کاربرد فلو سنجها در آلومینای جاجرم FLOWMETERS USE IN JAJARM ALUMINA

خلاصه

دردنیای صنعتی امروزی که هر لحظه علم الکترونیک وصنعت نیمه هادیها روبه پیشرفت می باشد شاهد وارد شدن روز افزون انها در تمام زندگی بشر بوده ومیتوان گفت زندگی بدون استفاده ازانها برای انسان ناممکن شده است . با توجه به پیشرفت علوم کامپیوتر در این دوره ، انجام وکنترل تمام کارها توسط ان به سرعت افزایش یافته و دیگر نیازی به کارطاقت فرسا ونیروی انسانی زیاد ، نمی باشد.

همانطور که در بالا اشاره شد این صنعت خیلی زود درکارخانجات وجایی که نیروی انسانی دران نقش عمده ای را ایفا می کردوارد شده ودنیا را متحول کرد،این تحول بنام اتوماسیون صنعتی ثبت گردید.دراتوماسیون صنعتی شاهد دقت بالا ، افزایش تولید ، سرعت بالا ،کاهش نیروی انسانی ،کیفیت مطلوب ،مشکلات کمتر و رفع سریعتر مشکلات و در نهایت سود اقتصادی بسیار بالا هستیم .

اندازه گیری یکی ازشاخه های مهم درصنعت اتوماسیون بوده که بنام ابزار دقیق درهرکارخانه یا کارگاهی ارائه می شود و بخش دیگر اتوماسیون، کنترل می باشد . علم ابزار دقیق ، اندازه گیری تمام پارامتر های فیزیکی یا شیمیایی یک پروسه صنعتی در هر لحظه و تبدیل این پارامترها به سیگنالهای الکتریکی قابل قبول برای بخش کنترل می باشد .با ورود این سیگنالها از یک طرف و ورود برنامه های فرایندی به فرم نرم افزار از طرف دیگر به بخش کنترل ارائه خروجی مناسب از ان را شاهد هستیم که این خروجی ها به انواع مختلف سیگنالهای الکتریکی برای کنترل پروسه صنعتی ارسال میگردد.. پارامترهای فیزیکی مانند اندازه گیری فشار ، دما ، فلو ، جابجایی ، دانسیته ‌، ویسکوزیته ، وزن و غیره و پارامترهای شیمیایی اندازه گیری مانند شناخت درصد ترکیبات عناصر یا ملکولهای خاصی(مثل کلر موجود در اب واکسیژن موجود در هوا ودرصد اسیدی وبازی سیالات و.......)در مواد و نقاط مختلف می باشد.

در کارخانه الومینای جاجرم انواع مختلفی از سنسورهای ابزار دقیقی از لحاظ نوع پارامتر مورد اندازه گیری ، رنج اندازه گیری ، کاربرد در مکانهای مختلف ، شرکتهای سازنده ، دقت در اندازه گیری و غیره وجود دارند. عنوان پایان نامه بنده فقط در مورد اندازه گیری فلو در این کارخانه می باشد که این فلو مکن است مربوط به مایعات ،گازها و جامدات باشد . روشهای اندازه گیری فلو بسیار زیاد بوده و فقط از چند روش مذکور در این کارخانه استفاده شده است:

1- فلومتر های مغناطیسی

2- فلومتر های هیدروستاتیک(ونتوری-اوریفیس - پیتوت )

3- فلومتر های توربینی در انواع مختلف .

از این سه روش فقط برای اندازه گیری فلوی سیالات و گازها استفاده می شود وفقط یک روش برای اندازه گیری جامدات عبوری از روی نوار نقاله ها به صورت سیستم توزین می باشد.

این پایان نامه شامل سه بخش اصلی می باشد که در زیر به تفسیر تک تک انها می پردازیم:

بخش اول: شامل توضیحات مختصری در باره سه بخش کارخانه الومینا ( قرمز – سفید- جانبی) بوده و در ضمن تمام واحدهای مر بوط به هر بخش را از لحاظ کارکرد وکاربرد فلو سنج ها در ان تشریح می کنم .

بخش دوم: بعلت کثرت استفاده از فلومتر مغناطیسی در این کارخانه فقط به توضیح و تفسیر کامل این تجهیز پرداخته و در این اصول کار- ساختار- کاربردها- مزیتها - معایب می پر دازیم.

