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多參量調整型溫壓補償蒸汽流量計在多晶矽行業的應用
點擊次數：2058 發（fā）布時間（jiān）：2021-01-07 15:16:28
摘要：通（tōng）過多晶矽行業的應用實例分析介紹了羅斯蒙特一體化多參量調整型（xíng）溫壓補（bǔ）償蒸汽流量計的（de）特點（diǎn）及使用效果（guǒ）。
1 多晶（jīng）矽行業現狀
多晶矽行業是個新興且具有發展潛力的產業，是矽產品產業鏈中不可缺失的一環，其成品多晶（jīng）矽更是製造矽拋光片、太陽能電池及高純矽製（zhì）品的主要原料，這（zhè）是（shì）半導體和太陽能光伏產業的物質基礎，也是信息產業和新能源產業*基（jī）礎的原材料。隨著高科技的不斷進步、信息（xī）爆炸時（shí）代的來臨，**對於半導體矽（guī）的（de）需求量劇增，而且對於矽芯片存儲（chǔ）容量呈指（zhǐ）數級增長要求，這就意味著純度更高的太陽能級多（duō）晶矽的需（xū）求迫在眉睫、供不應求。中國也在高科技、新能（néng）源產業上（shàng）加大了扶持力度（dù），趁勢湧現出一批萬噸級多晶矽企業，如宜昌南玻、江蘇中（zhōng）能矽業、亞洲矽業、四川永（yǒng）祥等。大部分廠家均采用改良（liáng）西門（mén）子法技術，即用氯（lǜ）和氫合成氯（lǜ）化氫，氯化氫（qīng）和工業矽粉在一定的溫度下合成三氯氫矽，然後對三氯氫矽進行分離精餾提純，提純後的三氯氫矽在（zài）氫還原爐內進行CVD反應生產高純多晶矽。其工（gōng）藝生產中（zhōng）涉及的主（zhǔ）要裝置有：三氯氫矽合成、精餾、還原、氫化、尾氣回收、三廢（fèi）處理等。
行業中涉及很多物料配比的流量測點，習（xí）慣上偏好使用科式質量流（liú）量計，項目初（chū）期投資很（hěn）大，加長（zhǎng）了投（tóu）資回報周期。過程測量儀表作為工藝生產過（guò）程中的潤滑劑，關係到工（gōng）藝流程的穩定性、物料配比的精（jīng）準性，同時也與人員、設備的安全性息息相關。選擇（zé）適合的儀表不僅（jǐn）可以提升整個生產過（guò）程的自動化程度，也（yě）可以幫（bāng）助企業在確保（bǎo）安（ān）全生產的（de）同時減少初期項（xiàng）目投資。
2 羅斯蒙特差壓原理的調整型溫壓補償蒸汽流量計在多晶矽行業（yè）的應用
2.1 還原裝置流量測量應用
（1）關鍵應用（yòng）測點:
氫氣流量精準（zhǔn）測量作為自然界中密度*小的氣體，在（zài）常溫下，氫（qīng）氣的性質很穩定，但是條件（jiàn）改變時情況就不同了。為確保氫氣流量準確安全的（de）測量，通常要求在316不鏽鋼管道中（zhōng）氫氣流速要控製在25m/s的安全流速以內。作（zuò）為還原劑，配比的精準性直接影響到成品的合格率和品質，因此工藝要求（qiú）流量精度達到0.5%；現場配管一般為管徑DN50~DN100的316不鏽鋼管道。
（2）解決方案
