کاربرد فلو سنجها در آلوميناي جاجرم

خلاصه
فصل اول : خلاصه اي از عملکرد واحد هاي عملياتي و کاربرد فلو سنجها در آنها
1-1-     مقدمه                                                                                               4
1-2-    بخش يک (واحدهاي قرمز)                                                                      5
1-3-    بخش دو (واحدهاي سفيد)                                                                       7
1-4-    بخش سه (واحدهاي جانبي)                                                                     8
فصل دوم : فلومترهاي مغناطيسي    
2- 1- اصول کار                                                                                           11
2-1-1- القاي AC و DC                                                                              13
2-1-2- القاء با دو فرکانس                                                                              16
2 – 2 – ساختار                                                                                            18
2-2-1- لاينرهاي سراميکي                                                                              22
2-2-2- مدارات الکترونيکي و هوشمند                                                                24
2-2-3- ظرفيت ورنج                                                                                     25
2 – 3 – کاربردها                                                                                          26
2 – 4 – نصب                                                                                              31
2 – 5 – مشخصات                                                                                                       2-5-1- مزيتها                                                                                             32
 2-5-2- محدوديتها                                                                                      34
فصل سوم : فلومترهاي هيدروستاتيک
3-1- مقدمهاي بر اندازه گيري فلو به روش اختلاف فشار                                          37
3-1-1- تئوري برنولي                                                                                    37
3-1-2- قانون جذر در جريان سيال                                                                    42
3-2- محاسبه قطر اوريفيس                                                                              46
3-3- ونتوري ها                                                                                           48
3-3-1- لوله هاي ونتوري                                                                               48
3-3-2- نازلهاي جريان                                                                                  50
3-3-3- لوله هاي جريان                                                                                51
3-4- لوله پيتوت                                                                                          52
3-5- مشخصات صفحه اورفيس                                                                        54
3-6- افت فشار دائمي در سيستم                                                                       56
3-7- اتصال لوله هاي فشار از المنت اوليه به وسايل اندازه گيري                                 57
3-8- مقايسه لوله ونتوري و صفحه اوريفيس                                                         59
3-9-  وسايل اندازه گيري اختلاف فشار                                                              60
3-9-1- مدرج کردن جريان سنج                                                                       60
3-9-2- انواع وسايل اندازه گيري اختلاف فشار                                                      62
 3-9-3- اندازه گيري اختلاف فشار به روش الکتريکي                                             64                                                                   
پيوستها                                                                                                       69
منابع                                                                                                          72
خلاصه انگليسي                                                                                             73

خلاصه
دردنياي صنعتي امروزي که هر لحظه علم الکترونيک وصنعت نيمه هاديها روبه پيشرفت مي باشد شاهد وارد شدن روز افزون انها در تمام زندگي بشر بوده وميتوان گفت زندگي بدون استفاده ازانها براي انسان ناممکن شده است . با توجه به پيشرفت علوم کامپيوتر در اين دوره ، انجام وکنترل تمام کارها توسط ان به سرعت افزايش يافته و ديگر نيازي به کارطاقت فرسا ونيروي انساني زياد ، نمي باشد.
همانطور که در بالا اشاره شد اين صنعت خيلي زود درکارخانجات وجايي که نيروي انساني دران نقش عمده اي را ايفا مي کردوارد شده ودنيا را متحول کرد،اين تحول بنام اتوماسيون صنعتي ثبت گرديد.دراتوماسيون صنعتي شاهد دقت بالا ، افزايش توليد ، سرعت بالا ،کاهش نيروي انساني ،کيفيت مطلوب ،مشکلات کمتر و رفع  سريعتر مشکلات و در نهايت سود اقتصادي بسيار بالا هستيم .
