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多參量調整型鍋（guō）爐蒸汽流量計在多晶矽行業的應用
點擊（jī）次數：2099 發布時間：2021-01-07 15:13:34
摘要：通（tōng）過多晶矽行業的應用實例分析介紹了羅（luó）斯（sī）蒙特一體化多參量（liàng）調（diào）整（zhěng）型鍋爐蒸汽流量計的（de）特（tè）點及使用效果。
1 多晶（jīng）矽行業現狀
多晶矽行業是（shì）個新興且（qiě）具有發展潛力的產業，是矽產品產（chǎn）業鏈中不可缺（quē）失的一環，其成品多晶矽更是（shì）製造矽拋光片、太陽能電池及高純矽製品的（de）主要原料，這是半導體和太陽能光伏產業的物質基礎，也是信（xìn）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（xìn）息爆炸時代的來臨，**對於半導體矽的需求量劇增，而且對於矽芯片存儲容量呈指數級增（zēng）長要求，這就意味著純度更（gèng）高的太陽能級多晶矽的需求迫在眉睫、供不應（yīng）求。中國也在高科技、新能源產（chǎn）業上加大了扶持力度，趁勢湧現（xiàn）出一批萬噸級多晶矽企業，如宜昌南玻、江蘇中能矽業、亞洲矽業、四川永祥等。大部分廠家（jiā）均采（cǎi）用改良西門子（zǐ）法技術，即（jí）用氯和氫合成氯化氫（qīng），氯化氫和工業矽粉在一定的（de）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（guī）在氫還原爐內進行CVD反應生產高純多晶矽（guī）。其工藝（yì）生產中涉及的主（zhǔ）要裝置有（yǒu）：三氯氫矽合成、精餾（liú）、還原、氫化、尾氣回收、三廢處理等。
行業中涉及很多物料配比的流量（liàng）測點，習慣上偏好使用科式質量流量計，項目（mù）初期投資很大，加長了投資回報周期（qī）。過程測量儀（yí）表作為工藝生產（chǎn）過程中的潤滑（huá）劑，關係到工藝流程的穩定性、物料配比的精準性，同時（shí）也與人員、設備的安全性息息相關。選擇適合的（de）儀表不僅可以提升整（zhěng）個生產過程的自動化程度，也可以幫助（zhù）企業（yè）在確保安全生產的同時減少初期項目（mù）投資。
2 羅斯蒙特差壓原理（lǐ）的調整型鍋爐蒸汽流量計在多晶矽行業的應用（yòng）
2.1 還（hái）原裝置流（liú）量測（cè）量應用
（1）關鍵應用測點:
氫氣流量精準測量作為自然界中（zhōng）密（mì）度（dù）*小的氣體，在常溫（wēn）下，氫氣的（de）性質很穩定，但是條件改變時情況（kuàng）就不同（tóng）了。為確保氫氣流量準確安全的測（cè）量，通（tōng）常要求在316不鏽鋼管道中氫氣流速要控製在（zài）25m/s的安全流（liú）速以（yǐ）內。作為還原劑，配比的精準性（xìng）直接影響到成品的合格率和品（pǐn）質，因此（cǐ）工藝（yì）要求流量精度達到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（yī）體化的多參量調（diào）整型鍋爐蒸汽流量計3051SFCC（SMV）, 使用（yòng）4個間隔均（jun1）等的開孔消（xiāo）除漩渦和不規則流動剖麵，同（tóng）時具備節流和整流的能力，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（fàn）圍內，保證了（le）流體測量的安全性（xìng）和準確性。同時，多參量流量變送（sòng）器3051SMV依（yī）據流體的伯努利方程 ，對影響（xiǎng）流體的多達25個流量計算參（cān）數進行實時的溫度壓力全補償，消除流體經過孔板（bǎn）截流件時這些參數產生（shēng）的誤差，確保了流量計全量程誤差與設計（jì）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需求（qiú）。相較於傳統的質量流量計測量，更加經濟。
2.2 測量難點（diǎn）：公（gōng）用工程全廠蒸汽平衡（héng）