羅（luó）斯蒙特一體化的多參量調整型溫壓補償蒸汽流（liú）量計3051SFCC（SMV）, 使（shǐ）用4個間（jiān）隔（gé）均等的開孔消除漩渦和不（bú）規則流動剖（pōu）麵，同時具備節流（liú）和整流的能力，在前後直管段滿足2D的情況下即可使得氫氣流速控製在安全流速（sù）範圍內，保證（zhèng）了流體測（cè）量的安全性（xìng）和準確性。同時，多參（cān）量流（liú）量變送器3051SMV依據流體的伯努利方程 ，對影響流體（tǐ）的多達25個流量計算參數進行實時的溫（wēn）度（dù）壓力全補償，消除流體（tǐ）經過孔板截流件時這些參數產生的誤差，確保了（le）流量計全量程誤差與設計的單點誤差保持一致。流量測量精度高達0.5%，還確保了長期測量的穩定性，完全滿足工藝控製的（de）需求。相較於傳統的質量（liàng）流量計測量，更加經濟。
2.2 測量難點（diǎn）：公用工程全（quán）廠蒸汽平衡
傳統測量（liàng）方案:不帶補償/部分補償渦街流量計或不帶補（bǔ）償/上位機部分補償的差壓式流量計，但這些方式普遍存在計量不準確，蒸汽無法平衡的（de）情況。究其根本原因：蒸汽並（bìng）非液體，管線傳輸過程中，由於溫（wēn）度或壓力（lì）的變化（huà）使得蒸（zhēng）汽自身的狀態發生了（le）改變，因此，管線的上下遊蒸汽流量測量值很難對上。另外，蒸汽長（zhǎng）管線傳輸過（guò）程（chéng）中會產生振動，這也會影（yǐng）響部分渦街流量計的實際測量精度。羅斯蒙特多參量調整型溫壓補償蒸（zhēng）汽流量（liàng）計3051SFCC（SMV）方（fāng）案（àn）就對（duì）症下（xià）藥，有效地解決了（le）這一難題。*先，多參量流量變送器3051SMV內嵌**水蒸汽計量標準IAPWS-IF97的計算（suàn）模型，此（cǐ）計算模型（xíng）符（fú）合**標準蒸汽（qì）熱值輸出標準，但計算精度遠高於（yú）國內流（liú）量計蒸（zhēng）汽測量遵循（xún）的IF-67公（gōng）式模型；其次，3051SMV可實（shí）現對測量蒸汽進行實時動態的溫度壓力全補償，來（lái）消除或減少因為溫度或壓力變化帶來的蒸汽能量損失，提高整個蒸汽能源計（jì）量的精度。*後3051SMV可輸出熱值。而這在蒸汽（qì）貿易結算中，熱值的交接更為公平和準確，且整型溫壓補償蒸汽流量計不受蒸汽振動（dòng）的影響而影響測量精度。
3 羅斯蒙特一體化（huà）多參量（liàng）調整型溫壓補償蒸汽（qì）流量計3051SFCC（SMV）的（de）特點及優勢
3051SFCC(SMV)是由羅斯蒙特*高端3051SMV多參量（liàng）流量變送器和405C緊湊（còu）型（xíng）調整孔板以及閥組一（yī）體（tǐ）化而成（chéng），該組合模式改變並革新了傳統的差壓流量測量技術（shù）。
3.1 一體化成形出廠的意（yì）義
變送器（qì）、閥（fá）組與流量測量元件由同一個廠（chǎng）家生產並一體化組裝。出廠前即完成了整體的壓力、密封測試，可以降低現（xiàn）場出現泄漏（lòu）的（de）幾（jǐ）率，且出廠前的整體流量標定也可（kě）以確保流量計的係統精（jīng）度（dù）。貨到現場後，直（zhí）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險和係統流量精（jīng）度誤差。即便流量計真有故障（zhàng）了，也可以直接找到（dào）廠家來處（chù）理（lǐ），避免（miǎn）了責任分攤（tān）不清的問題（tí）。
3.2 3051SMV多參量流量變送器的優點
（1）一台表可同時測量並計算六個流量相關的變量: 差壓（yā）、壓力、溫度、質量/體積流量、熱量流量，可（kě）實現累計器（qì）功能，功能高度集中。
