近年來，我國化工行業(yè)中采用離子膜法制堿工藝發(fā)展很快，前幾年該裝置大多為全套進(jìn)口，包括在線的各種儀表。現(xiàn)在從設(shè)備到儀表逐漸國產(chǎn)化，這樣既能保證質(zhì)量，同時可以節(jié)約大量外匯。

離子膜法制堿工藝，陰極、陽極兩條管道中被測量的介質(zhì)均為既不均勻、比例又不固定的氣、液雙相介質(zhì)。使用常規(guī)型浮子流量計，工作不正常，指針總在擺動，無法讀數(shù)；輸出電流信號也不穩(wěn)定，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的工藝流程調(diào)節(jié)與控制目標(biāo)等，以至影響正常生產(chǎn)。

浮子流量計的工作原理之一是浮力定律，也就是與被測介質(zhì)的密度有關(guān)，密度不穩(wěn)定時浮子就會跳動。目前各種常規(guī)流量計都不適用于氣、液雙相介質(zhì)，而工藝過程的鹽液及堿液流量必須加以測量和控制，即必須安裝流量計。因此，選用一種可用的流量計或?qū)ΜF(xiàn)有的某種流量計進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計以滿足此特定工況測量要求就非常重要。

一、確定方案

實(shí)施方案的選擇與確定至少要滿足以下3點(diǎn)：

1.流量計的接液零部件必須能承受陰、陽兩極管道中含氯氣鹽液及堿液的強(qiáng)烈氧化和腐蝕；

2.安裝連接尺寸盡量與原流量計相同，以減少工作量；

3.流量計自身能有效地緩沖和減少由隨機(jī)產(chǎn)生氣體帶來的劇烈波動，達(dá)到可視為穩(wěn)定值的讀數(shù)，并且輸出電流信號波動滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。

按上述要求對電磁流量計、渦輪流量計、渦街流量計、浮子流量計與差壓式流量計等進(jìn)行分析、比較后認(rèn)為，只有對金屬管浮子流量計進(jìn)行必要的改進(jìn)才是可行的和*佳的方案。

二、特殊設(shè)計的實(shí)施

該浮子流量計應(yīng)實(shí)施3項改進(jìn)設(shè)計。

1.耐腐蝕材料選擇和防腐措施

查閱金屬材料手冊并結(jié)合現(xiàn)場其它設(shè)備材料的應(yīng)用實(shí)際，陽極管道中的介質(zhì)為含氯氣的鹽液，傳感器中所有與介質(zhì)接觸的零件均采用鈦（Ti）材制造，兩法蘭密封面及殼體與導(dǎo)管組件密封面均進(jìn)行涂鈀處理。

整個傳感器具有良好的抗氧化及耐腐蝕性能。而陰極管道中的介質(zhì)為堿液和氫氣及氯氣等，傳感器中所有與介質(zhì)接觸的零件均采用不銹鋼（SUS316L）材質(zhì)制造，整個傳感器具有良好的耐腐蝕性能。經(jīng)使用證明是可行的。

2.連接尺寸與安裝方式

由于用戶的原有流量計為水平安裝，這與常規(guī)浮子流量計垂直安裝、流體自下而上的流向完全不同，因此必須將其設(shè)計成（水）平進(jìn)（水）平出結(jié)構(gòu)。    

3.*大限度地保證工作條件下流量計的穩(wěn)定

就流量計自身而言，克服波動（不論是外部還是內(nèi)部原因所致）的常用而有效的措施是加裝阻尼器。阻尼器一般分為機(jī)械式和電（磁）式，顯然對浮子流量計應(yīng)首先考慮選用前者。

4.阻尼器的選擇

按阻尼介質(zhì)不同又分為液體阻尼器和氣體阻尼器。

由于本應(yīng)用對象中已產(chǎn)生和存在著氣體且浮子波動幅度不十分劇烈，所以可采用活塞式氣體阻尼器。另外，就阻尼器的結(jié)構(gòu)位置而言可置于傳感器上也可置于轉(zhuǎn)換器上，但由于后者須對轉(zhuǎn)換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)做相當(dāng)大的改動，工作量、試驗(yàn)量都很大。因此，確定選用前者。應(yīng)當(dāng)說明，帶有液體阻尼器的浮子流量計已有過設(shè)計和應(yīng)用的報道，但尚無采用氣體阻尼器的金屬管浮子流量計信息。 

5.阻尼器的設(shè)計

設(shè)計阻尼器必須了解和確定下列數(shù)據(jù)：

波動幅度與頻率：經(jīng)在現(xiàn)場幾小時觀測統(tǒng)計未裝阻尼器的流量計的波動幅度約為15%～25%，（士7.5%～士12%）；頻率約為180～350次/min。

（1）要求阻尼效果：波動幅度應(yīng)不大于士2%；頻率約不大于50～90次/min。當(dāng)然，由于沒有適當(dāng)?shù)膬x器進(jìn)行定量檢測，所以阻尼的*終效果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，一定程度上還應(yīng)通過實(shí)際應(yīng)用由現(xiàn)場技術(shù)和操作人員判斷和認(rèn)定。

（2）依照上述實(shí)際工況和阻尼目標(biāo)，兼顧該浮子流量計結(jié)構(gòu)尺寸、鈦材管料規(guī)格等，求出阻尼系數(shù)之后，初步確定阻尼器結(jié)構(gòu)及尺寸。而決定阻尼效果的阻尼室與阻尼體之間間隙的*佳尺寸必須經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)后才能確定。

經(jīng)過試驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)與應(yīng)用，效果良好，這一設(shè)計達(dá)到了預(yù)期效果。經(jīng)使用一直很穩(wěn)定，這就初步解決了氣、液兩相流流量測量的難題。

因此可以認(rèn)為，這種帶有阻尼器并由特種材質(zhì)制造的浮子流量計是一種解決類似雙相流流量測量的可行方法之一，完全可以用于離子膜燒堿工藝過程中。