بخش سوم :در بخش سوم این پایان نامه نیز به دلیل بالا تشریح کامل فلومتر های هیدروستاتیکی را در نظر گرفته و با ارائه قانون برنولی واستفاده از ان در این فلومتر به تشریح تک تک فلومتر ها ی اوریفیس ونتوری وپیتوت می پردازیم .

بعلت کثرت مطالب از تحقیق در باره فلومتر های تور بینی و مسی و سیستمهای توزین خودداری کرده، بخش یک به محلهایی که این تجهیزات در آنها استفاده شده است را یاد آور میشود .

فصل اول

خلاصه ای از عملکرد واحدهای عملیاتی و کاربرد فلوسنجها در انها

1-1- مقدمه

در کارخانه الومینای جاجرم انواع مختلفی از سنسورهای ابزار دقیقی مختلف ازلحاظ پارامترها ورنج مورد اندازه گیری ، شرکتهای سازنده ، دقت مورد اندازه گیری وغیره بکاررفته است که بنده بنا بعنوان پروژه تحقیقاتی خود اندازه گیرهای فلو را انتخاب کرده ام.

فلو میزان مواد عبوری ازخط(گاز، سیال ، جامد‌‌ )درواحد زمان می باشدکه این خطوط ممکن است خط

لوله یا نوار نقاله در رنجهای مختلف و با اشکال مختلف باشد.فلو را به تعبیر دیگرمیتوان همانند جریان

الکتریکی عبوری از یک سیم در نظرگرفت همانطورکه برای اندازه گیری جریان الکتریکی روشهای مختلف (از لحاظ رنج ودقت) وجود دارد دراندازه گیری فلو مواد نیز روشهای زیادی وجود دارد که به شرایط مختلفی وابسته است.

شرایط استفاده از انواع مختلف این فلو مترها به قرار زیر می باشد.

1- محل نصب در کارخانه که بسته به جنس مواد مصرفی در ساخت فلومتر دارد.

2-رنج اندازه گیری (نسبت میزان فلو در خط).

3-ارزش اقتصادی ماده مورد اندازه گیری .

4-دقت مورد نیاز برای ایجاد کنترل کیفیت مناسب در پروسه های بعد از فلومتر.

5-قیمت اقتصادی انهادر کاربرد مورد نظر .

6- تعمیر و نگهداری اسان با عمر مفید .

7-ارائه سیگنال الکتریکی متناسب با تجهیزات کنترلی .

مثلآدریک مثال بسیارکوچک درکوره های حرارتی باید میزان درجه حرارت تولیدی متناسب با ماده گرم شونده باشد وبرای این نیز میزان مصرف سوخت با هوای احتراق و گرمای تولیدی تناسب دارد و اندازه گیری سوخت وهوا توسط فلومترها صورت می گیرد حال اگر در اثرخرابی فلومترها (عدم فلومتر) هوای اضافی وارد سیستم شود برای رسیدن به دمای مورد نظر باید سوخت بیشتری وارد کوره شود ودرنهایت چیزی جزگرم کردن هوای اضافی وهدررفتن سوخت و ضرر اقتصادی نصیب ما نخواهد شد.

ازمورد بالا ما درمی یابیم که تمام تجهیزات اندازه گیری بسیارمهم بوده و دررشد اقتصادی کشوربسیار

مؤثر می باشد.

1-2- بخش یک (واحدهای قرمز )

در این بخش بنده به توضیحات بسیارمختصری درباره واحدهای عملیاتی بخش یک پرداخته، وجود یا عدم وجود فلومترها ونقش انها را درواحدهای مربوط به این بخش تشریح خواهم کرد.دراین واحدها بیشتر خردایش بوکسیت، اهک و مخلوط کردن انها با اب وسود و تهیه دوغاب بوکسیت ودرنهایت انحلال اکسید الومینیوم دردوغاب انجام می پذیرد و نگاه مختصری به این اعمال همراه با فلوسنجهای کاربردی دراین بخش کرده وبه اهمیت این تجهیزات در صنعت پی خواهیم برد .

