生产氧化铝中使用压力变送器进行密度检测案例分享

氧化铝是一种无机物，化学式Al2O3，是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。

因其特殊性质，在氧化铝的生产过程中对密度的检测是更加重要的，而这种需求往往集中在测量过程浆液的密度。氧化铝生产中浆液都有较为一致的特点，即存在容易结晶、温度高、液体混合固体颗粒杂质等特点，因此，基于质量和密度测量原理的传感器都无法在实际生产中得到较好的结果。所以长时间以来人工取样在实验室检测和同位素实时密度检测都是检测氧化铝过程介质密度的主要手段。但随着生产规模的扩大，手动检测密度的问题暴露地愈发明显，检测时间长、检测有滞后性、占用人力资源等缺点，而同位素密度检测的手段也因为原理性的问题，仅在每次设备维护后密度计重新标定的一段极短的时间内有效，一旦运行时间过长，物料将在罐壁上凝固导致检测的密度偏差越来越大。还有现场人员的安全和管理问题等……

这一切都迫使氧化铝生产业内开始寻求一种彻底有效的自动化的解决方案。

这种新型的密度测量方式便是基于差压式压力变送器实现的，想要理解差压变送器的工作原理，可以看这篇文章：压力变送器原理

以下我们将对比原来的同位素密度计和压力变送器的应用差异以具体对问题进行分析。

首先同位素密度计的工作原理及在氧化铝生产中的应用由辐射源产生的伽马射线通过管中的被测量介质，其中的一部分放射线被介质散射吸收，剩下的部分放射线由管的相反侧的检测器接收，介质吸收多少放射线，被测量介质的密度和指数吸收收吗？同位素密度计实施了非接触式检查，设备运行初期管道内还没有发生损伤。此时，同位素密度计正在生产中。但是，由于氧化铝生产的特殊性和复杂性，生产的波动和指标的波动是不可避免的，所以一些物质的沉积、结晶、二次反应等情况会在管道、沟壁上形成结晶。

曾经技术人员也试想过通过软件模拟来消除对结晶状况检查的影响，但影响结晶速度的不仅仅是简单的时间因素，还需要知道材料成分的变化、流量的大小、温度的变化、二次反应等因素才能对结晶速度进行较为精确的模拟，但如此一来需要测量的参数反而增多，颇有些南辕北辙的意味在里面。因此，通过软件的模拟修正测量结果的方法最终被废弃，没能解决这个长期惯有的问题。在此期间，反而是操作人员的水平提升暂时性弥补了这一不足，有经验的工作人员还是可以通过实时密度变化来推测物质密度的变化，从而根据经验避免一些生产事故的发生。通过操作人员的水平提升工艺水平这也是同位素密度计在氧化铝生产中的应用状况不理想的最主要原因。而且，操作者推断的只是顺势而为，具体情况需要去现场采样品确认验证。这样做的话，实时检查又没有意义了，生产中的自动化控制方案不能自动控制，只能手动控制，在很长一段时间里，氧化铝的生产厂家都深受此问题困扰。

再来看差压变换器在铝生产密度测量中的应用

差压发射器密度测量原理：已知液体压力与密度、高度、重力加速度有关。差压变送器的检测密度是接触式的检查。压力接触面的伤口会影响检查，但管道会有一些损伤，所以差压发射器的检测密度不是在管道上，而是在罐上。在浆料槽中选择一定的高度（h），安装差压转换器，将检测出的差压（p）除以与重力加速度（g）固定的浆料高度（h），导出浆料的密度（ρ）。

关于设置隔膜差压变换器，按照以往的规格，与槽壁垂直安装，浆料中的固体粒子容易在水平的引压管上堆积结晶，堵塞取压力的管，变送器的压力隔膜不能与浆料接触，浆料的差压也无法测量。在以往的安装方式中，在推进管上必须设置辅助的反吹和放料装置，当材料的堆积对压力取有影响时，通过进行放料和反吹，可以保证检查的正确性和可靠性。

但对于现在这种特殊的情况，我们也采用了不寻常的安装方式：取压管向上倾斜一定的角度，一般与槽壁方向的角度60～45夹在一起安装。这样，即使在取压管中堆积一定的材料，在搅拌力、重力、出料泵的力的作用下，也从取压管的倾斜面沉入槽中。这样，完全防止了取压管中材料的沉积，同时保证了差压测量的准确性和可靠性。

为了有效克服差压发射器的实际安装中的高度（Δh）误差和发射器的长期动作引起的其它误差，在接收差压发射器标准4～20mA信号的远程计算机侧，在监视器软件中接收校准系数，并基于化学分析数据与计算机监视器结果进行比较，及时修正和保证误差。测量结果的正确性。