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多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)在多晶硅行業(yè)的應(yīng)用
點(diǎn)擊次數(shù):1711 發(fā)布時間:2021-01-06 11:24:16
摘要:通過多晶硅行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例分析介紹了羅斯蒙特一體化多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)的特點(diǎn)及使用效果。
1 多晶硅行業(yè)現(xiàn)狀
多晶硅行業(yè)是個新興且具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè),是硅產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈中不可缺失的一環(huán),其成品多晶硅更是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料,這是半導(dǎo)體和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ),也是信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)*基礎(chǔ)的原材料。隨著高科技的不斷進(jìn)步、信息爆炸時代的來臨,**對于半導(dǎo)體硅的需求量劇增,而且對于硅芯片存儲容量呈指數(shù)級增長要求,這就意味著純度更高的太陽能級多晶硅的需求迫在眉睫、供不應(yīng)求。中國也在高科技、新能源產(chǎn)業(yè)上加大了扶持力度,趁勢涌現(xiàn)出一批萬噸級多晶硅企業(yè),如宜昌南玻、江蘇中能硅業(yè)、亞洲硅業(yè)、四川永祥等。大部分廠家均采用改良西門子法技術(shù),即用氯和氫合成氯化氫,氯化氫和工業(yè)硅粉在一定的溫度下合成三氯氫硅,然后對三氯氫硅進(jìn)行分離精餾提純,提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進(jìn)行CVD反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅。其工藝生產(chǎn)中涉及的主要裝置有:三氯氫硅合成、精餾、還原、氫化、尾氣回收、三廢處理等。
行業(yè)中涉及很多物料配比的流量測點(diǎn),習(xí)慣上偏好使用科式質(zhì)量流量計(jì),項(xiàng)目初期投資很大,加長了投資回報周期。過程測量儀表作為工藝生產(chǎn)過程中的潤滑劑,關(guān)系到工藝流程的穩(wěn)定性、物料配比的精準(zhǔn)性,同時也與人員、設(shè)備的安全性息息相關(guān)。選擇適合的儀表不僅可以提升整個生產(chǎn)過程的自動化程度,也可以幫助企業(yè)在確保安全生產(chǎn)的同時減少初期項(xiàng)目投資。
2 羅斯蒙特差壓原理的調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)在多晶硅行業(yè)的應(yīng)用
2.1 還原裝置流量測量應(yīng)用
(1)關(guān)鍵應(yīng)用測點(diǎn):
氫氣流量精準(zhǔn)測量作為自然界中密度*小的氣體,在常溫下,氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定,但是條件改變時情況就不同了。為確保氫氣流量準(zhǔn)確安全的測量,通常要求在316不銹鋼管道中氫氣流速要控制在25m/s的安全流速以內(nèi)。作為還原劑,配比的精準(zhǔn)性直接影響到成品的合格率和品質(zhì),因此工藝要求流量精度達(dá)到0.5%;現(xiàn)場配管一般為管徑DN50~DN100的316不銹鋼管道。
(2)解決方案
羅斯蒙特一體化的多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)3051SFCC(SMV), 使用4個間隔均等的開孔消除漩渦和不規(guī)則流動剖面,同時具備節(jié)流和整流的能力,在前后直管段滿足2D的情況下即可使得氫氣流速控制在安全流速范圍內(nèi),保證了流體測量的安全性和準(zhǔn)確性。同時,多參量流量變送器3051SMV依據(jù)流體的伯努利方程 ,對影響流體的多達(dá)25個流量計(jì)算參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的溫度壓力全補(bǔ)償,消除流體經(jīng)過孔板截流件時這些參數(shù)產(chǎn)生的誤差,確保了流量計(jì)全量程誤差與設(shè)計(jì)的單點(diǎn)誤差保持一致。流量測量精度高達(dá)0.5%,還確保了長期測量的穩(wěn)定性,完全滿足工藝控制的需求。相較于傳統(tǒng)的質(zhì)量流量計(jì)測量,更加經(jīng)濟(jì)。