傳統（tǒng）測量方案:不帶補償/部分補償渦街流量計或（huò）不帶補償/上位（wèi）機部分補償的差壓式（shì）流量計，但這些方式普遍存在計量不準確，蒸汽無法平衡的情況。究其根本原因：蒸汽並非液體，管線傳輸過程中，由於溫度或壓力的變化使得蒸汽自身的狀（zhuàng）態發生了改（gǎi）變，因此，管線的上下遊蒸汽流量測量值很難對上。另（lìng）外，蒸汽長管（guǎn）線傳輸過程中會產生振動，這也（yě）會影響部（bù）分渦街流量計的實際測量精度。羅斯蒙特多參量調整型鍋爐（lú）蒸汽流量計3051SFCC（SMV）方案就對症下藥，有效地解決了這一（yī）難題。*先，多參量流量變送器3051SMV內嵌**水蒸汽計（jì）量標準IAPWS-IF97的計算模型，此（cǐ）計算（suàn）模型符合**標準蒸汽熱值輸（shū）出（chū）標準，但計算精度（dù）遠高於國內流量計蒸（zhēng）汽測量遵循的IF-67公式模型；其次（cì），3051SMV可實現對測量蒸汽進行實時（shí）動態的溫度壓力全補償，來消除或減少因為溫度或壓力變化帶來的蒸汽（qì）能量損失，提高整個蒸汽能源計（jì）量（liàng）的精度。*後3051SMV可輸（shū）出熱值。而這在蒸汽貿易結算中（zhōng），熱值的（de）交接更為公平和準確，且整型鍋爐蒸汽流量計不受（shòu）蒸（zhēng）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）整型鍋爐蒸汽流量（liàng）計3051SFCC（SMV）的特點及優勢
3051SFCC(SMV)是由羅斯蒙特（tè）*高端3051SMV多參量流量變送器和405C緊湊型調整孔板（bǎn）以及閥組一體化而成，該組（zǔ）合模式改變並革新了（le）傳統的差壓流量測量技術。
3.1 一體化成形出廠的意義
變送器（qì）、閥組與流量測量元件由同一個廠家生產並一體化組裝。出廠前即完成了整體的壓力（lì）、密封（fēng）測試，可以降低現場出現泄漏的幾率，且出廠前的整體流（liú）量標定也可以確保流量計的（de）係統精度（dù）。貨到現場後，直（zhí）接法蘭夾持安裝，無（wú）需考慮（lǜ）引壓管（guǎn），減少了因引壓管帶（dài）來的泄露風險和係統（tǒng）流量精度（dù）誤差（chà）。即便流量計（jì）真有故障了（le），也可以直接找到廠（chǎng）家來處理，避免了責任（rèn）分（fèn）攤不清的問題。
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、壓力、溫度、質量/體積流量（liàng）、熱量流量，可實現累計器功能，功能高度（dù）集中。
（2）內嵌**水蒸汽計量標準IAPWS-IF97的數學計算模型，確保蒸（zhēng）汽測量的高精度。實（shí）時動態補償多達25個流體變量參數，提高流量測量精度。
（3）變送器*高精度可達到讀數的0.04%，流量（liàng）量程比（bǐ）可達14:1。 可提供15年穩定性（xìng）的保證。
3.3 調整型孔板（bǎn）的優點
調整型（xíng）孔板基於ISO5167計算（suàn）標準，開等麵積的四孔（kǒng）。該設計平衡度好，可以消除漩渦和不（bú）規則流動剖麵（miàn），同（tóng）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（guǎn）段即可確保現場流量測量的準確性（xìng），這樣的流量計幾乎可以安裝在工廠任何的地（dì）方，也使得現（xiàn）場新增流量測點變得簡單易行。配（pèi）備了3051SMV變送器的一體化調整型鍋爐蒸汽流量計的（de）測量精（jīng）度更高，可達±0.5%。
3.4 安（ān）裝調試校（xiào）驗（yàn）的便利
羅斯蒙特一體化整型鍋爐蒸汽流量計現場安裝不需要額外考慮引壓管。到現場後隻需（xū）要通過法蘭夾持安裝即可（kě），簡單容易（yì）操作。安裝（zhuāng）完成後通知廠家來（lái）服務調試即可，大大減少了現場的安裝調（diào）試工作量。羅斯蒙特流量計非（fēi）常穩定可（kě）靠，基本不需要進行（háng）維護。每年流量（liàng）計標定的時候，隻需要送（sòng）檢（jiǎn）變（biàn）送器（qì）即可，非常方便。
４ 結語
羅斯蒙特多參量調整型鍋爐蒸汽流量計在多晶矽行業（yè）成（chéng）功實現了還原裝置氫（qīng）氣及公用工程蒸汽的流量測量。無論是重（chóng）要（yào）測量還是疑（yí）難測（cè）點，其優異的性（xìng）能完全滿足了工藝測量的需求（qiú）。流量計除了在（zài）定（dìng）期的停工（gōng）檢修中, 做簡單的檢查外（wài）, 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（chéng）師的（de）肯定，在**各多晶矽企業均有成功應（yīng）用。