اندازه گيري يکي ازشاخه هاي مهم درصنعت اتوماسيون بوده که بنام ابزار دقيق درهرکارخانه يا کارگاهي ارائه مي شود و بخش ديگر اتوماسيون، کنترل مي باشد . علم ابزار دقيق ، اندازه گيري تمام پارامتر هاي فيزيکي يا شيميايي يک پروسه  صنعتي در هر لحظه و تبديل اين پارامترها به سيگنالهاي الکتريکي قابل قبول براي بخش کنترل مي باشد .با ورود اين سيگنالها از يک طرف و ورود برنامه هاي فرايندي به فرم نرم افزار از طرف ديگر به بخش کنترل ارائه خروجي مناسب از ان را شاهد هستيم که اين خروجي ها به انواع مختلف سيگنالهاي الکتريکي براي کنترل پروسه صنعتي ارسال ميگردد.. پارامترهاي فيزيکي مانند اندازه گيري فشار ، دما ، فلو ، جابجايي ، دانسيته ‌، ويسکوزيته ، وزن  و غيره و  پارامترهاي شيميايي اندازه گيري مانند شناخت درصد ترکيبات عناصر يا ملکولهاي خاصي(مثل کلر موجود در اب واکسيژن موجود در هوا ودرصد اسيدي وبازي سيالات و.......)در مواد و نقاط مختلف مي باشد.
در کارخانه الوميناي جاجرم انواع مختلفي از سنسورهاي ابزار دقيقي از لحاظ نوع پارامتر مورد اندازه گيري ، رنج اندازه گيري ، کاربرد در مکانهاي  مختلف ، شرکتهاي سازنده ، دقت در اندازه گيري و غيره وجود دارند. عنوان پايان نامه بنده فقط در مورد اندازه گيري فلو در اين کارخانه مي باشد که اين فلو مکن است مربوط به مايعات ،گازها و جامدات باشد . روشهاي اندازه گيري فلو بسيار زياد بوده و فقط از چند روش مذکور در اين کارخانه استفاده شده است:
1-    فلومتر هاي مغناطيسي
2-    فلومتر هاي هيدروستاتيک(ونتوري-اوريفيس - پيتوت )
3-    فلومتر هاي توربيني در انواع مختلف .
از اين سه روش فقط براي اندازه گيري فلوي سيالات و گازها استفاده مي شود وفقط يک روش براي اندازه گيري جامدات عبوري از روي نوار نقاله ها به صورت سيستم توزين مي باشد.
اين پايان نامه شامل سه بخش اصلي مي باشد که در زير به تفسير تک تک انها مي پردازيم:
بخش اول: شامل توضيحات مختصري در باره سه بخش کارخانه الومينا ( قرمز – سفيد- جانبي) بوده و در ضمن تمام واحدهاي مر بوط به هر بخش را از لحاظ کارکرد وکاربرد فلو سنج ها در ان تشريح مي کنم .
بخش دوم: بعلت کثرت استفاده از فلومتر مغناطيسي در اين کارخانه فقط به توضيح و تفسير کامل اين تجهيز پرداخته و در اين اصول کار- ساختار- کاربردها- مزيتها - معايب  مي پر دازيم.
بخش سوم :در بخش سوم اين پايان نامه نيز به دليل بالا تشريح کامل فلومتر هاي هيدروستاتيکي را در نظر گرفته و با ارائه قانون برنولي واستفاده از ان در اين فلومتر به تشريح تک تک فلومتر ها ي اوريفيس ونتوري وپيتوت مي پردازيم .
بعلت کثرت مطالب از تحقيق در باره فلومتر هاي تور بيني و مسي و سيستمهاي توزين خودداري کرده، بخش يک به محلهايي که اين تجهيزات  در آنها  استفاده  شده است را ياد آور ميشود .    
 
در اين بخش بنده به توضيحات بسيارمختصري درباره واحدهاي عملياتي بخش يک پرداخته، وجود يا عدم وجود فلومترها ونقش انها را درواحدهاي مربوط به اين بخش تشريح خواهم کرد.دراين واحدها بيشتر خردايش بوکسيت، اهک  و مخلوط  کردن  انها با اب وسود و تهيه دوغاب بوکسيت ودرنهايت انحلال اکسيد الومينيوم دردوغاب انجام مي پذيرد  و نگاه مختصري به اين اعمال همراه با فلوسنجهاي کاربردي دراين بخش کرده وبه اهميت اين تجهيزات در صنعت پي خواهيم برد .