ابتدا درواحد 01 سنگ بوکسیت انتقال داده شده توسط کامیون ازمعادن همجوارتوسط سنگ شکنهای فکی و چکشی خرد می گردد و ابعاد ریزتراز 20میکرو توسط نوار نقاله به قسمت هموژنیزاسیون و انبار

بوکسیت در واحد 02 انتقال می یابددر ورودی واحد 02 مقدار بوکسیت توسط یک سیستم توزین بر حسب تن بر ساعت اندازه گیری شده واین سیستم درزیرنوارنقاله نصب گردیده وفلوی مواد جامدرا اندازه می گیرد و بعد از هموژنیزاسیون دوباره در همان واحد برای ارسال به واحد 08انبار می شود .

در واحد 03 نیزسنگ آهکی که از معدن اهک توسط کامیون به کارخانه ارسال شده توسط یک سیستم سرند به سه نوع سنگ با ابعاد مختلف جدا سازی می شود ودو نوع ان بوسیله نوار نقاله به محل انبارسرباز انتقال یافته ودردو انبار مجزا ذخیره می شود . درورودی 04 مقدار فلوی اهک توسط سیستم توزین اندازه گیری شده (برحسب تن بر ساعت ) و به کوره ها ارسال می گردد .

درواحد 04 مقدار کافی اهک برای تآمین نیازهای فرایند در مرحله شیر اهک جهت بازیابی سودسوزآور از گل قرمزدر واحد 14 وهمچنین درمراحل قبل ازانحلال به منظورسلیس زدایی وکاتالیزورانحلال تولید می

شود ودرهرکوره یکی ازدونوع سنگ پخت می شود. دراین واحدازکوره حرارتی مازوت سوزکه اخیرآ دو سوخته نیز شده است (گاز طبیعی) استفاده شده است و میدا نیم که درکوره های حرارتی نسبت ترکیب سوخت وهوا بسته به مقداردمایی ایجادشونده دران کوره دارد که برای این منظور روی خط سوخت مازوت از فلومترهای توربینی و خط هوااز فلومترپیتوت استفاده شده است و میزان ترکیب هوا وسوخت برای ایجاد دمای معین توسط کنترل ولوهای روی خط سوخت و دمپرهای روی خط هوا که قبل از فلومترهانصب شده اند با توجه به میزان فلو تنظیم می شوند و لوپ کنترلی را ایجاد کرده وباعث تنظیم کوره در یک دمای معین درحجم هوای ثا بت خواسته شده می شود. واحد اندازه گیری مورد استفاده برای فلو سیالات و گازها دراین کارخانه بیشتر متر مکعب بر ساعت می باشد .

در واحد 05 برای تهیه شیر اهک ،آب و آهک را به نسبت خاصی مخلوط کرده وآنرا تهیه می کنیم برای اندازه گیری میزان اب مصرفی دراین پروسه ازفلومترهای نوع اوریفیس وبرای اهک از فلومترهای چشمی (پیمانه ای)مکانیکی بدون سیگنال الکتریکی خاصی استفاده کرده و این دو را با هم مخلوط کرده وبااستفاده از پیمانه های آهک، شیراهک را به دانسیته خاصی برای مصرف سایت می رسانند و جهت ارسال به واحد های مصرفی بعد ازپمپ های سرعت متغییرفلومترهای نوع مگنتی قرار داده و میزان ارسال ان را به واحد

های دیگر کنترل می کنند.

در واحد 08 ، بوکسیت هموژنیزه خروجی از واحد 02 و آهک پخته شده خروجی از واحد 04 و محلول سود سوزآور رقیق درآسیاب استوانه ای شکل مرطوب کاملآ نرم و ریز می گردد و برای این کار سه خط کامل آسیاب پیش بینی شده است و میزان فلوی بوکسیت وآهک برای هر خط جداگانه توسط سیستم توزین و برای سود سوزاور توسط فلومترهای مگنت اندازه گیری شده تا درصد خاصی از این سه مخلوط و دوغاب مورد نظر ایجاد شود .

