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深圳計為自動化技術有限公司
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淺析測量氣相法二氧化硅料位開關的選用
氣相法二氧化硅（國內(nèi)俗稱氣相法白炭黑）作為重要的納米級無機化工原料，具有比重輕、粒徑小、比表面積大，以及吸附、吸濕性能較強的特點，廣泛用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品、化妝品、硅橡膠等行業(yè)領域，起著補強、增稠、觸變、消光等作用。例如在化肥中添加氣相法二氧化硅，正是利用其較強的吸附和吸濕性，起到抗結(jié)塊作用，從而促進肥料粉體的自由流動，便于化肥的運輸和儲存，防止受潮。
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二氧化硅粉末，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示：
但由于氣相法二氧化硅比重較輕，大約在0.01～0.03g/cm3之間，而且其介電常數(shù)偏低，對其的料位測量一直是行業(yè)中的難點。成型后的氣相法二氧化硅通常存儲在高度接近十米的立式料倉內(nèi)。為了避免物料壓實、以及能對吸附在氣相法二氧化硅表面的Cl-進行調(diào)節(jié)從而控制成品物料的PH值變化，通常會在料倉底部填充氮氣。正是這一材質(zhì)和工藝特點使得物料在存儲過程中一直處于翻騰狀態(tài)，導致料倉內(nèi)伴隨大量的揚塵。為了滿足環(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險，對其料位進行可靠控制就顯得頗為重要，而選擇何種料位開關對其測量一直是業(yè)內(nèi)難題。
三、料位開關選型
料位開關的種類眾多，比較常用的有阻旋式料位開關、電容式料位開關、射頻導納式料位開關、振動式料位開關。其中振動式料位開關又可以細分為振棒料位開關和音叉料位開關，能夠用于顆粒和粉末狀固體料位的測量。阻旋料位開關通過電機帶動主軸旋轉(zhuǎn)，葉片接觸到物料，電機停止轉(zhuǎn)動，微動開關發(fā)出開關信號。由于氣相法二氧化硅比重過小，難以改變電機的工作狀態(tài)，無法用于此物料的測量。而電容式和射頻導納料位開關是通過測量容器內(nèi)電容值的變化實現(xiàn)料位測量的，但由于氣相法二氧化硅的介電常數(shù)過低，實際測量中無法應用此類電容變化傳感式料位開關。顯然，該工況要求必須在能夠可靠測量超低密度粉末、非電容傳感方式的料位開關中進行選擇。
經(jīng)多方面對比，適應超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關完全可以勝任此特殊工況的料位測量。適應超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關的叉體必須經(jīng)過精密調(diào)諧，使兩個叉體振動特性完全對稱，兩個叉體實現(xiàn)完全共振，此時叉體具有諧振狀態(tài)被破壞的最高靈敏度，從而實現(xiàn)對超低密度粉末的料位測量。音叉料位開關采用的是感知叉體諧振是否被破壞的傳感原理，叉體振動通過壓電陶瓷驅(qū)動，與物料的介電常數(shù)無關。事實上，叉體經(jīng)過精密調(diào)諧，適應超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關，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)較低的粉末或細小顆粒物料測量而設計的。
近期，計為Fork-11音叉料位開關已經(jīng)成功應用到國內(nèi)多個氣相法二氧化硅料位測量項目。Fork-11音叉料位開關采用寬薄的大叉體結(jié)構，出廠前經(jīng)過嚴格精密調(diào)諧，并且根據(jù)不同的物料比重進行靈敏度調(diào)節(jié)，最低可測密度低達8g/l(0.008g/cm3)。
在與用戶技術交流過程中，用戶擔心，若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是否影響其測量呢？這種擔心是沒有必要的。因為事實上，計為Fork-11音叉料位開關的叉體經(jīng)過精密調(diào)諧后，具有很大的抗掛料冗余，只要不“結(jié)疤”就不會對其測量產(chǎn)生影響。若在特殊工況中，長期超強黏附可能出現(xiàn)“結(jié)疤”現(xiàn)象時，建議在罐體內(nèi)加一路氣源（氮氣）進行來料前的吹掃，就可以徹底解決這種隱患。
