冲板流量计应用中出现的问题分析

冲板流量计在重质碱生产中的应用

摘要对冲板流量计在南碱公司重质碱生产中使用及故障处理情况进行阐述，并结合实践经验对该类仪表的使用维护提了相应的改进建议。

关键词冲板流量计轻质碱流量故障处理改进建议

广东南方碱业股份有限公司(以下称“南碱”)是以生产轻质碱、重质碱和芒硝产品为主的中型氨碱厂，其中重质碱以轻质碱为原料采用固相水合法生产，在此生产过程中轻质碱由碱仓以一定量流出，经动态计量仪测量后与相流量 (碱：水 1：0．3)的化合水(脱盐水)在水合机内搅拌、混合，生成密集晶格结构的一水碳酸钠(NaCO ·H O)后，进入重质碱煅烧炉进行煅烧脱水干燥，获得重质碱产品。重质碱的质量取决于轻质碱／化合水比值调节系统，其中轻质碱流量为主变量，加入的工艺水为从变量，轻质碱和化合水按一定比例进入调节系统。轻质碱流量采用冲板流量计进行动态测量。加水量由轻质碱的流量确定，如果加水量过多，物料粘糊混合不均，会导致设备和管道结疤，操作困难；如果加水量不足，则重质碱的质量不合格。由此可见，冲板流量计在重质碱生产过程中属关键设备。

1 冲板流量计简介冲板流量计是一种可用于在线连续测量自由落下的粉粒状介质的固体流量计，它是以动(冲)量原理工作的，具有无零点漂移、占地空间小(落差高度大于0．5m 以上即可安装)、安装方便、无易损件及维护量小等特点。主要由冲击流量变送(传感)器和智能流量积算仪两部分组成，变送器把物料流对检测板的冲击力分解成水平分力F和垂直分力F ，其中F由变送器的机械结构吸收而消失，F经检测板作用在冲板轴上，通过测量弹簧平衡，并且带动差动变压器LVDT线圈中的磁芯移动，把位移量转变为电信号输出给积算仪，显示物料流的瞬时流量和累积流量。

2 南碱公司冲板流量计的使用情况冲板流量计1997年在南碱重质碱系统的轻质碱／化合水比值调节系统中使用，其最初配置是测量传感器 DEIO和智能流量积算仪DME170，该流量计自投用至2000年的使用效果一直不好，导致重质碱产品的质量不稳定。2000年，由笔者查明故障原因后，将 DME170更换为可与 DE10 配套使用的 MT2106型智能流量积算仪，使用过程中 MT2106被雷击损坏，更换为 XR2106型智能流量积算仪，直到 2008年，冲板流量计运行平稳、准确(精度达 -4-1％)、维护量小，达到了原设计的要求，轻质碱／化合水比值调节系统运行良好，生产的重质碱质量稳定。

不过从2008—2010年，冲板流量计时常出现显示不稳定或波动较大的情况，在一定程度上影响了重质碱生产。尤其是 2010年 9月之后，连续出现上述情况。经检查，更换了测量传感器 DE10，冲板流量计的运行又恢复了正常。由于旧重质碱系统使用年限较长，故工艺操作人员总结了不少行之有效的操作方法，其中冲板流量计仍具有一定的使用价值，在此对其故障现象与日常维护的探讨亦很有必要。

3 冲板流量计故障分类及处理实例

3．1 智能流量积算仪所引发的故障

1997年至 2000年 5月，煅烧工艺人员反映轻质碱／化合水比值调节系统的自动调节效果较差，主要表现为：当轻质碱量小于 15t／h或大于36t／h时自动调节效果较差。而改用手动方式调节水量，不但增大了操作人员的劳动强度，还因调节不及时造成化合水量波动，影响了重质碱的质量。笔者于 2000年 5月负责该系统的故障查

找与整改工作。在确定冲板流量计之外的系统其它组件(包括调节器、漩涡流量计及气动调节阀等)