2.2 測量難點(diǎn):公用工程全廠蒸汽平衡
傳統(tǒng)測量方案:不帶補(bǔ)償/部分補(bǔ)償渦街流量計(jì)或不帶補(bǔ)償/上位機(jī)部分補(bǔ)償?shù)牟顗菏搅髁坑?jì),但這些方式普遍存在計(jì)量不準(zhǔn)確,蒸汽無法平衡的情況。究其根本原因:蒸汽并非液體,管線傳輸過程中,由于溫度或壓力的變化使得蒸汽自身的狀態(tài)發(fā)生了改變,因此,管線的上下游蒸汽流量測量值很難對上。另外,蒸汽長管線傳輸過程中會產(chǎn)生振動,這也會影響部分渦街流量計(jì)的實(shí)際測量精度。羅斯蒙特多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)3051SFCC(SMV)方案就對癥下藥,有效地解決了這一難題。*先,多參量流量變送器3051SMV內(nèi)嵌**水蒸汽計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-IF97的計(jì)算模型,此計(jì)算模型符合**標(biāo)準(zhǔn)蒸汽熱值輸出標(biāo)準(zhǔn),但計(jì)算精度遠(yuǎn)高于國內(nèi)流量計(jì)蒸汽測量遵循的IF-67公式模型;其次,3051SMV可實(shí)現(xiàn)對測量蒸汽進(jìn)行實(shí)時動態(tài)的溫度壓力全補(bǔ)償,來消除或減少因?yàn)闇囟然驂毫ψ兓瘞淼恼羝芰繐p失,提高整個蒸汽能源計(jì)量的精度。*后3051SMV可輸出熱值。而這在蒸汽貿(mào)易結(jié)算中,熱值的交接更為公平和準(zhǔn)確,且整型一體式渦街流量計(jì)不受蒸汽振動的影響而影響測量精度。
3 羅斯蒙特一體化多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)3051SFCC(SMV)的特點(diǎn)及優(yōu)勢
3051SFCC(SMV)是由羅斯蒙特*高端3051SMV多參量流量變送器和405C緊湊型調(diào)整孔板以及閥組一體化而成,該組合模式改變并革新了傳統(tǒng)的差壓流量測量技術(shù)。
3.1 一體化成形出廠的意義
變送器、閥組與流量測量元件由同一個廠家生產(chǎn)并一體化組裝。出廠前即完成了整體的壓力、密封測試,可以降低現(xiàn)場出現(xiàn)泄漏的幾率,且出廠前的整體流量標(biāo)定也可以確保流量計(jì)的系統(tǒng)精度。貨到現(xiàn)場后,直接法蘭夾持安裝,無需考慮引壓管,減少了因引壓管帶來的泄露風(fēng)險和系統(tǒng)流量精度誤差。即便流量計(jì)真有故障了,也可以直接找到廠家來處理,避免了責(zé)任分?jǐn)偛磺宓膯栴}。
3.2 3051SMV多參量流量變送器的優(yōu)點(diǎn)
(1)一臺表可同時測量并計(jì)算六個流量相關(guān)的變量: 差壓、壓力、溫度、質(zhì)量/體積流量、熱量流量,可實(shí)現(xiàn)累計(jì)器功能,功能高度集中。
(2)內(nèi)嵌**水蒸汽計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-IF97的數(shù)學(xué)計(jì)算模型,確保蒸汽測量的高精度。實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償多達(dá)25個流體變量參數(shù),提高流量測量精度。
(3)變送器*高精度可達(dá)到讀數(shù)的0.04%,流量量程比可達(dá)14:1。 可提供15年穩(wěn)定性的保證。
3.3 調(diào)整型孔板的優(yōu)點(diǎn)
調(diào)整型孔板基于ISO5167計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),開等面積的四孔。該設(shè)計(jì)平衡度好,可以消除漩渦和不規(guī)則流動剖面,同時具備節(jié)流和整流的能力。對于安裝,只需要滿足前后2D的直管段即可確?,F(xiàn)場流量測量的準(zhǔn)確性,這樣的流量計(jì)幾乎可以安裝在工廠任何的地方,也使得現(xiàn)場新增流量測點(diǎn)變得簡單易行。配備了3051SMV變送器的一體化調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)的測量精度更高,可達(dá)±0.5%。
3.4 安裝調(diào)試校驗(yàn)的便利
羅斯蒙特一體化整型一體式渦街流量計(jì)現(xiàn)場安裝不需要額外考慮引壓管。到現(xiàn)場后只需要通過法蘭夾持安裝即可,簡單容易操作。安裝完成后通知廠家來服務(wù)調(diào)試即可,大大減少了現(xiàn)場的安裝調(diào)試工作量。羅斯蒙特流量計(jì)非常穩(wěn)定可靠,基本不需要進(jìn)行維護(hù)。每年流量計(jì)標(biāo)定的時候,只需要送檢變送器即可,非常方便。
4 結(jié)語
