生產氧化鋁中使用壓力變送器進行密度檢測案例分享

氧化鋁是一種無機物，化學式Al2O3，是一種高硬度的化合物，熔點為2054℃，沸點為2980℃，在高溫下可電離的離子晶體，常用于制造耐火材料。

因其特殊性質，在氧化鋁的生產過程中對密度的檢測是更加重要的，而這種需求往往集中在測量過程漿液的密度。氧化鋁生產中漿液都有較為一致的特點，即存在容易結晶、溫度高、液體混合固體顆粒雜質等特點，因此，基于質量和密度測量原理的傳感器都無法在實際生產中得到較好的結果。所以長時間以來人工取樣在實驗室檢測和同位素實時密度檢測都是檢測氧化鋁過程介質密度的主要手段。但隨著生產規模的擴大，手動檢測密度的問題暴露地愈發明顯，檢測時間長、檢測有滯后性、占用人力資源等缺點，而同位素密度檢測的手段也因為原理性的問題，僅在每次設備維護后密度計重新標定的一段極短的時間內有效，一旦運行時間過長，物料將在罐壁上凝固導致檢測的密度偏差越來越大。還有現場人員的安全和管理問題等……

這一切都迫使氧化鋁生產業內開始尋求一種徹底有效的自動化的解決方案。

這種新型的密度測量方式便是基于差壓式壓力變送器實現的，想要理解差壓變送器的工作原理，可以看這篇文章：壓力變送器原理

以下我們將對比原來的同位素密度計和壓力變送器的應用差異以具體對問題進行分析。

首先同位素密度計的工作原理及在氧化鋁生產中的應用由輻射源產生的伽馬射線通過管中的被測量介質，其中的一部分放射線被介質散射吸收，剩下的部分放射線由管的相反側的檢測器接收，介質吸收多少放射線，被測量介質的密度和指數吸收收嗎？同位素密度計實施了非接觸式檢查，設備運行初期管道內還沒有發生損傷。此時，同位素密度計正在生產中。但是，由于氧化鋁生產的特殊性和復雜性，生產的波動和指標的波動是不可避免的，所以一些物質的沉積、結晶、二次反應等情況會在管道、溝壁上形成結晶。

曾經技術人員也試想過通過軟件模擬來消除對結晶狀況檢查的影響，但影響結晶速度的不僅僅是簡單的時間因素，還需要知道材料成分的變化、流量的大小、溫度的變化、二次反應等因素才能對結晶速度進行較為精確的模擬，但如此一來需要測量的參數反而增多，頗有些南轅北轍的意味在里面。因此，通過軟件的模擬修正測量結果的方法最終被廢棄，沒能解決這個長期慣有的問題。在此期間，反而是操作人員的水平提升暫時性彌補了這一不足，有經驗的工作人員還是可以通過實時密度變化來推測物質密度的變化，從而根據經驗避免一些生產事故的發生。通過操作人員的水平提升工藝水平這也是同位素密度計在氧化鋁生產中的應用狀況不理想的最主要原因。而且，操作者推斷的只是順勢而為，具體情況需要去現場采樣品確認驗證。這樣做的話，實時檢查又沒有意義了，生產中的自動化控制方案不能自動控制，只能手動控制，在很長一段時間里，氧化鋁的生產廠家都深受此問題困擾。

再來看差壓變換器在鋁生產密度測量中的應用

差壓發射器密度測量原理：已知液體壓力與密度、高度、重力加速度有關。差壓變送器的檢測密度是接觸式的檢查。壓力接觸面的傷口會影響檢查，但管道會有一些損傷，所以差壓發射器的檢測密度不是在管道上，而是在罐上。在漿料槽中選擇一定的高度（h），安裝差壓轉換器，將檢測出的差壓（p）除以與重力加速度（g）固定的漿料高度（h），導出漿料的密度（ρ）。

關于設置隔膜差壓變換器，按照以往的規格，與槽壁垂直安裝，漿料中的固體粒子容易在水平的引壓管上堆積結晶，堵塞取壓力的管，變送器的壓力隔膜不能與漿料接觸，漿料的差壓也無法測量。在以往的安裝方式中，在推進管上必須設置輔助的反吹和放料裝置，當材料的堆積對壓力取有影響時，通過進行放料和反吹，可以保證檢查的正確性和可靠性。

但對于現在這種特殊的情況，我們也采用了不尋常的安裝方式：取壓管向上傾斜一定的角度，一般與槽壁方向的角度60～45夾在一起安裝。這樣，即使在取壓管中堆積一定的材料，在攪拌力、重力、出料泵的力的作用下，也從取壓管的傾斜面沉入槽中。這樣，完全防止了取壓管中材料的沉積，同時保證了差壓測量的準確性和可靠性。

為了有效克服差壓發射器的實際安裝中的高度（Δh）誤差和發射器的長期動作引起的其它誤差，在接收差壓發射器標準4～20mA信號的遠程計算機側，在監視器軟件中接收校準系數，并基于化學分析數據與計算機監視器結果進行比較，及時修正和保證誤差。測量結果的正確性。