    ابتدا درواحد 01 سنگ بوکسيت انتقال داده شده توسط کاميون ازمعادن همجوارتوسط سنگ شکنهاي  فکي و چکشي خرد مي گردد و ابعاد ريزتراز 20ميکرو توسط نوار نقاله به قسمت هموژنيزاسيون و انبار
بوکسيت در واحد 02 انتقال مي يابددر ورودي واحد 02 مقدار بوکسيت توسط يک سيستم توزين بر حسب تن بر ساعت اندازه گيري شده واين سيستم درزيرنوارنقاله نصب گرديده وفلوي مواد جامدرا اندازه مي گيرد و بعد از هموژنيزاسيون دوباره در همان واحد براي ارسال به واحد 08انبار مي شود .
       در واحد 03 نيزسنگ آهکي که از معدن اهک توسط کاميون به کارخانه ارسال  شده توسط يک سيستم سرند به سه نوع سنگ با ابعاد مختلف جدا سازي مي شود ودو نوع ان بوسيله نوار نقاله به محل انبارسرباز انتقال يافته ودردو انبار مجزا ذخيره مي شود .  درورودي 04 مقدار فلوي اهک توسط سيستم توزين اندازه گيري شده (برحسب تن بر ساعت ) و به کوره ها ارسال مي گردد .  
     درواحد 04 مقدار کافي اهک براي تآمين نيازهاي فرايند در مرحله شير اهک جهت بازيابي سودسوزآور از گل قرمزدر واحد 14 وهمچنين درمراحل قبل ازانحلال به منظورسليس زدايي وکاتاليزورانحلال توليد مي
شود ودرهرکوره يکي ازدونوع سنگ پخت مي شود. دراين واحدازکوره حرارتي مازوت سوزکه اخيرآ دو سوخته نيز شده است (گاز طبيعي) استفاده شده است و ميدا نيم که درکوره هاي حرارتي نسبت ترکيب سوخت وهوا بسته به مقداردمايي ايجادشونده دران کوره دارد که براي اين منظور روي خط سوخت مازوت از فلومترهاي توربيني و خط هوااز فلومترپيتوت استفاده شده است و ميزان ترکيب هوا وسوخت براي ايجاد دماي معين توسط کنترل ولوهاي روي خط سوخت و دمپرهاي روي خط هوا که قبل از فلومترهانصب شده اند با توجه به ميزان فلو تنظيم مي شوند و لوپ کنترلي را ايجاد کرده وباعث تنظيم کوره در يک دماي معين درحجم هواي ثا بت خواسته شده مي شود. واحد اندازه گيري مورد استفاده براي فلو سيالات و گازها دراين کارخانه بيشتر متر مکعب بر ساعت مي باشد .
   در واحد 05 براي تهيه شير اهک ،آب و آهک را به نسبت خاصي مخلوط کرده وآنرا تهيه مي کنيم  براي اندازه گيري ميزان اب مصرفي دراين پروسه ازفلومترهاي نوع اوريفيس وبراي اهک از فلومترهاي چشمي (پيمانه اي)مکانيکي بدون سيگنال  الکتريکي خاصي استفاده کرده و اين دو را با هم مخلوط کرده وبااستفاده از پيمانه هاي آهک، شيراهک را به دانسيته خاصي براي مصرف سايت مي رسانند و جهت ارسال به واحد  هاي مصرفي بعد ازپمپ هاي سرعت متغييرفلومترهاي نوع مگنتي قرار داده و ميزان ارسال  ان را به واحد
هاي ديگر کنترل مي کنند.
       در واحد 08 ، بوکسيت هموژنيزه خروجي از واحد 02 و آهک پخته شده خروجي از واحد 04 و محلول  سود سوزآور رقيق درآسياب استوانه اي شکل مرطوب کاملآ نرم و ريز مي گردد و براي اين کار سه خط کامل آسياب پيش بيني شده است و ميزان فلوي بوکسيت وآهک براي هر خط جداگانه توسط سيستم توزين و براي سود سوزاور توسط فلومترهاي مگنت اندازه گيري شده تا درصد خاصي از اين سه مخلوط و دوغاب مورد نظر ايجاد شود .