羅斯蒙特多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)在多晶硅行業(yè)成功實(shí)現(xiàn)了還原裝置氫氣及公用工程蒸汽的流量測量。無論是重要測量還是疑難測點(diǎn),其優(yōu)異的性能完全滿足了工藝測量的需求。流量計(jì)除了在定期的停工檢修中, 做簡單的檢查外, 沒有出現(xiàn)過任何問題。其可靠度與免維護(hù)性也得到了現(xiàn)場儀表工程師的肯定,在**各多晶硅企業(yè)均有成功應(yīng)用。
1 多晶硅行業(yè)現(xiàn)狀
多晶硅行業(yè)是個新興且具有發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè),是硅產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈中不可缺失的一環(huán),其成品多晶硅更是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料,這是半導(dǎo)體和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ),也是信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)*基礎(chǔ)的原材料。隨著高科技的不斷進(jìn)步、信息爆炸時代的來臨,**對于半導(dǎo)體硅的需求量劇增,而且對于硅芯片存儲容量呈指數(shù)級增長要求,這就意味著純度更高的太陽能級多晶硅的需求迫在眉睫、供不應(yīng)求。中國也在高科技、新能源產(chǎn)業(yè)上加大了扶持力度,趁勢涌現(xiàn)出一批萬噸級多晶硅企業(yè),如宜昌南玻、江蘇中能硅業(yè)、亞洲硅業(yè)、四川永祥等。大部分廠家均采用改良西門子法技術(shù),即用氯和氫合成氯化氫,氯化氫和工業(yè)硅粉在一定的溫度下合成三氯氫硅,然后對三氯氫硅進(jìn)行分離精餾提純,提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進(jìn)行CVD反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅。其工藝生產(chǎn)中涉及的主要裝置有:三氯氫硅合成、精餾、還原、氫化、尾氣回收、三廢處理等。
行業(yè)中涉及很多物料配比的流量測點(diǎn),習(xí)慣上偏好使用科式質(zhì)量流量計(jì),項(xiàng)目初期投資很大,加長了投資回報周期。過程測量儀表作為工藝生產(chǎn)過程中的潤滑劑,關(guān)系到工藝流程的穩(wěn)定性、物料配比的精準(zhǔn)性,同時也與人員、設(shè)備的安全性息息相關(guān)。選擇適合的儀表不僅可以提升整個生產(chǎn)過程的自動化程度,也可以幫助企業(yè)在確保安全生產(chǎn)的同時減少初期項(xiàng)目投資。
2 羅斯蒙特差壓原理的調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)在多晶硅行業(yè)的應(yīng)用
2.1 還原裝置流量測量應(yīng)用
(1)關(guān)鍵應(yīng)用測點(diǎn):
氫氣流量精準(zhǔn)測量作為自然界中密度*小的氣體,在常溫下,氫氣的性質(zhì)很穩(wěn)定,但是條件改變時情況就不同了。為確保氫氣流量準(zhǔn)確安全的測量,通常要求在316不銹鋼管道中氫氣流速要控制在25m/s的安全流速以內(nèi)。作為還原劑,配比的精準(zhǔn)性直接影響到成品的合格率和品質(zhì),因此工藝要求流量精度達(dá)到0.5%;現(xiàn)場配管一般為管徑DN50~DN100的316不銹鋼管道。
(2)解決方案
羅斯蒙特一體化的多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)3051SFCC(SMV), 使用4個間隔均等的開孔消除漩渦和不規(guī)則流動剖面,同時具備節(jié)流和整流的能力,在前后直管段滿足2D的情況下即可使得氫氣流速控制在安全流速范圍內(nèi),保證了流體測量的安全性和準(zhǔn)確性。同時,多參量流量變送器3051SMV依據(jù)流體的伯努利方程 ,對影響流體的多達(dá)25個流量計(jì)算參數(shù)進(jìn)行實(shí)時的溫度壓力全補(bǔ)償,消除流體經(jīng)過孔板截流件時這些參數(shù)產(chǎn)生的誤差,確保了流量計(jì)全量程誤差與設(shè)計(jì)的單點(diǎn)誤差保持一致。流量測量精度高達(dá)0.5%,還確保了長期測量的穩(wěn)定性,完全滿足工藝控制的需求。相較于傳統(tǒng)的質(zhì)量流量計(jì)測量,更加經(jīng)濟(jì)。
2.2 測量難點(diǎn):公用工程全廠蒸汽平衡
