泥浆管道流量计在湿法炼锌过程中的(de)选型安装和维护
点击(jī)次数:1809 发布时间(jiān):2020-08-12 15:56:42
湿法炼锌过程中以浸(jìn)出与净化过程的工艺*复杂(zá),它给自动与测量控制所带来的问题(tí)也较多,如介质(zhì)成分复杂、有结晶和结垢物,由于有色冶(yě)炼过(guò)程环境恶劣(多尘、酸雾、高温),被测(cè)介质(zhì)又大多存在强腐蚀、易结晶、脏污,非均(jun1)质流动等特点给流量测量带来了不少困难。因此,对含有固体颗粒的矿浆流量、锌粉的加入量及溶液的流(liú)量准确的在线检测是锌生产过程提高产品质量和产量必不可(kě)少的(de)手段。
一、净化工艺对(duì)过程流量检(jiǎn)测与控制的要求(qiú)
净化过程是锌湿(shī)法冶炼过程中的重要过程。在浸出过程中(zhōng),大(dà)部分杂质因中和水解作用而从溶液中除去,但仍存在少量cu、ca、co、㈨、As等杂质,这(zhè)些杂质对锌电积有很大危(wēi)害,如降低电流效率、增加电能消耗、影响阴*锌质量和腐蚀阴*等。正是因为这样,经过浸出过程后,中(zhōng)性浸出的上清液还需要经过净化处理后,才能进入电积过程。
1. 影响净化质量的主要因素
在净化过程中,影(yǐng)响(xiǎng)净化质量的因素有很(hěn)多,但以下两个方(fāng)面的因素(sù)是(shì)进行监测控制设计(jì)时必须考虑的(de):
(1) 锌粉的(de)加入量。锌粉是主要的除(chú)杂添加剂.其加入量(liàng)一般采用除cu和cd理(lǐ)论值的(de)3~4倍,若锌粉(fěn)用量过少(shǎo)会影响除Cu和(hé)Cd的质量.因此.合适的(de)锌(xīn)粉加入(rù)量是保证净化质量和尽量降低消耗的前提
(2) 溶液的流量。为使锌粉与(yǔ)上清液充分混合,保证锌粉的(de)置换反应能完全进行,节约锌粉(fěn)用量,必须(xū)保持合适的化学反(fǎn)应时间。
若化学(xué)反应时间过短,则置换反应(yīng)不完全,需要耗费大量的锌粉,而且难以保证净化质量,若化学反应时问过长,则影响产量,同时(shí)也容易产生复溶镉(gé)。通过调(diào)节溶液的流量(liàng),可以适当地调节化学(xué)反应时间,所以溶液(yè)的合适流量是(shì)一个重要因素。
2. 对过程(chéng)流量检测的要求
在(zài)净化过程中,要求(qiú)控制的主要(yào)物理量是除杂添加剂锌粉的加入量,由于锌粉的加入量与上清液中各种杂质的(de)含量、反应的温度和溶液的流量(liàng)等各种因素有关,具有很多不确定因素,而(ér)且难以用解析的数学关系式来(lái)完全正确地描(miáo)述这些关系,这给净化过程的优化控制带来了困难。根据净化工艺(yì)流程的特点,对净化过程流量检测与(yǔ)控制提出了下述两个方面的要求。
(1) 锌(xīn)粉(fěn)加(jiā)入量控制。在保证净化后溶液中的(de)各种成分符合要求的前提下,使锌粉的加入量*小,这也是专(zhuān)家控制系统要完成的主(zhǔ)要目标。
(2) 流量调节。根据产量的要求以及化学反应所需(xū)要的时间(jiān)等因素,合理地保持溶(róng)液的(de)流量在一(yī)个(gè)*优的给定值上,从而保证净化过程的工作充分稳定以及物料平衡关系。
解决(jué)净化过程中各种参数的实时在线检测,例(lì)如上清液流量、新液流量(liàng)的检测等,由于溶液呈酸性,含有易结(jié)晶(jīng)物质介质,用常规的检测方法还难以实现。通过实践,选用50P型泥浆(jiāng)管道流量计检测溶液流量,由于其没(méi)有运动部件,加之合理选择内衬材料和电*材(cái)质(zhì),可以有效地抗酸和抗结晶,其(qí)量程可根据工艺情况(kuàng)通过调整内部组态来进行改变(biàn)。