均无故障后，对测量传感器 DE10的机械电气零位、安装水平度、组合及阻尼装置等部分进行检查，并且对 DE10进行实物标定，其误差不超过土1％，表明 DE10无故障。之后，笔者利用智能流量积算仪 DME170内置的流量模拟测试功能对积算仪的输出电流进行测试，发现 DME170的电流输出曲线存在着严重的非线性。而当轻质碱量小于 15t／h或大于 36t／h时，输出电流正好处于非线性部分，这就是轻质碱／化合水比值调节系统一直无法正常运行的原因。由此判断 DME170的 D／A转换部分出现故障。分析判断出故障原因后，具体的处理措施为： a．用 MT2106型智能流量积算仪替换原DME170，与 DE10测量传感器配套使用； b．重新对冲板流量计进行零点检查和实物标定；c．对调节器的 PID参数重新进行整定 (比例度 P =90％，积分时间 T。=10s，微分作用切除 )。整改后，冲板流量计于 2000年 7月重新投入到重质碱生产中。除工艺操作人员适当调整水、碱比外，轻质碱／化合水比值调节系统能完全实现自动运行，达到了设计目的。历经几年的实际运行检验，重质碱粒度和筛余物指标完全合格，从根本上改变了操作人员凭经验操作的被动局面。

3．2 工艺操作不当所引发的故障

2009年 9月 27日晚，煅烧工艺人员反映轻质碱流量显示最大值。经笔者检查，发现 DCS系统显示轻质碱流量为 45t／h，由于计算机系统量程设置的限制，DCS系统显示轻质碱流量最大只能为 45t／h，而此时 XR2106型智能流量积算仪指示值已达 54—60t／h。根据笔者的经验，怀疑是轻质碱仓堵，压住冲料板所致。笔者让工艺人员暂停进料并暂停水合机，打开轻质碱仓门观察，果然轻质碱仓已堆满，压住冲料板不动。具体的处理方法是：停止进料，同时开动水合机清理堆积的轻质碱；仔细清除冲料板上残留的少量碱尘。重新开水合机，重新下料，冲板流量计轻质碱流量显示恢复正常，约 28—33t／h。

3．3 传感器所引发的故障

2010年 8月底至 9月初，轻质碱流量显示连续出现波动。经判断，冲板流量计由于长期运行，可能造成内部弹簧性能下降，导致此类故障的发生。笔者于 2010年 9月 8日用 2t轻质碱进行了 8次实物标定 (每次 250kg)，最小误差为 0．7％。标定后的相关参数见表 1，其中标准值是采用高精度电子秤称量的每袋轻质碱的净重；间隔值是与测量范围有关的参数，在各次标定中，保持零点不变，间隔值由 XR2106型智能流量积算仪自动计算得出。从表 1中的数据可以看出，标定的次数越多，冲板流量计的复现性越好，精度越高。笔者从中选取误差最小的第 6次，将相应的参数零点 9953和间隔值 5668844输入智能流量积算仪。为了检验标定后的冲板流量计的准确性，工艺人员进行了相应的试验：启动轻质碱螺旋输送机，不断改变变频器的频率，同时观察并记录冲板流量计的轻质碱测量值 (表 2)。从表 2的数据可以看出，冲板流量计轻质碱测量值与变频器的频率同步变化，轻质碱流量值比频率数值稍微偏低，完全符合工艺操作人员的经验。运行几小时后，出重质碱产品，粒度与质量均合格。本次标定后，重质碱生产基本正常。但在 2010年 9月 26 13中午，轻质碱测量值又出现较大波动。停车，清理冲料板上的碱尘后故障依旧。考虑到冲板流量计连续出现故障，冲板流量计传感器 DE10应该已老化，更换型号为 DE10．R 00． 60一R-28-D-36的传感器，其测量范围 20～70t／h。更换后按惯例，投运前需进行实物标定。由于以往的实物标定需耗费大量的人力、物力 (需准备若干轻质碱，组织人员称重、搬运及倒碱等 )，笔者根据经验，采用了间接标定法，即在保证轻质碱螺旋输送机匀速传动的条件下，根据变频器的频率值 F来推测实际的轻质碱流量 Q(通常 Q略低