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电磁流量计在湿法炼锌过程中的选型安装和维护

发布时间:2018-05-07
 

湿法炼锌过程中以浸出与净化过程的工艺最复杂,它给自动与测量控制所带来的问题也较多,如介质成分复杂、有结晶和结垢物,由于有色冶炼过程环境恶劣(多尘、酸雾、高温),被测介质又大多存在强腐蚀、易结晶、脏污,非均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少的手段。
一、净化工艺对过程流量检测与控制的要求
净化过程是锌湿法冶炼过程中的重要过程。在浸出过程中,大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,这些杂质对锌电积有很大危害,如降低电流效率、增加电能消耗、影响阴极锌质量和腐蚀阴极等。正是因为这样,经过浸出过程后,中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,影响净化质量的因素有很多,但以下两个方面的因素是进行监测控制设计时必须考虑的:
(1)锌粉的加入量。锌粉是主要的除杂添加剂.其加入量一般采用除cu和cd理论值的3~4倍,若锌粉用量过少会影响除Cu和Cd的质量.因此.合适的锌粉加入量是保证净化质量和尽量降低消耗的前提
(2)溶液的流量。为使锌粉与上清液充分混合,保证锌粉的置换反应能完全进行,节约锌粉用量,必须保持合适的化学反应时间。
若化学反应时间过短,则置换反应不完全,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,同时也容易产生复溶镉。通过调节溶液的流量,可以适当地调节化学反应时间,所以溶液的合适流量是一个重要因素。
2.对过程流量检测的要求
在净化过程中,要求控制的主要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含量、反应的温度和溶液的流量等各种因素有关,具有很多不确定因素,而且难以用解析的数学关系式来完全正确地描述这些关系,这给净化过程的优化控制带来了困难。根据净化工艺流程的特点,对净化过程流量检测与控制提出了下述两个方面的要求。
(1)锌粉加入量控制。在保证净化后溶液中的各种成分符合要求的前提下,使锌粉的加入量最小,这也是专家控制系统要完成的主要目标。
(2)流量调节。根据产量的要求以及化学反应所需要的时间等因素,合理地保持溶液的流量在一个最优的给定值上,从而保证净化过程的工作充分稳定以及物料平衡关系。
解决净化过程中各种参数的实时在线检测,例如上清液流量、新液流量的检测等,由于溶液呈酸性,含有易结晶物质介质,用常规的检测方法还难以实现。通过实践,选用50P型电磁流量计检测溶液流量,由于其没有运动部件,加之合理选择内衬材料和电极材质,可以有效地抗酸和抗结晶,其量程可根据工艺情况通过调整内部组态来进行改变。
二、电磁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工频激磁方式的电磁流量计时,零点稳定性及抗干扰能力差,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,我们发现电磁流量计不但在制造工艺上确保产品经久耐用,而且在设计原理上也有其独到的优势:
(1)电磁流量计采用的直流低频矩形波励磁方式(如图),工作频率大约在20Hz左右。采用交变的直流励磁方式,具有很好的零点稳定性,良好的抗干扰和处理噪声的能力和低功耗。在此基础上,还有其专利的励磁电压处理模式,进一步提高了测量的性能。通常的励磁过程是电源接通以后,产生一个稳定的交变电压,然后在一个周期内,线圈电流逐渐升高,由于存在电涡流的影响,磁场的建立时间会在电涡流衰减以后,因此使得真正测量的时间变得很短。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倍于正常值的电压后,再恢复到正常的供电电压,使得线圈电流和磁场能在最短的时间内建立起来,比普通的励磁方式缩短了5倍的时间,从而增加了测量的时间,保证了更加准确和稳定的测量。
低频方波励磁是一种比较好的励磁方式,目前已在电磁流量计上广泛的应用。概括一下,它具有如下优点:能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干扰:抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流排除直流励磁的极化现象。