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)，為了避免氣相法二氧化硅發(fā)生溢罐，造成環(huán)境污染和生產(chǎn)浪費的風險，一般要在罐體上加裝料位開關，以對物料進行測量和控制。
二、氣相法二氧化硅料位測量難點但由于氣相法二氧化硅比重較輕，大約在0.01～0.03g/cm3之間，而且其介電常數(shù)偏低，對其的料位測量一直是行業(yè)中的難點。成型后的氣相法二氧化硅通常存儲在高度接近十米的立式料倉內(nèi)。為了避免物料壓實、以及能對吸附在氣相法二氧化硅表面的Cl-進行調(diào)節(jié)從而控制成品物料的PH值變化，通常會在料倉底部填充氮氣。正是這一材質(zhì)和工藝特點使得物料在存儲過程中一直處于翻騰狀態(tài)，導致料倉內(nèi)伴隨大量的揚塵。為了滿足環(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險，對其料位進行可靠控制就顯得頗為重要，而選擇何種料位開關對其測量一直是業(yè)內(nèi)難題。
三、料位開關選型
料位開關的種類眾多，比較常用的有阻旋式料位開關、電容式料位開關、射頻導納式料位開關、振動式料位開關。其中振動式料位開關又可以細分為振棒料位開關和音叉料位開關，能夠用于顆粒和粉末狀固體料位的測量。阻旋料位開關通過電機帶動主軸旋轉(zhuǎn)，葉片接觸到物料，電機停止轉(zhuǎn)動，微動開關發(fā)出開關信號。由于氣相法二氧化硅比重過小，難以改變電機的工作狀態(tài)，無法用于此物料的測量。而電容式和射頻導納料位開關是通過測量容器內(nèi)電容值的變化實現(xiàn)料位測量的，但由于氣相法二氧化硅的介電常數(shù)過低，實際測量中無法應用此類電容變化傳感式料位開關。顯然，該工況要求必須在能夠可靠測量超低密度粉末、非電容傳感方式的料位開關中進行選擇。
經(jīng)多方面對比，適應超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關完全可以勝任此特殊工況的料位測量。適應超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關的叉體必須經(jīng)過精密調(diào)諧，使兩個叉體振動特性完全對稱，兩個叉體實現(xiàn)完全共振，此時叉體具有諧振狀態(tài)被破壞的最高靈敏度，從而實現(xiàn)對超低密度粉末的料位測量。音叉料位開關采用的是感知叉體諧振是否被破壞的傳感原理，叉體振動通過壓電陶瓷驅(qū)動，與物料的介電常數(shù)無關。事實上，叉體經(jīng)過精密調(diào)諧，適應超低測量密度（8g/l）物料料位控制的音叉料位開關，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)較低的粉末或細小顆粒物料測量而設計的。
近期，計為Fork-11音叉料位開關已經(jīng)成功應用到國內(nèi)多個氣相法二氧化硅料位測量項目。Fork-11音叉料位開關采用寬薄的大叉體結(jié)構，出廠前經(jīng)過嚴格精密調(diào)諧，并且根據(jù)不同的物料比重進行靈敏度調(diào)節(jié)，最低可測密度低達8g/l(0.008g/cm3)。
在與用戶技術交流過程中，用戶擔心，若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是否影響其測量呢？這種擔心是沒有必要的。因為事實上，計為Fork-11音叉料位開關的叉體經(jīng)過精密調(diào)諧后，具有很大的抗掛料冗余，只要不“結(jié)疤”就不會對其測量產(chǎn)生影響。若在特殊工況中，長期超強黏附可能出現(xiàn)“結(jié)疤”現(xiàn)象時，建議在罐體內(nèi)加一路氣源（氮氣）進行來料前的吹掃，就可以徹底解決這種隱患。
計為自動化專注于過程自動化儀表行業(yè)，提供專業(yè)的物位儀表測量解決方案，為用戶解決物位測量難題，提供可靠性媲美于進口產(chǎn)品的高性價比物位測量設備,其可靠性經(jīng)受了各種復雜工況的考驗，也受到越來越多用戶的認可和信賴。
TAGS : 音叉料位開關
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