1 多晶（jīng）矽行業現狀
多晶矽行業是（shì）個新興且（qiě）具有發展潛力的產業，是矽產品產（chǎn）業鏈中不可缺（quē）失的一環，其成品多晶矽更是（shì）製造矽拋光片、太陽能電池及高純矽製品的（de）主要原料，這是半導體和太陽能光伏產業的物質基礎，也是信（xìn）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（xìn）息爆炸時代的來臨，**對於半導體矽的需求量劇增，而且對於矽芯片存儲容量呈指數級增（zēng）長要求，這就意味著純度更（gèng）高的太陽能級多晶矽的需求迫在眉睫、供不應（yīng）求。中國也在高科技、新能源產（chǎn）業上加大了扶持力度，趁勢湧現（xiàn）出一批萬噸級多晶矽企業，如宜昌南玻、江蘇中能矽業、亞洲矽業、四川永祥等。大部分廠家（jiā）均采（cǎi）用改良西門子（zǐ）法技術，即（jí）用氯和氫合成氯化氫（qīng），氯化氫和工業矽粉在一定的（de）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（guī）在氫還原爐內進行CVD反應生產高純多晶矽（guī）。其工藝（yì）生產中涉及的主（zhǔ）要裝置有（yǒu）：三氯氫矽合成、精餾（liú）、還原、氫化、尾氣回收、三廢處理等。
行業中涉及很多物料配比的流量（liàng）測點，習慣上偏好使用科式質量流量計，項目（mù）初期投資很大，加長了投資回報周期（qī）。過程測量儀（yí）表作為工藝生產（chǎn）過程中的潤滑（huá）劑，關係到工藝流程的穩定性、物料配比的精準性，同時（shí）也與人員、設備的安全性息息相關。選擇適合的（de）儀表不僅可以提升整（zhěng）個生產過程的自動化程度，也可以幫助（zhù）企業（yè）在確保安全生產的同時減少初期項目（mù）投資。
2 羅斯蒙特差壓原理（lǐ）的調整型鍋爐蒸汽流量計在多晶矽行業的應用（yòng）
2.1 還（hái）原裝置流（liú）量測（cè）量應用
（1）關鍵應用測點:
氫氣流量精準測量作為自然界中（zhōng）密（mì）度（dù）*小的氣體，在常溫（wēn）下，氫氣的（de）性質很穩定，但是條件改變時情況（kuàng）就不同（tóng）了。為確保氫氣流量準確安全的測（cè）量，通（tōng）常要求在316不鏽鋼管道中氫氣流速要控製在（zài）25m/s的安全流（liú）速以（yǐ）內。作為還原劑，配比的精準性（xìng）直接影響到成品的合格率和品（pǐn）質，因此（cǐ）工藝（yì）要求流量精度達到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（yī）體化的多參量調（diào）整型鍋爐蒸汽流量計3051SFCC（SMV）, 使用（yòng）4個間隔均（jun1）等的開孔消（xiāo）除漩渦和不規則流動剖麵，同（tóng）時具備節流和整流的能力，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（fàn）圍內，保證了（le）流體測量的安全性（xìng）和準確性。同時，多參量流量變送（sòng）器3051SMV依（yī）據流體的伯努利方程 ，對影響（xiǎng）流體的多達25個流量計算參（cān）數進行實時的溫度壓力全補償，消除流體經過孔板（bǎn）截流件時這些參數產生（shēng）的誤差，確保了流量計全量程誤差與設計（jì）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需求（qiú）。相較於傳統的質量流量計測量，更加經濟。
2.2 測量難點（diǎn）：公（gōng）用工程全廠蒸汽平衡（héng）
