[发明专利]一种碳酸化分解过程原液流量的计量模型

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种计量模型，特别是氧化铝生产工艺中碳酸化分解过程的原液流量的计量模型。

[背景技术]

强化烧结法生产氧化铝的连续碳酸化分解过程的6个分解槽构成一个全流通的连通器。上游原料工序生产的波动会引起高位槽液位发生变化，原液流量和首槽液位的稳定和优化是连续碳酸化分解过程的控制关键。要进行原液流量控制，原液流量是必须检测的关键变量，但由于原料管较短、管径比较大且容易结疤，分解槽原液流量难以用常规的过程检测仪表进行测量，而且首槽的液位跟2个高位槽、后续的5个分解槽的液位密切相关，这些液位的特殊情况会严重影响原液流量，增加了原液流量的测量难度。如果从高位槽到首槽的原液流量不稳定，导致首槽液位不稳定，容易导致氢氧化铝颗粒不合格。建立碳酸化分解过程原液流量的流量计量模型

[发明内容]

本发明的目的是提供一种针对烧结法生产氧化铝工艺中碳酸化分解系统原液流量的计量模型。

本发明将两个高位槽和首槽简化为一个大平面液面下的汇流，然后基于汇流的伯努利方程，推导出高位槽液位、原料阀门、管道阻力系数与原液流量的计算计量模型，设计了一个结合一阶动态响应的一阶滤波器对计算结果进行在线修正，从而准确测量原液流量。

本发明提供的原液流量的计量模型，精确度高，同时能够对流量进行在线测量和修正，为生产氧化铝的连续碳酸化分解控制原液流量提供了依据。

[附图说明]

图1为本发明结构示意图。

[具体实施方式]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

连续碳酸化分解工艺一般采用两个高位槽联合向两组分解槽供料，如图1所示。图中，z₁、z₂分别为1#高位槽和2#高位槽液位，阀门A和阀门B为手动阀门。为便于原液流量检测，实现流量自动控制，将阀门A和B全打开，安装电动阀门C，通过控制阀门C来实现平面3-3的流量控制。

直管损失与管长、管径以及摩擦系数有关，其沿程阻力系数与液体流速u、密度ρ、粘度μ、管径d以及管壁粗糙度ε有关，管壁粗糙度ε一般取0.036～0.039。局部阻力损失包括管路收缩损失、阀门损失及弯路损失三部分。管路突然收缩的损失和弯路损失可直接从文献中查找，阀门损失则需根据阀门开度计算。

阀门采用螺旋型球形阀，设h为阀门的上升高度，D为阀座的直径，开度k=hD,]]>阀门损失系数ξ_c和开度k是一个复杂的函数关系，ξ_c与k的函数关系如下：

当η∈(0，0.25]，ξ_c＝-534.8(k-0)+150          (1)

当η∈(0.25，0.5]，ξ_c＝-24(k-0.25)+16.3       (2)

当η∈(0.5，0.75]，ξ_c＝-10.48(k-0.5)+10.3     (3)

当η∈(0.75，1]，ξ_c＝-6.36(k-0.75)+7.68       (4)

已知ξ_c时，开度k与ξ_c的对应关系如下：

当ξ_c∈[6.09，7.68)，η＝-0.157(ξ_c-6.09)+1.0  (5)

当ξ_c∈[7.68，10.3)，η＝-0.095(ξ_c-7.68)+0.75 (6)

当ξ_c[10.3，16.3)，η＝-0.042(ξ_c-10.3)+0.5    (7)

当ξ_c[16.3，150]，η＝-0.002(ξ_c-16.3)+0.25    (8)

阀门全开时ξ_c＝6.09；阀门全闭时理论上ξ_c→∞，但经过计算，ξ_c＝150时k趋近于零，即阀门趋向于全闭。