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料位開關(guān)在氣相法二氧化硅測(cè)量中的選擇
國內(nèi)俗稱氣相法白炭黑的氣相法二氧化硅，是重要的納米級(jí)無機(jī)化工原料。由于其具有比重輕、粒徑小、比表面積大，以及吸附、吸濕性能較強(qiáng)等諸多特點(diǎn)，主要起補(bǔ)強(qiáng)、增稠、觸變、消光等作用，在農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、化妝品、硅橡膠等行業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。例如為了促進(jìn)肥料粉體的自由流動(dòng)，便于化肥的運(yùn)輸和儲(chǔ)存，防止受潮，人們常在化肥中添加氣相法二氧化硅，就是利用其較強(qiáng)的吸附性和吸濕性，以起到抗結(jié)塊作用。但是，在生產(chǎn)過程中，為更好地對(duì)氣相法二氧化硅進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，離不開對(duì)料位開關(guān)的選擇和使用。那么，料位開關(guān)在氣相法二氧化硅測(cè)量中應(yīng)如何選擇呢？為了更好地說明這個(gè)問題，我們先從其生產(chǎn)工藝流程和測(cè)量難點(diǎn)說起。
一、生產(chǎn)工藝流程
氣相法二氧化硅是甲基三氯硅烷經(jīng)氣相法氫氧焰高溫水解生成的超細(xì)二氧化硅粉末，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示：
一直以來，對(duì)氣相法二氧化硅的測(cè)量一直是行業(yè)中的難點(diǎn)。這是因?yàn)槌尚秃蟮臍庀喾ǘ趸柰ǔ４鎯?chǔ)在高度接近十米的立式料倉內(nèi)，由于其較輕的比重（約在0.01~0.03g/cm3之間）和偏低的介電常數(shù)，為了避免物料壓實(shí)、以及能對(duì)吸附在氣相法二氧化硅表面的Cl-進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制成品物料的PH值變化，通常會(huì)在料倉底部填充氮?dú)狻Ｕ沁@一材質(zhì)和工藝特點(diǎn)，使得物料在存儲(chǔ)過程中一直處于翻騰狀態(tài)，導(dǎo)致料倉內(nèi)伴隨大量揚(yáng)塵。為滿足環(huán)保要求，保證安全生產(chǎn)，避免發(fā)生懸浮狀的氣相法二氧化硅發(fā)生溢罐外逸污染空氣的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其料位進(jìn)行可靠控制就顯得頗為重要。而氣相法二氧化硅的這些特性，使得選擇何種料位開關(guān)對(duì)其測(cè)量成為業(yè)內(nèi)難題。
三、料位開關(guān)在氣相法二氧化硅測(cè)量中的選擇
目前，市面上料位開關(guān)的種類較多，以阻旋式料位開關(guān)、電容式料位開關(guān)、射頻導(dǎo)納式料位開關(guān)、振動(dòng)式料位開關(guān)等最為常用。其中，振動(dòng)式料位開關(guān)又可分為振棒料位開關(guān)和音叉料位開關(guān)，主要用于測(cè)量顆粒和粉末狀固體料位。而由于氣相法二氧化硅比重過小，在選用通過電機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，葉片接觸到物料，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，微動(dòng)開關(guān)發(fā)出開關(guān)信號(hào)的阻旋料位開關(guān)時(shí)，面臨的突出問題是，由于比重過小，較難改變電機(jī)的工作狀態(tài)，所以阻旋料位開關(guān)無法用于氣相法二氧化硅的測(cè)量。電容式和射頻導(dǎo)納料位開關(guān)是通過測(cè)量容器內(nèi)電容值的變化實(shí)現(xiàn)料位測(cè)量的，而氣相法二氧化硅的介電常數(shù)過低，所以此類電容變化傳感式料位開關(guān)在實(shí)際測(cè)量中也難以勝任。顯然，氣相法二氧化硅的特性決定了所選擇的料位開關(guān)，必須為非電容傳感方式、且能夠可靠測(cè)量超低密度粉末。