（2）內嵌**水蒸汽計量標準IAPWS-IF97的數（shù）學計算模型，確保蒸汽測量的高精度。實時動態補償多達25個流體變量（liàng）參數，提高流量測量精度。
（3）變送器*高精度可達到（dào）讀數的0.04%，流量量程（chéng）比可達14:1。 可提供15年穩定性的保證。
3.3 調整型孔板的優（yōu）點
調整型孔（kǒng）板基於ISO5167計算標準，開等麵積的四孔。該設（shè）計（jì）平衡度好（hǎo），可以消除漩渦和不規則（zé）流動剖（pōu）麵，同時具備節流和整流的能力。對於安裝，隻需要滿足前後2D的直管段即可確保現場流量測量的準確（què）性，這（zhè）樣的流量計幾（jǐ）乎可以安裝在工廠任何的地方，也使得現場新增流量測點變得簡單易行。配備了3051SMV變送器的一體化調整型溫（wēn）壓補償蒸汽流量計的測量精度更高，可達±0.5%。
3.4 安裝（zhuāng）調（diào）試校（xiào）驗的便利
羅斯蒙特一體化整型溫壓補償蒸汽流量計現場安裝（zhuāng）不（bú）需要額外考慮引壓管。到現場後隻需要通過法蘭夾持安裝即可，簡單容易操作。安裝完成後通知廠家來服務調試即可（kě），大大減少了現場（chǎng）的安裝調試工作量。羅斯蒙（méng）特流量計非常（cháng）穩定可靠，基本不需要進行維護。每年流量計標定（dìng）的時候，隻需要送檢變送器即可（kě），非常方便。
４ 結語
羅斯蒙特多參量（liàng）調整型溫壓補（bǔ）償蒸汽流量（liàng）計（jì）在（zài）多晶矽行業成功（gōng）實（shí）現了還（hái）原（yuán）裝置氫氣及公用工程蒸汽的（de）流量測量。無（wú）論是重要測量還是（shì）疑難測點，其優異的性能完全滿足了工藝測量的需求。流量計除了在定期的停工檢修中, 做簡單的檢查（chá）外, 沒有出現過任何問題。其可靠度與免維護性也得到了現場儀表工程師的肯定，在**各多晶矽企業均有成功應用。
1 多晶（jīng）矽行業現狀
多晶矽行業是個新興且具有發展潛力的產業，是矽產品產業鏈中不可缺失的一環，其成品多晶（jīng）矽更是製造矽拋光片、太陽能電池及高純矽製（zhì）品的主要原料，這（zhè）是（shì）半導體和太陽能光伏產業的物質基礎，也是信息產業和新能源產業*基（jī）礎的原材料。隨著高科技的不斷進步、信息（xī）爆炸時（shí）代的來臨，**對於半導體矽（guī）的（de）需求量劇增，而且對於矽芯片存儲（chǔ）容量呈指（zhǐ）數級增長要求，這就意味著純度更高的太陽能級多（duō）晶矽的需（xū）求迫在眉睫、供不應求。中國也在高科技、新能（néng）源產業上（shàng）加大了扶持力度（dù），趁勢湧現出一批萬噸級多晶矽企業，如宜昌南玻、江蘇中（zhōng）能矽業、亞洲矽業、四川永（yǒng）祥等。大部分廠家均采用改良（liáng）西門（mén）子法技術，即用氯（lǜ）和氫合成氯（lǜ）化氫，氯化氫（qīng）和工業矽粉在一定的溫度下合成三氯氫矽，然後對三氯氫矽進行分離精餾提純，提純後的三氯氫矽在（zài）氫還原爐內進行CVD反應生產高純多晶矽。其工（gōng）藝生產中（zhōng）涉及的主（zhǔ）要裝置有：三氯氫矽合成、精餾、還原、氫化、尾氣回收、三廢（fèi）處理等。