二(èr)、泥(ní)浆管道流量计的应用须注意选型设计、安装维护等关键问题
1. 选型设计
公司以前采用50Hz工频激磁方式的泥浆管道流量计时,零点稳(wěn)定性(xìng)及抗干扰能力差,特别是对含有固体颗粒流体测量更不稳定,常有莫名其妙的跳变输出。使用十年多来,我们发现泥浆流量计不但在制造工艺上(shàng)确保产品经久耐用,而且在设计原理上也有其独到的优势(shì):
(1) 泥浆管(guǎn)道流量计采用的直流低频(pín)矩形波励磁方式(如(rú)图),工作频率大约在20Hz左右。采用交(jiāo)变的直流励磁方(fāng)式,具有很好的零点稳定性,良好的抗干扰和处理噪声的能(néng)力和低(dī)功耗。在此基(jī)础上,还有其**的(de)励磁电压处理模式,进(jìn)一步提高了测量的性能。通常的励磁过程是电(diàn)源(yuán)接通(tōng)以后,产生一个稳定的交变电压,然后在一个周期内,线圈电流逐渐(jiàn)升高,由于存(cún)在电涡流的影响(xiǎng),磁(cí)场的(de)建立时间会(huì)在电涡流衰减以后,因此使得真正测量的(de)时间变得很短。而采用的是过电压的方式,在一个很短的时间(tR)内,施加了一个3倍于正常(cháng)值的电压(yā)后,再恢复到正常(cháng)的供电电(diàn)压,使得线圈电流和磁场能在*短的(de)时间内建立起来,比普通的励磁方式缩短了5倍的时间,从(cóng)而增加了测量的(de)时间,保证了更加准确和稳定的测量。
低频方波励磁是一种比较(jiào)好的励磁方式,目前(qián)已在泥浆管道流量(liàng)计上广泛的应用。概括(kuò)一下(xià),它具有如下优点:能(néng)避免交流磁场的正交电磁干扰消除由分布电容引起的工频(pín)干扰:抑制交流磁场在管壁和流(liú)体内部引起的电涡流排除直流励磁(cí)的*化现象。
直流低频矩形波励磁方式能满足工业对泥浆管道流量计85%以上的应用。对于泥浆和其他非均匀流体,用高功率直流磁场配以增加的测量频率(lǜ)来解决。工作频率提升至50Hz左右(yòu),感应电压的振幅相当高,再配以DSP(数字信号处理)放大器足以克服过程噪声。
用于脉动流和快速灌装工艺的泥浆管(guǎn)道流量计,其励磁线圈(quān)产生低功率但高频(85Hz)的信号,优异的信号处理能滤去(qù)杂乱的噪声。
(2) *小流量信号的获得
泥浆管道流量计的技术参数表明能够测量的(de)*小流量(liàng)(速)是0.01m/s,也就是说泥浆(jiāng)管道流(liú)量计能(néng)在如此小(xiǎo)的流量下(xià)仍能得到流量信号。根据法拉*定律,流(liú)体流过后会产生一定的感应(yīng)电动势,而这个电动(dòng)势,即流量信(xìn)号的强弱和整个流量计电(diàn)路放大器的处理能(néng)力和(hé)抗干扰能力有很大的关系,泥浆(jiāng)管道流量计能够(gòu)产生300V/(m/S)信(xìn)号强度,即(jí)滤波和放大电路能够检测到*低3IJV的信号,因此可以测量*低0.01m/s的(de)流量信号。
(3) 泥浆管道流量计由各种内衬和电*组成的十多种传感器来满足不同工况和测(cè)量介质的需要(yào)。如用PTFE/硬橡胶内衬配以子弹头电*(特制的尖而直流低频(pín)矩形液勖磁壳式(shì)图光滑头日pA日Bt;减少(shǎo)频繁的清洗(xǐ)周期从而减少维修成本)用于含(hán)脂肪的废水一防止脂肪覆盖电*:用聚氨(ān)酯(zhǐ)或天然胶内衬配以碳化(huà)钨涂层电*具有很(hěn)高的耐磨性,可用于浓缩矿浆(细浆体,颗粒尺寸小于0.5mm)的测量:用天然胶内衬配以刷子电*可用于碾磨(mó)过程的原浆体,隧道挖掘机,采砂船开采(cǎi)应用(岩石浆料,颗粒尺寸大于0.5mm)。
