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淺析測量氣相法二氧化硅料位開關(guān)的選用

　　氣相法二氧化硅（國內(nèi)俗稱氣相法白炭黑）作為重要的納米級無機(jī)化工原料，具有比重輕、粒徑小、比表面積大，以及吸附、吸濕性能較強(qiáng)的特點(diǎn)，廣泛用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、化妝品、硅橡膠等行業(yè)領(lǐng)域，起著補(bǔ)強(qiáng)、增稠、觸變、消光等作用。例如在化肥中添加氣相法二氧化硅，正是利用其較強(qiáng)的吸附和吸濕性，起到抗結(jié)塊作用，從而促進(jìn)肥料粉體的自由流動(dòng)，便于化肥的運(yùn)輸和儲存，防止受潮。
　　一、生產(chǎn)工藝流程
　　氣相法二氧化硅是甲基三氯硅烷經(jīng)氣相法氫氧焰高溫水解生成的超細(xì)二氧化硅粉末，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示：

CH3SiCl3+3O2+2H2=SiO2+3HCl+CO2+2H2O

　　在該工藝流程的貯存環(huán)節(jié)，為了避免氣相法二氧化硅發(fā)生溢罐，造成環(huán)境污染和生產(chǎn)浪費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)，一般要在罐體上加裝料位開關(guān)，以對物料進(jìn)行測量和控制。

　　二、氣相法二氧化硅料位測量難點(diǎn)
　　但由于氣相法二氧化硅比重較輕，大約在0.01～0.03g/cm3之間，而且其介電常數(shù)偏低，對其的料位測量一直是行業(yè)中的難點(diǎn)。成型后的氣相法二氧化硅通常存儲在高度接近十米的立式料倉內(nèi)。為了避免物料壓實(shí)、以及能對吸附在氣相法二氧化硅表面的Cl-進(jìn)行調(diào)節(jié)從而控制成品物料的PH值變化，通常會在料倉底部填充氮?dú)狻Ｕ沁@一材質(zhì)和工藝特點(diǎn)使得物料在存儲過程中一直處于翻騰狀態(tài)，導(dǎo)致料倉內(nèi)伴隨大量的揚(yáng)塵。為了滿足環(huán)保要求，保證安全生產(chǎn)，避免發(fā)生懸浮狀的氣相法二氧化硅發(fā)生溢罐外逸污染空氣的風(fēng)險(xiǎn)，對其料位進(jìn)行可靠控制就顯得頗為重要，而選擇何種料位開關(guān)對其測量一直是業(yè)內(nèi)難題。
　　三、料位開關(guān)選型
　　料位開關(guān)的種類眾多，比較常用的有阻旋式料位開關(guān)、電容式料位開關(guān)、射頻導(dǎo)納式料位開關(guān)、振動(dòng)式料位開關(guān)。其中振動(dòng)式料位開關(guān)又可以細(xì)分為振棒料位開關(guān)和音叉料位開關(guān)，能夠用于顆粒和粉末狀固體料位的測量。阻旋料位開關(guān)通過電機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，葉片接觸到物料，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，微動(dòng)開關(guān)發(fā)出開關(guān)信號。由于氣相法二氧化硅比重過小，難以改變電機(jī)的工作狀態(tài)，無法用于此物料的測量。而電容式和射頻導(dǎo)納料位開關(guān)是通過測量容器內(nèi)電容值的變化實(shí)現(xiàn)料位測量的，但由于氣相法二氧化硅的介電常數(shù)過低，實(shí)際測量中無法應(yīng)用此類電容變化傳感式料位開關(guān)。顯然，該工況要求必須在能夠可靠測量超低密度粉末、非電容傳感方式的料位開關(guān)中進(jìn)行選擇。
　　經(jīng)多方面對比，適應(yīng)超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關(guān)完全可以勝任此特殊工況的料位測量。適應(yīng)超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關(guān)的叉體必須經(jīng)過精密調(diào)諧，使兩個(gè)叉體振動(dòng)特性完全對稱，兩個(gè)叉體實(shí)現(xiàn)完全共振，此時(shí)叉體具有諧振狀態(tài)被破壞的最高靈敏度，從而實(shí)現(xiàn)對超低密度粉末的料位測量。音叉料位開關(guān)采用的是感知叉體諧振是否被破壞的傳感原理，叉體振動(dòng)通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)，與物料的介電常數(shù)無關(guān)。事實(shí)上，叉體經(jīng)過精密調(diào)諧，適應(yīng)超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關(guān)，就是專為解決類似氣相法二氧化硅這種超低密度、介電常數(shù)較低的粉末或細(xì)小顆粒物料測量而設(shè)計(jì)的。
　　近期，計(jì)為Fork-11音叉料位開關(guān)已經(jīng)成功應(yīng)用到國內(nèi)多個(gè)氣相法二氧化硅料位測量項(xiàng)目。Fork-11音叉料位開關(guān)采用寬薄的大叉體結(jié)構(gòu)，出廠前經(jīng)過嚴(yán)格精密調(diào)諧，并且根據(jù)不同的物料比重進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，最低可測密度低達(dá)8g/l(0.008g/cm3)。
　　在與用戶技術(shù)交流過程中，用戶擔(dān)心，若物料上方大面積的懸浮狀態(tài)的氣相法二氧化硅吸附在高靈敏度的叉體上是否影響其測量呢？這種擔(dān)心是沒有必要的。因?yàn)槭聦?shí)上，計(jì)為Fork-11音叉料位開關(guān)的叉體經(jīng)過精密調(diào)諧后，具有很大的抗掛料冗余，只要不“結(jié)疤”就不會對其測量產(chǎn)生影響。若在特殊工況中，長期超強(qiáng)黏附可能出現(xiàn)“結(jié)疤”現(xiàn)象時(shí)，建議在罐體內(nèi)加一路氣源（氮?dú)猓┻M(jìn)行來料前的吹掃，就可以徹底解決這種隱患。

　　計(jì)為自動(dòng)化專注于過程自動(dòng)化儀表行業(yè)，提供專業(yè)的物位儀表測量解決方案，為用戶解決物位測量難題，提供可靠性媲美于進(jìn)口產(chǎn)品的高性價(jià)比物位測量設(shè)備,其可靠性經(jīng)受了各種復(fù)雜工況的考驗(yàn)，也受到越來越多用戶的認(rèn)可和信賴。

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