行業中涉及很多物料配比的流量測點，習（xí）慣上偏好使用科式質量流（liú）量計，項目初（chū）期投資很（hěn）大，加長（zhǎng）了投（tóu）資回報周期。過程測量儀表作為工藝生產過（guò）程中的潤滑劑，關係到工（gōng）藝流程的穩定性、物料配比的精（jīng）準性，同時也與人員、設備的安全性息息相關。選擇（zé）適合的儀表不僅（jǐn）可以提升整個生產過（guò）程的自動化程度，也（yě）可以幫（bāng）助企業在確保（bǎo）安（ān）全生產的（de）同時減少初期項（xiàng）目投資。
2 羅斯蒙特差壓原理的調整型溫壓補償蒸汽流量計在多晶矽行業（yè）的應用
2.1 還原裝置流量測量應用
（1）關鍵應用（yòng）測點:
氫氣流量精準（zhǔn）測量作為自然界中密度*小的氣體，在（zài）常溫下，氫（qīng）氣的性質很穩定，但是條件（jiàn）改變時情況就不同了。為確保氫氣流量準確安全的（de）測量，通常要求在316不鏽鋼管道中（zhōng）氫氣流速要控製在25m/s的安全流速以內。作（zuò）為還原劑，配比的精準性直接影響到成品的合格率和品質，因此工藝要求（qiú）流量精度達到0.5%；現場配管一般為管徑DN50~DN100的316不鏽鋼管道。
（2）解決方案
羅（luó）斯蒙特一體化的多參量調整型溫壓補償蒸汽流（liú）量計3051SFCC（SMV）, 使（shǐ）用4個間（jiān）隔（gé）均等的開孔消除漩渦和不（bú）規則流動剖（pōu）麵，同時具備節流（liú）和整流的能力，在前後直管段滿足2D的情況下即可使得氫氣流速控製在安全流速（sù）範圍內，保證（zhèng）了流體測（cè）量的安全性（xìng）和準確性。同時，多參（cān）量流（liú）量變送器3051SMV依據流體的伯努利方程 ，對影響流體（tǐ）的多達25個流量計算參數進行實時的溫（wēn）度（dù）壓力全補償，消除流體（tǐ）經過孔板截流件時這些參數產生的誤差，確保了（le）流量計全量程誤差與設計的單點誤差保持一致。流量測量精度高達0.5%，還確保了長期測量的穩定性，完全滿足工藝控製的（de）需求。相較於傳統的質量（liàng）流量計測量，更加經濟。
2.2 測量難點（diǎn）：公用工程全（quán）廠蒸汽平衡
傳統測量（liàng）方案:不帶補償/部分補償渦街流量計或不帶補（bǔ）償/上位機部分補償的差壓式流量計，但這些方式普遍存在計量不準確，蒸汽無法平衡的（de）情況。究其根本原因：蒸汽並（bìng）非液體，管線傳輸過程中，由於溫（wēn）度或壓力（lì）的變化（huà）使得蒸（zhēng）汽自身的狀態發生了（le）改變，因此，管線的上下遊蒸汽流量測量值很難對上。另外，蒸汽長（zhǎng）管線傳輸過（guò）程（chéng）中會產生振動，這也會影（yǐng）響部分渦街流量計的實際測量精度。羅斯蒙特多參量調整型溫壓補償蒸（zhēng）汽流量（liàng）計3051SFCC（SMV）方（fāng）案（àn）就對（duì）症下（xià）藥，有效地解決了（le）這一難題。*先，多參量流量變送器3051SMV內嵌**水蒸汽計量標準IAPWS-IF97的計算（suàn）模型，此（cǐ）計算模型（xíng）符（fú）合**標準蒸汽（qì）熱值輸出標準，但計算精度遠高於（yú）國內流（liú）量計蒸（zhēng）汽測量遵循（xún）的IF-67公（gōng）式模型；其次，3051SMV可實（shí）現對測量蒸汽進行實時動態的溫度壓力全補償，來（lái）消除或減少因為溫度或壓力變化帶來的蒸汽能量損失，提高整個蒸汽能源計（jì）量的精度。*後3051SMV可輸出熱值。而這在蒸汽（qì）貿易結算中，熱值的交接更為公平和準確，且整型溫壓補償蒸汽流量計不受蒸汽振動（dòng）的影響而影響測量精度。