(4) 高(gāo)级诊断功能(néng)。*一级:对流量计本(běn)身运行(háng)情况的实时监控,如电*结垢、腐蚀及损坏的判断:磁场线圈的监测,能判断工作环境的好坏及是否过载。*二级:由于有历史数据的存(cún)储和对于趋势(shì)的判断,能判断在线得到的数(shù)据(jù)是否(fǒu)合理,从而使得维修工程(chéng)师根据仪表的实际使用情况来做出是否需要(yào)或何时进行适当的维修的判断。*三(sān)级:用FieldTool这个(gè)软件包就能在计算机上(shàng)知晓以上所有高级诊断功能得出的结论,并做必要的修正(zhèng)而无需下现场进行维护(hù),FieIdTool另外一个非常重要的功能就是可以设(shè)置某些报(bào)警信息利(lì)用”中国(guó)移(yí)动或联通”的短信(xìn)息服务平台传送到手机上(shàng)。
(5) 其他(tā)的技术优势,如E+H公司的泥浆(jiāng)管道流量计(jì)都是四电*的,比(bǐ)一般公司多出了两个电*:接地(dì)电(diàn)*使测量更稳(wěn)定,空管检测电*可**检测所测流体是否满管:电*清洗功能减少现(xiàn)场维护成本:全中文操作(zuò)菜单使调试更容易等。
2. 安装问题
安装场所要求振动小,避免附近有电动机、变压器等(děng)强电源引起的电(diàn)磁干扰。流量计可垂直、水平或倾斜安装,但(dàn)必须保证两电*的中(zhōng)心轴线处于水平状态,运行(háng)时管内充满流体。测量混合相流体时,不(bú)会引起相分离:流体中气泡要少(有少量气泡或泡(pào)状流时,测得的是含有气泡体积的气液固混合(hé)流的体积流量),但气体含量不能增加到形成弹(块)状流。对(duì)磨损大的矿浆(jiāng),应垂直安装,使流体自下而上以保证磨损均匀、固体颗粒不会沉积。
为获得正常测量准确度,流量计前(qián)也需有一定长度(至少5D)的直管段:对中小型管道,为及时清除结垢、结晶等,宜安装旁路管:接地环的安装应保证单独(dú)、良好接地(10Q以下),具有零电位。若用空管检(jiǎn)测必须注意变送器安装方向。
泥浆管道流量计PTFE内衬慎(shèn)用(yòng)于真空(kōng)状态,特别是大的公称直径的内衬在高温真空状态下会永久损坏,而(ér)且真空状态下容易产生气穴或气泡使得测量不(bú)准。
若流(liú)量计安装在管道的顶端就可(kě)能产(chǎn)生气泡,而聚集的气泡就会影响测量(liàng):若流量计安装在向下的敞开管线的上游,气(qì)泡就会大量通过流量计引起测量误差。所以,应尽量把流量计安装在管道的下(xià)游,使之产(chǎn)生足够的背压(yā)来避免产生气穴。
3. 运行与维护
仪表(biǎo)投运前,传感器管内必须充满测量液体(tǐ),通电后在静止状态下作零点调整:投运后,有条(tiáo)件时亦要定期停流检查零点,尤其是易沉淀、易污染电*的测点(diǎn)。测量管内壁(bì)沉(chén)积或结垢层应及时清除.否则(zé)绝缘层会包裹电*,断开电*回路(lù),或(huò)被附着层短路(附着物电导率显著高(gāo)于流体电导率(lǜ)时),或引起管内(nèi)径的(de)变化而产生较大误差:清垢时也(yě)不能用起子等工(gōng)具猛烈铲、刮电*和内衬。
三. 结束语
为很好地解决有色冶炼过程(chéng)中一些介质的流量测量问题,除继续跟踪(zōng)国际新型检测仪表和技术发展动向外,还要研究相(xiàng)关仪表(biǎo)的选(xuǎn)型设计(jì)(适(shì)用性、可靠性、经济性、先进性和准确度(dù)等).并针对(duì)应用过程中出现的各种问(wèn)题进行研(yán)究改进与总结提高,并同(tóng)仪表制造厂家及时沟通.才(cái)能应用好这些新型流量计,让它们真正起到”工业的眼睛”的作用。