در واحد 09 این امکان فراهم می گردد تا بخشی از سیلس فعا ل موجود در اسلاری¹(دوغاب )بوکسیت با مواد پیرامون خود وارد واکنش شده و تبدیل به ترکیباتی غیر فعال در شرایط انحلال شود. برای این منظور اسلاری بوکسیت را دردرجه حرارت100 درجه سانتی گراد به مدت 8 ساعت نگهداری می کنند و بامحلول سود سوز اور به میزان خاصی که توسط فلومترهای مگنتی اندازه گیری می شود مخلوط وبه واحد پمپاژ ارسال می گردد.

درواحد 10پمپاژ توسط چهارپمپ بسیارقوی که به پمپ های گهو² معروف می باشد اسلاری بوکسیت

سیلسی زدایی شده با فشار حداقل 145 بار به واحد انحلال ارسا ل می گردد در این واحد فلومترها فقط

در ورودی پمپ های گهو بوده و از نوع مگنتی می باشد.

1- slurries

2- GEHO (موتورهای جریان مستقیم ساخت هلند با قدرت بسیار بالا میباشند.)

در واحد 11 اسلاری بوکسیت تا دمای 270درجه سانتی گراد در کوره های حرارتی (مازوت وگاز) گرم

می شود و براثر این گرما فشاردرلوله ها زیاد شده و اسلاری از فازمایع به فازگازی تبدیل می گردد و در نتیجه موجب انحلال اکسیدآلومینوم بوکسیت دردوغاب می شود و توسط فلاش تانکهای فشار ان کاهش پیدا کرده ، فشار به اتمسفر و فاز مایع برمی گردد .واحد 11 دارای چهارخط مجزا می باشد در قسمت کوره های حرارتی آن ازفلومترهای توربینی وبرای خروجی مواد ازتانک ذخیره واحد از فلومترهای مگنتی استفاده شده است در ضمن این واحد یک سیستم بسته می باشد که برای پیش گرم شدن اسلاری از بخار گرفته شده از فلاش تانکها استفاده شده و دمارا قبل از کوره ها به 250درجه سانتی گراد می رسانند .در ضمن برای استفاده بهینه از سوخت در بالای کوره بویلری تعبیه شده که تولید بخار می نماید و اب ورودی وبخار خروجی از انها توسط فلومترهای اوریفیس اندازه گیری می شود .

1- 3- بخش دو (واحدهای سفید)

در واحد 12 اسلاری الومینات پس از خروج از واحد 11 توسط سر ریز محلول شستشوی گل قرمز از واحد 14 و همچنین محلول رقیق سود سوزآور به دست امده از فیلتراسیون هیدرات ازواحد17 رقیق می شود تا امکان ته نشین شدن بهتر ذرا ت گل قرمز فراهم می گردد خروجی از واحد 12 توسط فلومترهای مگنتی اندازه گیری می شود .

در واحد 13و14 محلول لیکور الومینیوم از گل قرمز توسط سر ریز تیکنرها¹و دو مرحله فیتراسیون جدا شده وگل قرمز به سد باطله فرستاده می شود و محلول لیکورآلومینا به واحد های بعد ارسال می شود برای ته نشین بهتر و سریعتر در تیکنرها از ماده فلو کلانت استفاده می شود تمام فلومترهای این دو بخش از نوع مگنتی بوده بجز مواردی که برای فلوی آب یا کندانس و بخار از اوریفیس استفاده شده است .

واحدهای 16و17مربوط به جوانه زدن آلومینا در تانکها می باشد , بعد از جوانه زدن و بزرگ شدن دانه

های الومینا در واحد 17 , الومینا از سود و آب جدا شده توسط فیلتر های درام² جدا می شود وبا نوارنقاله

1- TIKNER (فرق ان با TANK در این است که قطر ان از ارتفاعش خیلی بیشتر می باشد.)

2- DRAM (نوعی فیلتر استوانه ای برای جدا سازی مواد جامد از مایع توسط وکیوم میباشد.)

به واحد بعدی ارسال می گردد تمام فلومترهای این واحد نیزازانواع مگنتی بوده بجزموارد اندازه گیری آب وبخار و کندانسکه از نوع اوریفیس می باشد.

خروجی از واحد 17 هیدرات آلومینا نام داشته که توسط سیستم توزینی که در زیر نوار نقاله نصب گردیده است اندازه گیری می شود و در واحد 19 انبار می شود , مجموعه نوار نقاله های انتقال این دو بخش را واحد 20 نامگذاری کرده اند.

