涡街流量计量表在氧化铝生产蒸汽计量中的应用分析

摘要：涡街流量计的工作原理、选型注意事项及安装要求，分析涡街流量计在氧化铝生产蒸汽计量使用过程中的常见问题及相应对策。

拜耳法生产氧化铝过程中，蒸汽是氧化铝企业运行中的重要能源，用于加热苛性钠溶液与铝土矿石，同时也用于加热浓缩分解后的母液。据统计蒸汽消耗占氧化铝能源成本的40%~60%。对于氧化铝企业，蒸汽消耗成为企业成本的重要组成部分，在氧化铝企业的发展和生存中起着决定性因素。

1 氧化铝生产中蒸汽消耗分布及目前的现状在拜耳法氧化铝生产中，工艺综合能耗主要由蒸汽、电力、水、压缩空气和燃料组成，其中蒸汽是氧化铝生产的主要能源消耗指标之一，汽耗的高低直接反映这个企业的生产管理和驾驭生产的能力。以某一氧化铝为例，工艺综合能耗约15.72GJ/t-Al2O3，蒸汽约占42%，其中蒸汽由高压蒸汽和低压蒸汽两部分组成。表1为某氧化铝企业高低压蒸汽消耗点。

以表1为例，氧化铝企业蒸汽需要计量点一般在8~10个，用汽量从3.5~206t/h不等，温度和压力也不尽相同。

目前，在氧化铝企业蒸汽计量仪表通常采用两大类，一类是基于伯努力方程原理的，如差压孔板﹑音速喷嘴、阿牛巴、德尔塔巴、平衡式等，在这类仪表中，又以差压孔板、阿牛巴、德尔塔巴占比较多；另一类是基于线性连续方程原理的，如涡流量计、质量流量计，由于质量流量计价格昂贵，且高温状态下精度丧失，故而又多以涡流量计计量为主。

基于伯努力方程原理的蒸汽计量仪表，其流量计量方程式为（1）：

公式（1）说明，一方面由于方程式中存在着介质蒸汽的密度ρf，因此，计量仪表的标定在氧化铝企业中是个很麻烦而且往往不准确的，一般生产厂大都采用水标定，这种方法标定出来的精度，不代表测量蒸汽的精度。另一方面由于方程式（1）中还有一个气体的膨胀系数τ，对于不同的蒸汽，不同的压力，不同的温度条件下的膨胀系数都不尽相同，因此，即使用压缩空气进行标定出来的精度也不代表测量蒸汽的精度。

2、涡街流量计工作原理

3 氧化铝生产中蒸汽计量设计选型

以表1为例，氧化铝企业蒸汽需要计量点在8~10个左右，且一般均为过热蒸汽，数学模式为二元函数，因此,设计时需要考虑压力、温度双补偿。

3.1 工艺参数的选择

设计选型时要考虑的因素包括：流量参数范围、压力参数范围、温度参数范围，以流量选通径。同时遵循如下原则：

（1）zui高压力情况下考虑zui小流量是否在该通径的工作范围之内；

（2）zui低压力情况下考虑zui大流量是否超出该通径的工作范围之内；

另外，zui高温度对应脉冲输出时应考虑发生体宽度的膨胀系数，工况温度条件下的流量系数Kt：

其中：

T为工况温度；K为标准流量系数（一般在仪表铭牌上）。

3.2 通径的选择

设计选型时，考虑到减少压力损失，在进行蒸汽计量时，对流量下限有一定要求，要根据蒸汽流量的大小来选取流量计的通径，而不能根据原管道内径来选取流量计通径。