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一、净化工艺对(duì)过程流量检(jiǎn)测与控制的要求(qiú)
净化过程是锌湿(shī)法冶炼过程中的重要过程。在浸出过程中(zhōng),大(dà)部分杂质因中和水解作用而从溶液中除去,但仍存在少量cu、ca、co、㈨、As等杂质,这(zhè)些杂质对锌电积有很大危(wēi)害,如降低电流效率、增加电能消耗、影响阴*锌质量和腐蚀阴*等。正是因为这样,经过浸出过程后,中(zhōng)性浸出的上清液还需要经过净化处理后,才能进入电积过程。
1. 影响净化质量的主要因素
在净化过程中,影(yǐng)响(xiǎng)净化质量的因素有很(hěn)多,但以下两个方(fāng)面的因素(sù)是(shì)进行监测控制设计(jì)时必须考虑的(de):
(1) 锌粉的(de)加入量。锌粉是主要的除(chú)杂添加剂.其加入量(liàng)一般采用除cu和cd理(lǐ)论值的(de)3~4倍,若锌粉(fěn)用量过少(shǎo)会影响除Cu和(hé)Cd的质量.因此.合适的(de)锌(xīn)粉加入(rù)量是保证净化质量和尽量降低消耗的前提
(2) 溶液的流量。为使锌粉与(yǔ)上清液充分混合,保证锌粉的(de)置换反应能完全进行,节约锌粉(fěn)用量,必须(xū)保持合适的化学反(fǎn)应时间。
若化学(xué)反应时间过短,则置换反应(yīng)不完全,需要耗费大量的锌粉,而且难以保证净化质量,若化学反应时问过长,则影响产量,同时(shí)也容易产生复溶镉(gé)。通过调(diào)节溶液的流量(liàng),可以适当地调节化学(xué)反应时间,所以溶液(yè)的合适流量是(shì)一个重要因素。
2. 对过程(chéng)流量检测的要求
在(zài)净化过程中,要求(qiú)控制的主要(yào)物理量是除杂添加剂锌粉的加入量,由于锌粉的加入量与上清液中各种杂质的(de)含量、反应的温度和溶液的流量(liàng)等各种因素有关,具有很多不确定因素,而(ér)且难以用解析的数学关系式来(lái)完全正确地描(miáo)述这些关系,这给净化过程的优化控制带来了困难。根据净化工艺(yì)流程的特点,对净化过程流量检测与(yǔ)控制提出了下述两个方面的要求。
(1) 锌(xīn)粉(fěn)加(jiā)入量控制。在保证净化后溶液中的(de)各种成分符合要求的前提下,使锌粉的加入量*小,这也是专(zhuān)家控制系统要完成的主(zhǔ)要目标。
(2) 流量调节。根据产量的要求以及化学反应所需(xū)要的时间(jiān)等因素,合理地保持溶(róng)液的(de)流量在一(yī)个(gè)*优的给定值上,从而保证净化过程的工作充分稳定以及物料平衡关系。
解决(jué)净化过程中各种参数的实时在线检测,例(lì)如上清液流量、新液流量(liàng)的检测等,由于溶液呈酸性,含有易结(jié)晶(jīng)物质介质,用常规的检测方法还难以实现。通过实践,选用50P型泥浆(jiāng)管道流量计检测溶液流量,由于其没(méi)有运动部件,加之合理选择内衬材料和电*材(cái)质(zhì),可以有效地抗酸和抗结晶,其(qí)量程可根据工艺情况(kuàng)通过调整内部组态来进行改变(biàn)。
二(èr)、泥(ní)浆管道流量计的应用须注意选型设计、安装维护等关键问题
1. 选型设计
