设计。
　　
　　1.耐腐蚀材料选择和防腐措施
　　
　　查阅金属材料手册并结合现场其它设备材料的应用实际，阳极管道中的介质为含氯气的盐液，传感器中所有与介质接触的零件均采用钛（Ti）材制造，两法兰密封面及壳体与导管组件密封面均进行涂钯处理。
　　
　　整个传感器具有良好的抗氧化及耐腐蚀性能。而阴极管道中的介质为碱液和氢气及氯气等，传感器中所有与介质接触的零件均采用不锈钢（SUS316L）材质制造，整个传感器具有良好的耐腐蚀性能。经使用证明是可行的。
　　
　　2.连接尺寸与安装方式
　　
　　由于用户的原有流量计为水平安装，这与常规浮子流量计垂直安装、流体自下而上的流向完全不同，因此必须将其设计成（水）平进（水）平出结构。
　　
　　3.最大限度地保证工作条件下流量计的稳定
　　
　　就流量计自身而言，克服波动（不论是外部还是内部原因所致）的常用而有效的措施是加装阻尼器。阻尼器一般分为机械式和电（磁）式，显然对浮子流量计应首先考虑选用前者。
　　
　　4.阻尼器的选择
　　
　　按阻尼介质不同又分为液体阻尼器和气体阻尼器。
　　
　　由于本应用对象中已产生和存在着气体且浮子波动幅度不十分剧烈，所以可采用活塞式气体阻尼器。另外，就阻尼器的结构位置而言可置于传感器上也可置于转换器上，但由于后者须对转换器内部结构做相当大的改动，工作量、试验量都很大。因此，确定选用前者。应当说明，带有液体阻尼器的浮子流量计已有过设计和应用的报道，但尚无采用气体阻尼器的金属管浮子流量计信息。
　　
　　5.阻尼器的设计
　　
　　设计阻尼器必须了解和确定下列数据：
　　
　　波动幅度与频率：经在现场几小时观测统计未装阻尼器的流量计的波动幅度约为15%～25%，（士7.5%～士12%）；频率约为180～350次/min。
　　
　　（1）要求阻尼效果：波动幅度应不大于士2%；频率约不大于50～90次/min。当然，由于没有适当的仪器进行定量检测，所以阻尼的最终效果是否达到预期目标，一定程度上还应通过实际应用由现场技术和操作人员判断和认定。
　　
　　（2）依照上述实际工况和阻尼目标，兼顾该浮子流量计结构尺寸、钛材管料规格等，求出阻尼系数之后，初步确定阻尼器结构及尺寸。而决定阻尼效果的阻尼室与阻尼体之间间隙的最佳尺寸必须经现场试验后才能确定。
　　
　　经过试验室试验和现场试验与应用，效果良好，这一设计达到了预期效果。经使用一直很稳定，这就初步解决了气、液两相流流量测量的难题。
　　
　　因此可以认为，这种带有阻尼器并由特种材质制造的浮子流量计是一种解决类似双相流流量测量的可行方法之一，完全可以用于离子膜烧碱工艺过程中。