傳統(tǒng)測量方案:不帶補(bǔ)償/部分補(bǔ)償渦街流量計(jì)或不帶補(bǔ)償/上位機(jī)部分補(bǔ)償?shù)牟顗菏搅髁坑?jì),但這些方式普遍存在計(jì)量不準(zhǔn)確,蒸汽無法平衡的情況。究其根本原因:蒸汽并非液體,管線傳輸過程中,由于溫度或壓力的變化使得蒸汽自身的狀態(tài)發(fā)生了改變,因此,管線的上下游蒸汽流量測量值很難對上。另外,蒸汽長管線傳輸過程中會產(chǎn)生振動,這也會影響部分渦街流量計(jì)的實(shí)際測量精度。羅斯蒙特多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)3051SFCC(SMV)方案就對癥下藥,有效地解決了這一難題。*先,多參量流量變送器3051SMV內(nèi)嵌**水蒸汽計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-IF97的計(jì)算模型,此計(jì)算模型符合**標(biāo)準(zhǔn)蒸汽熱值輸出標(biāo)準(zhǔn),但計(jì)算精度遠(yuǎn)高于國內(nèi)流量計(jì)蒸汽測量遵循的IF-67公式模型;其次,3051SMV可實(shí)現(xiàn)對測量蒸汽進(jìn)行實(shí)時動態(tài)的溫度壓力全補(bǔ)償,來消除或減少因?yàn)闇囟然驂毫ψ兓瘞淼恼羝芰繐p失,提高整個蒸汽能源計(jì)量的精度。*后3051SMV可輸出熱值。而這在蒸汽貿(mào)易結(jié)算中,熱值的交接更為公平和準(zhǔn)確,且整型一體式渦街流量計(jì)不受蒸汽振動的影響而影響測量精度。
3 羅斯蒙特一體化多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)3051SFCC(SMV)的特點(diǎn)及優(yōu)勢
3051SFCC(SMV)是由羅斯蒙特*高端3051SMV多參量流量變送器和405C緊湊型調(diào)整孔板以及閥組一體化而成,該組合模式改變并革新了傳統(tǒng)的差壓流量測量技術(shù)。
3.1 一體化成形出廠的意義
變送器、閥組與流量測量元件由同一個廠家生產(chǎn)并一體化組裝。出廠前即完成了整體的壓力、密封測試,可以降低現(xiàn)場出現(xiàn)泄漏的幾率,且出廠前的整體流量標(biāo)定也可以確保流量計(jì)的系統(tǒng)精度。貨到現(xiàn)場后,直接法蘭夾持安裝,無需考慮引壓管,減少了因引壓管帶來的泄露風(fēng)險和系統(tǒng)流量精度誤差。即便流量計(jì)真有故障了,也可以直接找到廠家來處理,避免了責(zé)任分?jǐn)偛磺宓膯栴}。
3.2 3051SMV多參量流量變送器的優(yōu)點(diǎn)
(1)一臺表可同時測量并計(jì)算六個流量相關(guān)的變量: 差壓、壓力、溫度、質(zhì)量/體積流量、熱量流量,可實(shí)現(xiàn)累計(jì)器功能,功能高度集中。
(2)內(nèi)嵌**水蒸汽計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)IAPWS-IF97的數(shù)學(xué)計(jì)算模型,確保蒸汽測量的高精度。實(shí)時動態(tài)補(bǔ)償多達(dá)25個流體變量參數(shù),提高流量測量精度。
(3)變送器*高精度可達(dá)到讀數(shù)的0.04%,流量量程比可達(dá)14:1。 可提供15年穩(wěn)定性的保證。
3.3 調(diào)整型孔板的優(yōu)點(diǎn)
調(diào)整型孔板基于ISO5167計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),開等面積的四孔。該設(shè)計(jì)平衡度好,可以消除漩渦和不規(guī)則流動剖面,同時具備節(jié)流和整流的能力。對于安裝,只需要滿足前后2D的直管段即可確?,F(xiàn)場流量測量的準(zhǔn)確性,這樣的流量計(jì)幾乎可以安裝在工廠任何的地方,也使得現(xiàn)場新增流量測點(diǎn)變得簡單易行。配備了3051SMV變送器的一體化調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)的測量精度更高,可達(dá)±0.5%。
3.4 安裝調(diào)試校驗(yàn)的便利
羅斯蒙特一體化整型一體式渦街流量計(jì)現(xiàn)場安裝不需要額外考慮引壓管。到現(xiàn)場后只需要通過法蘭夾持安裝即可,簡單容易操作。安裝完成后通知廠家來服務(wù)調(diào)試即可,大大減少了現(xiàn)場的安裝調(diào)試工作量。羅斯蒙特流量計(jì)非常穩(wěn)定可靠,基本不需要進(jìn)行維護(hù)。每年流量計(jì)標(biāo)定的時候,只需要送檢變送器即可,非常方便。
4 結(jié)語
羅斯蒙特多參量調(diào)整型一體式渦街流量計(jì)在多晶硅行業(yè)成功實(shí)現(xiàn)了還原裝置氫氣及公用工程蒸汽的流量測量。無論是重要測量還是疑難測點(diǎn),其優(yōu)異的性能完全滿足了工藝測量的需求。流量計(jì)除了在定期的停工檢修中, 做簡單的檢查外, 沒有出現(xiàn)過任何問題。其可靠度與免維護(hù)性也得到了現(xiàn)場儀表工程師的肯定,在**各多晶硅企業(yè)均有成功應(yīng)用。