直流低频矩形波励磁方式能满足工业对电磁流量计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来解决。工作频率提升至50Hz左右,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电磁流量计,其励磁线圈产生低功率但高频(85Hz)的信号,优异的信号处理能滤去杂乱的噪声。
(2)最小流量信号的获得
电磁流量计的技术参数表明能够测量的最小流量(速)是0.01m/s,也就是说电磁流量计能在如此小的流量下仍能得到流量信号。根据法拉第定律,流体流过后会产生一定的感应电动势,而这个电动势,即流量信号的强弱和整个流量计电路放大器的处理能力和抗干扰能力有很大的关系,电磁流量计能够产生300V/(m/S)信号强度,即滤波和放大电路能够检测到最低3IJV的信号,因此可以测量最低0.01m/s的流量信号。
(3)电磁流量计由各种内衬和电极组成的十多种传感器来满足不同工况和测量介质的需要。如用PTFE/硬橡胶内衬配以子弹头电极(特制的尖而直流低频矩形液勖磁壳式图光滑头日pA日Bt;减少频繁的清洗周期从而减少维修成本)用于含脂肪的废水一防止脂肪覆盖电极:用聚氨酯或天然胶内衬配以碳化钨涂层电极具有很高的耐磨性,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极可用于碾磨过程的原浆体,隧道挖掘机,采砂船开采应用(岩石浆料,颗粒尺寸大于0.5mm)。
(4)高级诊断功能。第一级:对流量计本身运行情况的实时监控,如电极结垢、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。第二级:由于有历史数据的存储和对于趋势的判断,能判断在线得到的数据是否合理,从而使得维修工程师根据仪表的实际使用情况来做出是否需要或何时进行适当的维修的判断。第三级:用FieldTool这个软件包就能在计算机上知晓以上所有高级诊断功能得出的结论,并做必要的修正而无需下现场进行维护,FieIdTool另外一个非常重要的功能就是可以设置某些报警信息利用”中国移动或联通”的短信息服务平台传送到手机上。
(5)其他的技术优势,如E+H公司的电磁流量计都是四电极的,比一般公司多出了两个电极:接地电极使测量更稳定,空管检测电极可随时检测所测流体是否满管:电极清洗功能减少现场维护成本:全中文操作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、变压器等强电源引起的电磁干扰。流量计可垂直、水平或倾斜安装,但必须保证两电极的中心轴线处于水平状态,运行时管内充满流体。测量混合相流体时,不会引起相分离:流体中气泡要少(有少量气泡或泡状流时,测得的是含有气泡体积的气液固混合流的体积流量),但气体含量不能增加到形成弹(块)状流。对磨损大的矿浆,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、良好接地(10Q以下),具有零电位。若用空管检测必须注意变送器安装方向。
电磁流量计PTFE内衬慎用于真空状态,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,而且真空状态下容易产生气穴或气泡使得测量不准。
若流量计安装在管道的顶端就可能产生气泡,而聚集的气泡就会影响测量:若流量计安装在向下的敞开管线的上游,气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游,使之产生足够的背压来避免产生气穴。
3.运行与维护
仪表投运前,传感器管内必须充满测量液体,通电后在静止状态下作零点调整:投运后,有条件时亦要定期停流检查零点,尤其是易沉淀、易污染电极的测点。测量管内壁沉积或结垢层应及时清除.否则绝缘层会包裹电极,断开电极回路,或被附着层短路(附着物电导率显著高于流体电导率时),或引起管内径的变化而产生较大误差:清垢时也不能用起子等工具猛烈铲、刮电极和内衬。
三.结束语
为很好地解决有色冶炼过程中一些介质的流量测量问题,除继续跟踪国际新型检测仪表和技术发展动向外,还要研究相关仪表的选型设计(适用性、可靠性、经济性、先进性和准确度等).并针对应用过程中出现的各种问题进行研究改进与总结提高,并同仪表制造厂家及时沟通.才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。