經(jīng)多方對(duì)比發(fā)現(xiàn)，音叉料位開關(guān)采用的是感知叉體諧振是否被破壞的傳感原理，其叉體振動(dòng)通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)，與物料的介電常數(shù)無關(guān)。又由于音叉料位開關(guān)的叉體經(jīng)過精密調(diào)諧后，兩個(gè)叉體振動(dòng)特性完全對(duì)稱，能夠?qū)崿F(xiàn)完全共振，此時(shí)叉體具有諧振狀態(tài)被破壞的最高靈敏度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超低密度粉末的料位測(cè)量。所以，適應(yīng)超低測(cè)量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關(guān)完全可以勝任此特殊工況的料位測(cè)量。事實(shí)上，叉體經(jīng)過精密調(diào)諧，適應(yīng)超低測(cè)量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關(guān)，就是專為解決類似氣相法二氧化硅這種超低密度、介電常數(shù)較低的粉末或細(xì)小顆粒物料測(cè)量而設(shè)計(jì)的。
計(jì)為Fork-11音叉料位開關(guān)采用寬薄的大叉體結(jié)構(gòu)，出廠前經(jīng)過嚴(yán)格精密調(diào)諧，并且根據(jù)不同的物料比重進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，其最低可測(cè)密度低達(dá)8g/l(0.008g/cm3)。目前，計(jì)為Fork-11音叉料位開關(guān)已經(jīng)在國內(nèi)多個(gè)氣相法二氧化硅料位測(cè)量項(xiàng)目中得到成功應(yīng)用。
在與用戶進(jìn)行技術(shù)交流的過程中，用戶常常擔(dān)心：如果物料上方大面積的懸浮狀態(tài)的氣相法二氧化硅吸附在高靈敏度的叉體上，會(huì)不會(huì)對(duì)其測(cè)量造成影響？其實(shí)，這種擔(dān)心是完全沒有必要的。因?yàn)椋?jì)為Fork-11音叉料位開關(guān)的叉體在經(jīng)過精密調(diào)諧后，具有很大的抗掛料冗余，只要叉體不“結(jié)疤”，就不會(huì)影響其正常測(cè)量。在一些特殊工況中，如果長期超強(qiáng)黏附可能出現(xiàn)“結(jié)疤”現(xiàn)象時(shí)，建議在罐體內(nèi)增加吹掃裝置，通過一路氣源（氮?dú)猓┻M(jìn)行來料前的吹掃，就能徹底消除這種隱患。
一、生產(chǎn)工藝流程
氣相法二氧化硅是甲基三氯硅烷經(jīng)氣相法氫氧焰高溫水解生成的超細(xì)二氧化硅粉末，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示：
CH3SiCl3+3O2+2H2=SiO2+3HCl+CO2+2H2O
在該工藝流程的貯存環(huán)節(jié)，一般要在罐體上加裝料位開關(guān)，以對(duì)物料進(jìn)行測(cè)量和控制，從而避免氣相法二氧化硅因溢罐所造成的環(huán)境污染和生產(chǎn)浪費(fèi)。
二、氣相法二氧化硅料位測(cè)量難點(diǎn)一直以來，對(duì)氣相法二氧化硅的測(cè)量一直是行業(yè)中的難點(diǎn)。這是因?yàn)槌尚秃蟮臍庀喾ǘ趸柰ǔ４鎯?chǔ)在高度接近十米的立式料倉內(nèi)，由于其較輕的比重（約在0.01~0.03g/cm3之間）和偏低的介電常數(shù)，為了避免物料壓實(shí)、以及能對(duì)吸附在氣相法二氧化硅表面的Cl-進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制成品物料的PH值變化，通常會(huì)在料倉底部填充氮?dú)狻Ｕ沁@一材質(zhì)和工藝特點(diǎn)，使得物料在存儲(chǔ)過程中一直處于翻騰狀態(tài)，導(dǎo)致料倉內(nèi)伴隨大量揚(yáng)塵。為滿足環(huán)保要求，保證安全生產(chǎn)，避免發(fā)生懸浮狀的氣相法二氧化硅發(fā)生溢罐外逸污染空氣的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其料位進(jìn)行可靠控制就顯得頗為重要。而氣相法二氧化硅的這些特性，使得選擇何種料位開關(guān)對(duì)其測(cè)量成為業(yè)內(nèi)難題。
三、料位開關(guān)在氣相法二氧化硅測(cè)量中的選擇