公司以前采用50Hz工频激磁方式的泥浆管道流量计时,零点稳(wěn)定性(xìng)及抗干扰能力差,特别是对含有固体颗粒流体测量更不稳定,常有莫名其妙的跳变输出。使用十年多来,我们发现泥浆流量计不但在制造工艺上(shàng)确保产品经久耐用,而且在设计原理上也有其独到的优势(shì):
(1) 泥浆管(guǎn)道流量计采用的直流低频(pín)矩形波励磁方式(如(rú)图),工作频率大约在20Hz左右。采用交(jiāo)变的直流励磁方(fāng)式,具有很好的零点稳定性,良好的抗干扰和处理噪声的能(néng)力和低(dī)功耗。在此基(jī)础上,还有其**的(de)励磁电压处理模式,进(jìn)一步提高了测量的性能。通常的励磁过程是电(diàn)源(yuán)接通(tōng)以后,产生一个稳定的交变电压,然后在一个周期内,线圈电流逐渐(jiàn)升高,由于存(cún)在电涡流的影响(xiǎng),磁(cí)场的(de)建立时间会(huì)在电涡流衰减以后,因此使得真正测量的(de)时间变得很短。而采用的是过电压的方式,在一个很短的时间(tR)内,施加了一个3倍于正常(cháng)值的电压(yā)后,再恢复到正常(cháng)的供电电(diàn)压,使得线圈电流和磁场能在*短的(de)时间内建立起来,比普通的励磁方式缩短了5倍的时间,从(cóng)而增加了测量的(de)时间,保证了更加准确和稳定的测量。
低频方波励磁是一种比较(jiào)好的励磁方式,目前(qián)已在泥浆管道流量(liàng)计上广泛的应用。概括(kuò)一下(xià),它具有如下优点:能(néng)避免交流磁场的正交电磁干扰消除由分布电容引起的工频(pín)干扰:抑制交流磁场在管壁和流(liú)体内部引起的电涡流排除直流励磁(cí)的*化现象。
直流低频矩形波励磁方式能满足工业对泥浆管道流量计85%以上的应用。对于泥浆和其他非均匀流体,用高功率直流磁场配以增加的测量频率(lǜ)来解决。工作频率提升至50Hz左右(yòu),感应电压的振幅相当高,再配以DSP(数字信号处理)放大器足以克服过程噪声。
用于脉动流和快速灌装工艺的泥浆管(guǎn)道流量计,其励磁线圈(quān)产生低功率但高频(85Hz)的信号,优异的信号处理能滤去(qù)杂乱的噪声。
(2) *小流量信号的获得
泥浆管道流量计的技术参数表明能够测量的(de)*小流量(liàng)(速)是0.01m/s,也就是说泥浆(jiāng)管道流(liú)量计能(néng)在如此小(xiǎo)的流量下(xià)仍能得到流量信号。根据法拉*定律,流(liú)体流过后会产生一定的感应(yīng)电动势,而这个电动(dòng)势,即流量信(xìn)号的强弱和整个流量计电(diàn)路放大器的处理能(néng)力和(hé)抗干扰能力有很大的关系,泥浆(jiāng)管道流量计能够(gòu)产生300V/(m/S)信(xìn)号强度,即(jí)滤波和放大电路能够检测到*低3IJV的信号,因此可以测量*低0.01m/s的(de)流量信号。
(3) 泥浆管道流量计由各种内衬和电*组成的十多种传感器来满足不同工况和测(cè)量介质的需要(yào)。如用PTFE/硬橡胶内衬配以子弹头电*(特制的尖而直流低频(pín)矩形液勖磁壳式(shì)图光滑头日pA日Bt;减少(shǎo)频繁的清洗(xǐ)周期从而减少维修成本)用于含(hán)脂肪的废水一防止脂肪覆盖电*:用聚氨(ān)酯(zhǐ)或天然胶内衬配以碳化(huà)钨涂层电*具有很(hěn)高的耐磨性,可用于浓缩矿浆(细浆体,颗粒尺寸小于0.5mm)的测量:用天然胶内衬配以刷子电*可用于碾磨(mó)过程的原浆体,隧道挖掘机,采砂船开采(cǎi)应用(岩石浆料,颗粒尺寸大于0.5mm)。
