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氧化鋁料位測量神器——計為振棒料位開關(guān)
要回答上述問題,我們要先從氧化鋁料位測量的流程說起。數(shù)十年來,經(jīng)過研發(fā)人員的刻苦鉆研,氧化鋁行業(yè)的工藝和技術(shù)的發(fā)展可謂突飛猛進,日新月異。目前,冰晶石—氧化鋁融鹽電解法是電解氧化鋁行業(yè)所采用的主要生產(chǎn)工藝。其以熔融冰晶石作為溶劑,氧化鋁作為溶質(zhì),以碳素體作為陽極,鋁液作為陰極,通入強大的直流電后,在950~970℃的高溫下,在電解槽內(nèi)的兩極上進行電化學反應,即電解。電解氧化鋁的具體生產(chǎn)流程圖如圖1所示:
圖1 電解氧化鋁流程圖
電解氧化鋁時,電解槽上方的氧化鋁料倉需要進行料位監(jiān)控。當料位達到高位時,需要給控制室一個報警信號,從而對鼓風機進行控制,達到自動化生產(chǎn)的目的。但是氧化鋁料位測量對于國內(nèi)氧化鋁廠家來說一直都是一大痛點。不少用戶反饋其試用過的阻旋料位開關(guān)、射頻導納料位開關(guān)、音叉料位開關(guān)、單棒料位開關(guān)、光電開關(guān)等料位測量儀表,均不能穩(wěn)定可靠的測量,其在測量中的具體表現(xiàn)如下表所示:
氧化鋁行業(yè)不同料位開關(guān)應用情況一覽表
料位開關(guān)種類 |
常見故障現(xiàn)象 |
阻旋料位開關(guān) |
1.葉片易被砸變形;2.加長管已被砸彎;3.經(jīng)常誤報警;4.使用壽命極短 |
射頻導納料位開關(guān) |
1.探頭被砸變形;2.誤報警;3.測量不準確 |
音叉料位開關(guān) |
1.叉體間易夾料;2.叉體被砸變形;3.誤報警 |
單棒振棒料位開關(guān) |
1.探頭易被砸彎;2.誤報警 |
光電開關(guān) |
在強磁場情況下無法使用 |
經(jīng)過分析,造成上述料位開關(guān)無法正常使用的原因主要是氧化鋁行業(yè)的特殊性,對料位開關(guān)的要求極高所致,具體原因有以下幾點:
1.氧化鋁比重較大
氧化鋁是一種高硬度的化合物,其比重為3.97g/cm3,如此高比重的物料對于容器儲罐、接觸式料位開關(guān)的沖擊非常巨大,致使料位開關(guān)被砸彎變形的現(xiàn)象屢屢發(fā)生。
2.現(xiàn)場磁場較強
由于電解氧化鋁是通過強大的電流在電解槽內(nèi)發(fā)生化學反應而成,現(xiàn)場的強磁場對儀表類的要求極高。
3.生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境溫度較高
由于電解氧化鋁生產(chǎn)的環(huán)境溫度較高,而國內(nèi)大部分廠家儀表的環(huán)境溫度范圍僅為40~60℃,在稍微高的環(huán)境溫度下不能可靠工作。
4.現(xiàn)場安裝條件苛刻
由于氧化鋁比重較大,氣力輸送過程中會產(chǎn)生較大的沖擊力,如果安裝位置選擇不好,那么料位開關(guān)的探頭非常容易因撞擊而受損,故選擇料位開關(guān)的安裝位置非常關(guān)鍵。一般來講,應避開氧化鋁的主氣流方向,在側(cè)面選擇撞擊方向小、但又可以檢測到物料的位置進行安裝。
正是由于現(xiàn)場工況復雜,氧化鋁廠家使用的料位開關(guān)不是出現(xiàn)誤報警,就是儀表一到現(xiàn)場就被磁化從而出現(xiàn)死機無法工作等故障,使各生產(chǎn)廠家頗為苦惱。為實現(xiàn)氧化鋁料位測量,各廠家急需一款性能穩(wěn)定、可靠性高的料位測量產(chǎn)品。
不堪困擾,山東一家大型氧化鋁集團決定委托石油化工學院,希望依靠教授的專業(yè)經(jīng)驗,協(xié)助其攻破該難題。就在該學院團隊一籌莫展之際,在其他行業(yè)擁有上佳表現(xiàn)和良好口碑的計為Tube-11振棒料位開關(guān)引起了他們的注意。
在綜合對比眾多廠家不同類型的料位開關(guān)產(chǎn)品后,該團隊人員聯(lián)系到計為自動化。經(jīng)過雙方多次溝通、試驗,并在計為自動化技術(shù)工程師與該學院教授團隊的共同努力下,克服了安裝位置苛刻、現(xiàn)場磁場較強、現(xiàn)場環(huán)境溫度較高等重重困難,使得計為Tube-11振棒料位開關(guān)成功應用在該集團氧化鋁料倉的料位測量中(現(xiàn)場應用情況如圖2所示)。計為Tube-11振棒料位開關(guān)使用至今,很少發(fā)生被砸彎,從未出現(xiàn)過誤報警現(xiàn)象,其可靠的性能和過硬的質(zhì)量,遠超業(yè)主預期,令用戶贊不絕口。
圖2 現(xiàn)場圖片
相比其它料位開關(guān),計為Tube-11振棒料位開關(guān)為何有如此不俗的表現(xiàn)呢?
這是因為,Tube-11振棒料位開關(guān)作為計為自動化自主研發(fā)的國內(nèi)首款基于雙管設計的振棒料位開關(guān),其振動探頭采用獨特的內(nèi)外嵌套設置的雙管設計,通過內(nèi)外振動管的諧振頻率調(diào)節(jié)到完全一致,使得產(chǎn)品具有極高的檢測靈敏度和可靠性,最低測量密度可達0.02g/cm3。與其他料位開關(guān)相比,計為Tube-11振棒料位開關(guān)具有如下特點和優(yōu)點:
1.內(nèi)外雙管探頭設計,國內(nèi)首創(chuàng),極大地提高了抗掛料能力;
2.探頭采用一體式結(jié)構(gòu),所用不銹鋼壁厚較厚,加長管的直徑較大,抗沖擊、不易砸彎變形;
3.耐高溫設計,最高可達250℃。有些元器件采用汽車級標準設計,環(huán)境溫度可達80℃,大大提高了儀表在高溫現(xiàn)場下應用的可靠性;
4.大量采用低溫漂、高精度電子元器件,在電路和軟件設計上按SIL認證要求加強可靠性設計;
5.電路部分模塊化設計,并且用灌封膠封裝;
6.按照SIL認證要求設計的軟件,具有多種自動檢測、自動診斷、自我修復等功能,能夠準確定位故障信息,提高故障檢測效率,并能自行修復一般故障;
7.在強磁場環(huán)境下,依然能夠穩(wěn)定工作。
圖3 計為Tube-11振棒料位開關(guān)及探頭剖面圖
正是由于計為Tube-11振棒料位開關(guān)所具有的一系列特點和優(yōu)點,使得計為Tube-11振棒料位開關(guān)成為目前用于氧化鋁檢測的一款可靠性極高、產(chǎn)品性能媲美進口產(chǎn)品的料位開關(guān),成功解決了長期以來困擾氧化鋁行業(yè)料位測量控制的難題,備受氧化鋁公司的青睞和認可。
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