در واحد18 فقط غلظت سود رقیق شده را افزایش داده و از بخاربرای ایجاد حرارت استفاده می کنند.و فلو سنجهای روی خطوط سود مگنتی و روی خطوط اب وبخار اوریفیس میباشد .

در واحد 19 هیدرات توسط نوار نقاله ها به مخزن ورودی واحد 21 رفته و در ان واحد هیدرات به پودر الومینا تبدیل می شود واحد 21 شامل چندین برنر¹ (مشعل) بوده که تقریبآ مانند واحدهای پخت سیمان می باشد . تمامی این مشعل ها دوگانه سوز(مازوت وگاز)کار می کنند و تمام فلوسنجهای نصب شده جهت سوخت ورودی به انها از نوع توربینی وبسیاردقیق می باشد . بعد ازتولید, الومینا درسیلوهای واحد15 انبار می گردد و درانجا بارگیری کامیون و واگن انجام می پزیرد فقط در ورودی هیدرات به واحد 21 از سیستم توزین نصب شده در زیر نوار نقاله ورودی استفاده شده است .

1-4- واحدهای جانبی²

این کارخانه دارای چندین واحد جانبی جهت کمک به واحدهای اصلی(موجود در بخش 1و2 )، می باشد که تک تک به توضیح مختصری در باره انها و فلومترها ی نصب شده در انها می پردازیم .

1- برای تولید هوای ابزار دقیق (واحد 22) واحدی شامل سه کمپرسور که هوا با فشار 7 بار تولید می کند وجود دارد و بسته به میزان مصرف هوا در واحدها زمان زیر بار رفتن کمپر سورها تنظیم می شود در ضمن از یک فلو متر اوریفیس برای تعیین میزان هوای مصرفی در خروجی واحد استفاده شده است .

2 - برای تولید بخار مصرفی کارخانه (واحد24 )از سه بویلر استفاده شده است که از سه نوع سوخت (گاز, گازوئیل, مازوت) برای ان استفاده می شود و برای تنظیم هوای احتراق از فلومتر ونتوری و تنظیم

فهرست مطالب

"عنوان" "صفحه"

1 خلاصه

فصل اول : خلاصه ای از عملکرد واحد های عملیاتی و کاربرد فلو سنجها در آنها

1-1- مقدمه 4

1-2- بخش یک (واحدهای قرمز) 5

1-3- بخش دو (واحدهای سفید) 7

1-4- بخش سه (واحدهای جانبی) 8

فصل دوم : فلومترهای مغناطیسی

2- 1- اصول کار 11

2-1-1- القای AC و DC 13

2-1-2- القاء با دو فرکانس 16

2 – 2 – ساختار 18

2-2-1- لاینرهای سرامیکی 22

2-2-2- مدارات الکترونیکی و هوشمند 24

2-2-3- ظرفیت ورنج 25

2 – 3 – کاربردها 26

2 – 4 – نصب 31

2 – 5 – مشخصات 32

2-5-1- مزیتها 32

2-5-2- محدودیتها 34

فصل سوم : فلومترهای هیدروستاتیک

3-1- مقدمهای بر اندازه گیری فلو به روش اختلاف فشار 37

3-1-1- تئوری برنولی 37

3-1-2- قانون جذر در جریان سیال 42

3-2- محاسبه قطر اوریفیس 46

3-3- ونتوری ها 48

3-3-1- لوله های ونتوری 48

3-3-2- نازلهای جریان 50

3-3-3- لوله های جریان 51

3-4- لوله پیتوت 52

3-5- مشخصات صفحه اورفیس 54

3-6- افت فشار دائمی در سیستم 56

3-7- اتصال لوله های فشار از المنت اولیه به وسایل اندازه گیری 57

3-8- مقایسه لوله ونتوری و صفحه اوریفیس 59

3-9- وسایل اندازه گیری اختلاف فشار 60

3-9-1- مدرج کردن جریان سنج 60

3-9-2- انواع وسایل اندازه گیری اختلاف فشار 62

3-9-3- اندازه گیری اختلاف فشار به روش الکتریکی 64

پیوستها 69

منابع 72

خلاصه انگلیسی 73