目前，市面上料位開關(guān)的種類較多，以阻旋式料位開關(guān)、電容式料位開關(guān)、射頻導(dǎo)納式料位開關(guān)、振動(dòng)式料位開關(guān)等最為常用。其中，振動(dòng)式料位開關(guān)又可分為振棒料位開關(guān)和音叉料位開關(guān)，主要用于測(cè)量顆粒和粉末狀固體料位。而由于氣相法二氧化硅比重過小，在選用通過電機(jī)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，葉片接觸到物料，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，微動(dòng)開關(guān)發(fā)出開關(guān)信號(hào)的阻旋料位開關(guān)時(shí)，面臨的突出問題是，由于比重過小，較難改變電機(jī)的工作狀態(tài)，所以阻旋料位開關(guān)無法用于氣相法二氧化硅的測(cè)量。電容式和射頻導(dǎo)納料位開關(guān)是通過測(cè)量容器內(nèi)電容值的變化實(shí)現(xiàn)料位測(cè)量的，而氣相法二氧化硅的介電常數(shù)過低，所以此類電容變化傳感式料位開關(guān)在實(shí)際測(cè)量中也難以勝任。顯然，氣相法二氧化硅的特性決定了所選擇的料位開關(guān)，必須為非電容傳感方式、且能夠可靠測(cè)量超低密度粉末。
經(jīng)多方對(duì)比發(fā)現(xiàn)，音叉料位開關(guān)采用的是感知叉體諧振是否被破壞的傳感原理，其叉體振動(dòng)通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)，與物料的介電常數(shù)無關(guān)。又由于音叉料位開關(guān)的叉體經(jīng)過精密調(diào)諧后，兩個(gè)叉體振動(dòng)特性完全對(duì)稱，能夠?qū)崿F(xiàn)完全共振，此時(shí)叉體具有諧振狀態(tài)被破壞的最高靈敏度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超低密度粉末的料位測(cè)量。所以，適應(yīng)超低測(cè)量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關(guān)完全可以勝任此特殊工況的料位測(cè)量。事實(shí)上，叉體經(jīng)過精密調(diào)諧，適應(yīng)超低測(cè)量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關(guān)，就是專為解決類似氣相法二氧化硅這種超低密度、介電常數(shù)較低的粉末或細(xì)小顆粒物料測(cè)量而設(shè)計(jì)的。
計(jì)為Fork-11音叉料位開關(guān)采用寬薄的大叉體結(jié)構(gòu)，出廠前經(jīng)過嚴(yán)格精密調(diào)諧，并且根據(jù)不同的物料比重進(jìn)行靈敏度調(diào)節(jié)，其最低可測(cè)密度低達(dá)8g/l(0.008g/cm3)。目前，計(jì)為Fork-11音叉料位開關(guān)已經(jīng)在國內(nèi)多個(gè)氣相法二氧化硅料位測(cè)量項(xiàng)目中得到成功應(yīng)用。
在與用戶進(jìn)行技術(shù)交流的過程中，用戶常常擔(dān)心：如果物料上方大面積的懸浮狀態(tài)的氣相法二氧化硅吸附在高靈敏度的叉體上，會(huì)不會(huì)對(duì)其測(cè)量造成影響？其實(shí)，這種擔(dān)心是完全沒有必要的。因?yàn)椋?jì)為Fork-11音叉料位開關(guān)的叉體在經(jīng)過精密調(diào)諧后，具有很大的抗掛料冗余，只要叉體不“結(jié)疤”，就不會(huì)影響其正常測(cè)量。在一些特殊工況中，如果長期超強(qiáng)黏附可能出現(xiàn)“結(jié)疤”現(xiàn)象時(shí)，建議在罐體內(nèi)增加吹掃裝置，通過一路氣源（氮?dú)猓┻M(jìn)行來料前的吹掃，就能徹底消除這種隱患。
專注于過程自動(dòng)化儀表行業(yè)的計(jì)為自動(dòng)化，為用戶提供專業(yè)的物位儀表測(cè)量解決方案，解決用戶物位測(cè)量方面的難題，提供媲美于進(jìn)口產(chǎn)品的、高可靠性、高性價(jià)比的物位測(cè)量設(shè)備。計(jì)為料位開關(guān)在市場(chǎng)上經(jīng)受了各種復(fù)雜工況的考驗(yàn)，其過硬品質(zhì)和可靠性能也受到越來越多用戶的認(rèn)可和信賴。
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