3 羅斯蒙特一體化（huà）多參量（liàng）調整型溫壓補償蒸汽（qì）流量計3051SFCC（SMV）的（de）特點及優勢
3051SFCC(SMV)是由羅斯蒙特*高端3051SMV多參量（liàng）流量變送器和405C緊湊（còu）型（xíng）調整孔板以及閥組一（yī）體（tǐ）化而成（chéng），該組合模式改變並革新了傳統的差壓流量測量技術（shù）。
3.1 一體化成形出廠的意（yì）義
變送器（qì）、閥（fá）組與流量測量元件由同一個廠（chǎng）家生產並一體化組裝。出廠前即完成了整體的壓力、密封測試，可以降低現（xiàn）場出現泄漏（lòu）的（de）幾（jǐ）率，且出廠前的整體流量標定也可（kě）以確保流量計的係統精（jīng）度（dù）。貨到現場後，直（zhí）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險和係統流量精（jīng）度誤差。即便流量計真有故障（zhàng）了，也可以直接找到（dào）廠家來處（chù）理（lǐ），避免（miǎn）了責任分攤（tān）不清的問題（tí）。
3.2 3051SMV多參量流量變送器的優點
（1）一台表可同時測量並計算六個流量相關的變量: 差壓（yā）、壓力、溫度、質量/體積流量、熱量流量，可（kě）實現累計器（qì）功能，功能高度集中。
（2）內嵌**水蒸汽計量標準IAPWS-IF97的數（shù）學計算模型，確保蒸汽測量的高精度。實時動態補償多達25個流體變量（liàng）參數，提高流量測量精度。
（3）變送器*高精度可達到（dào）讀數的0.04%，流量量程（chéng）比可達14:1。 可提供15年穩定性的保證。
3.3 調整型孔板的優（yōu）點
調整型孔（kǒng）板基於ISO5167計算標準，開等麵積的四孔。該設（shè）計（jì）平衡度好（hǎo），可以消除漩渦和不規則（zé）流動剖（pōu）麵，同時具備節流和整流的能力。對於安裝，隻需要滿足前後2D的直管段即可確保現場流量測量的準確（què）性，這（zhè）樣的流量計幾（jǐ）乎可以安裝在工廠任何的地方，也使得現場新增流量測點變得簡單易行。配備了3051SMV變送器的一體化調整型溫（wēn）壓補償蒸汽流量計的測量精度更高，可達±0.5%。
3.4 安裝（zhuāng）調（diào）試校（xiào）驗的便利
羅斯蒙特一體化整型溫壓補償蒸汽流量計現場安裝（zhuāng）不（bú）需要額外考慮引壓管。到現場後隻需要通過法蘭夾持安裝即可，簡單容易操作。安裝完成後通知廠家來服務調試即可（kě），大大減少了現場（chǎng）的安裝調試工作量。羅斯蒙（méng）特流量計非常（cháng）穩定可靠，基本不需要進行維護。每年流量計標定（dìng）的時候，隻需要送檢變送器即可（kě），非常方便。
４ 結語
羅斯蒙特多參量（liàng）調整型溫壓補（bǔ）償蒸汽流量（liàng）計（jì）在（zài）多晶矽行業成功（gōng）實（shí）現了還（hái）原（yuán）裝置氫氣及公用工程蒸汽的（de）流量測量。無（wú）論是重要測量還是（shì）疑難測點，其優異的性能完全滿足了工藝測量的需求。流量計除了在定期的停工檢修中, 做簡單的檢查（chá）外, 沒有出現過任何問題。其可靠度與免維護性也得到了現場儀表工程師的肯定，在**各多晶矽企業均有成功應用。