(4) 高(gāo)级诊断功能(néng)。*一级:对流量计本(běn)身运行(háng)情况的实时监控,如电*结垢、腐蚀及损坏的判断:磁场线圈的监测,能判断工作环境的好坏及是否过载。*二级:由于有历史数据的存(cún)储和对于趋势(shì)的判断,能判断在线得到的数(shù)据(jù)是否(fǒu)合理,从而使得维修工程(chéng)师根据仪表的实际使用情况来做出是否需要(yào)或何时进行适当的维修的判断。*三(sān)级:用FieldTool这个(gè)软件包就能在计算机上(shàng)知晓以上所有高级诊断功能得出的结论,并做必要的修正(zhèng)而无需下现场进行维护(hù),FieIdTool另外一个非常重要的功能就是可以设(shè)置某些报(bào)警信息利(lì)用”中国(guó)移(yí)动或联通”的短信(xìn)息服务平台传送到手机上(shàng)。
(5) 其他(tā)的技术优势,如E+H公司的泥浆(jiāng)管道流量计(jì)都是四电*的,比(bǐ)一般公司多出了两个电*:接地(dì)电(diàn)*使测量更稳(wěn)定,空管检测电*可**检测所测流体是否满管:电*清洗功能减少现(xiàn)场维护成本:全中文操作(zuò)菜单使调试更容易等。
2. 安装问题
安装场所要求振动小,避免附近有电动机、变压器等(děng)强电源引起的电(diàn)磁干扰。流量计可垂直、水平或倾斜安装,但(dàn)必须保证两电*的中(zhōng)心轴线处于水平状态,运行(háng)时管内充满流体。测量混合相流体时,不(bú)会引起相分离:流体中气泡要少(有少量气泡或泡(pào)状流时,测得的是含有气泡体积的气液固混合(hé)流的体积流量),但气体含量不能增加到形成弹(块)状流。对(duì)磨损大的矿浆(jiāng),应垂直安装,使流体自下而上以保证磨损均匀、固体颗粒不会沉积。
为获得正常测量准确度,流量计前(qián)也需有一定长度(至少5D)的直管段:对中小型管道,为及时清除结垢、结晶等,宜安装旁路管:接地环的安装应保证单独(dú)、良好接地(10Q以下),具有零电位。若用空管检(jiǎn)测必须注意变送器安装方向。
泥浆管道流量计PTFE内衬慎(shèn)用(yòng)于真空(kōng)状态,特别是大的公称直径的内衬在高温真空状态下会永久损坏,而(ér)且真空状态下容易产生气穴或气泡使得测量不(bú)准。
若流(liú)量计安装在管道的顶端就可(kě)能产(chǎn)生气泡,而聚集的气泡就会影响测量(liàng):若流量计安装在向下的敞开管线的上游,气(qì)泡就会大量通过流量计引起测量误差。所以,应尽量把流量计安装在管道的下(xià)游,使之产(chǎn)生足够的背压(yā)来避免产生气穴。
3. 运行与维护
仪表(biǎo)投运前,传感器管内必须充满测量液体(tǐ),通电后在静止状态下作零点调整:投运后,有条(tiáo)件时亦要定期停流检查零点,尤其是易沉淀、易污染电*的测点(diǎn)。测量管内壁(bì)沉(chén)积或结垢层应及时清除.否则(zé)绝缘层会包裹电*,断开电*回路(lù),或(huò)被附着层短路(附着物电导率显著高(gāo)于流体电导率(lǜ)时),或引起管内(nèi)径的(de)变化而产生较大误差:清垢时也(yě)不能用起子等工(gōng)具猛烈铲、刮电*和内衬。
三. 结束语
为很好地解决有色冶炼过程(chéng)中一些介质的流量测量问题,除继续跟踪(zōng)国际新型检测仪表和技术发展动向外,还要研究相(xiàng)关仪表(biǎo)的选(xuǎn)型设计(jì)(适(shì)用性、可靠性、经济性、先进性和准确度(dù)等).并针对(duì)应用过程中出现的各种问(wèn)题进行研(yán)究改进与总结提高,并同(tóng)仪表制造厂家及时沟通.才(cái)能应用好这些新型流量计,让它们真正起到”工业的眼睛”的作用。
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