傳統（tǒng）測量方案:不帶補償/部分補償渦街流量計或（huò）不帶補償/上位（wèi）機部分補償的差壓式（shì）流量計，但這些方式普遍存在計量不準確，蒸汽無法平衡的情況。究其根本原因：蒸汽並非液體，管線傳輸過程中，由於溫度或壓力的變化使得蒸汽自身的狀（zhuàng）態發生了改（gǎi）變，因此，管線的上下遊蒸汽流量測量值很難對上。另（lìng）外，蒸汽長管（guǎn）線傳輸過程中會產生振動，這也（yě）會影響部（bù）分渦街流量計的實際測量精度。羅斯蒙特多參量調整型鍋爐（lú）蒸汽流量計3051SFCC（SMV）方案就對症下藥，有效地解決了這一（yī）難題。*先，多參量流量變送器3051SMV內嵌**水蒸汽計（jì）量標準IAPWS-IF97的計算模型，此（cǐ）計算（suàn）模型符合**標準蒸汽熱值輸（shū）出（chū）標準，但計算精度（dù）遠高於國內流量計蒸（zhēng）汽測量遵循的IF-67公式模型；其次（cì），3051SMV可實現對測量蒸汽進行實時（shí）動態的溫度壓力全補償，來消除或減少因為溫度或壓力變化帶來的蒸汽（qì）能量損失，提高整個蒸汽能源計（jì）量（liàng）的精度。*後3051SMV可輸（shū）出熱值。而這在蒸汽貿易結算中（zhōng），熱值的（de）交接更為公平和準確，且整型鍋爐蒸汽流量計不受（shòu）蒸（zhēng）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）整型鍋爐蒸汽流量（liàng）計3051SFCC（SMV）的特點及優勢
3051SFCC(SMV)是由羅斯蒙特（tè）*高端3051SMV多參量流量變送器和405C緊湊型調整孔板（bǎn）以及閥組一體化而成，該組（zǔ）合模式改變並革新了（le）傳統的差壓流量測量技術。
3.1 一體化成形出廠的意義
變送器（qì）、閥組與流量測量元件由同一個廠家生產並一體化組裝。出廠前即完成了整體的壓力（lì）、密封（fēng）測試，可以降低現場出現泄漏的幾率，且出廠前的整體流（liú）量標定也可以確保流量計的（de）係統精度（dù）。貨到現場後，直（zhí）接法蘭夾持安裝，無（wú）需考慮（lǜ）引壓管（guǎn），減少了因引壓管帶（dài）來的泄露風險和係統（tǒng）流量精度（dù）誤差（chà）。即便流量計（jì）真有故障了（le），也可以直接找到廠（chǎng）家來處理，避免了責任（rèn）分（fèn）攤不清的問題。
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、壓力、溫度、質量/體積流量（liàng）、熱量流量，可實現累計器功能，功能高度（dù）集中。
（2）內嵌**水蒸汽計量標準IAPWS-IF97的數學計算模型，確保蒸（zhēng）汽測量的高精度。實（shí）時動態補償多達25個流體變量參數，提高流量測量精度。
（3）變送器*高精度可達到讀數的0.04%，流量（liàng）量程比（bǐ）可達14:1。 可提供15年穩定性（xìng）的保證。
3.3 調整型孔板（bǎn）的優點
調整型（xíng）孔板基於ISO5167計算（suàn）標準，開等麵積的四孔（kǒng）。該設計平衡度好，可以消除漩渦和不（bú）規則流動剖麵（miàn），同（tóng）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（guǎn）段即可確保現場流量測量的準確性（xìng），這樣的流量計幾乎可以安裝在工廠任何的地（dì）方，也使得現（xiàn）場新增流量測點變得簡單易行。配（pèi）備了3051SMV變送器的一體化調整型鍋爐蒸汽流量計的（de）測量精（jīng）度更高，可達±0.5%。
3.4 安（ān）裝調試校（xiào）驗（yàn）的便利
羅斯蒙特一體化整型鍋爐蒸汽流量計現場安裝不需要額外考慮引壓管。到現場後隻需（xū）要通過法蘭夾持安裝即可（kě），簡單容易（yì）操作。安裝（zhuāng）完成後通知廠家來（lái）服務調試即可，大大減少了現場的安裝調（diào）試工作量。羅斯蒙特流量計非（fēi）常穩定可（kě）靠，基本不需要進行（háng）維護。每年流量（liàng）計標定的時候，隻需要送（sòng）檢（jiǎn）變（biàn）送器（qì）即可，非常方便。
４ 結語
羅斯蒙特多參量調整型鍋爐蒸汽流量計在多晶矽行業（yè）成（chéng）功實現了還原裝置氫（qīng）氣及公用工程蒸汽的流量測量。無論是重（chóng）要（yào）測量還是疑（yí）難測（cè）點，其優異的性（xìng）能完全滿足了工藝測量的需求（qiú）。流量計除了在（zài）定（dìng）期的停工（gōng）檢修中, 做簡單的檢查外（wài）, 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（chéng）師的（de）肯定，在**各多晶矽企業均有成功應（yīng）用。