    در واحد 09 اين امکان فراهم مي گردد تا بخشي از سيلس فعا ل موجود در اسلاري1(دوغاب )بوکسيت با مواد پيرامون خود وارد واکنش شده و تبديل به ترکيباتي غير فعال در شرايط انحلال شود. براي اين منظور  اسلاري بوکسيت را دردرجه حرارت100 درجه سانتي گراد به مدت 8 ساعت نگهداري مي کنند و بامحلول سود سوز اور به ميزان خاصي که توسط فلومترهاي مگنتي اندازه گيري مي شود مخلوط وبه  واحد پمپاژ ارسال مي گردد.
   درواحد 10پمپاژ توسط چهارپمپ بسيارقوي که به پمپ هاي گهو2 معروف مي باشد اسلاري بوکسيت
سيلسي زدايي شده با فشار حداقل 145 بار به واحد انحلال ارسا ل مي گردد در اين واحد فلومترها فقط
در ورودي پمپ هاي گهو بوده و از نوع مگنتي مي باشد.
1- slurries
2- GEHO  (موتورهاي جريان مستقيم ساخت هلند با قدرت بسيار بالا ميباشند.)
در واحد 11 اسلاري بوکسيت تا دماي 270درجه سانتي گراد در کوره هاي حرارتي (مازوت وگاز)  گرم
مي شود و براثر اين گرما فشاردرلوله ها زياد شده و اسلاري از فازمايع به فازگازي تبديل مي گردد و در نتيجه موجب انحلال اکسيدآلومينوم بوکسيت دردوغاب مي شود و توسط فلاش تانکهاي فشار ان کاهش پيدا کرده ، فشار به اتمسفر و فاز مايع برمي گردد .واحد 11 داراي چهارخط مجزا مي باشد در قسمت کوره هاي حرارتي آن ازفلومترهاي توربيني وبراي خروجي مواد ازتانک ذخيره واحد از فلومترهاي مگنتي استفاده شده است در ضمن اين واحد يک سيستم بسته مي باشد که براي پيش گرم شدن اسلاري از بخار گرفته  شده از فلاش تانکها استفاده شده و دمارا قبل از کوره ها به 250درجه سانتي گراد مي رسانند .در ضمن براي استفاده بهينه از سوخت در بالاي کوره بويلري تعبيه شده که توليد بخار مي نمايد و اب ورودي وبخار خروجي از انها توسط فلومترهاي اوريفيس اندازه گيري مي شود .   

1- 3-  بخش دو (واحدهاي سفيد)
    در واحد 12 اسلاري الومينات پس از خروج از واحد 11 توسط سر ريز محلول شستشوي گل قرمز از واحد 14 و همچنين محلول رقيق سود سوزآور به دست امده از فيلتراسيون هيدرات ازواحد17 رقيق مي شود تا امکان ته نشين شدن بهتر ذرا ت گل قرمز فراهم مي گردد خروجي از واحد 12 توسط فلومترهاي مگنتي اندازه گيري مي شود .
   در واحد 13و14 محلول ليکور الومينيوم از گل قرمز توسط سر ريز تيکنرها1و دو مرحله   فيتراسيون جدا شده وگل قرمز به سد باطله فرستاده مي شود و محلول ليکورآلومينا به واحد هاي بعد  ارسال مي شود براي ته نشين بهتر و سريعتر در تيکنرها از ماده فلو کلانت استفاده مي شود تمام فلومترهاي اين دو بخش از نوع مگنتي بوده بجز مواردي که براي فلوي آب يا کندانس و بخار از اوريفيس استفاده شده است .
   واحدهاي 16و17مربوط به جوانه زدن آلومينا در تانکها مي باشد  بعد از جوانه زدن و بزرگ شدن دانه
هاي الومينا در واحد 17  الومينا از سود و آب جدا شده توسط فيلتر هاي درام2 جدا مي شود وبا نوارنقاله
1- TIKNER  (فرق ان با  TANK در اين است که قطر ان از ارتفاعش خيلي بيشتر مي باشد.)
2- DRAM  (نوعي فيلتر استوانه اي براي جدا سازي مواد جامد از مايع توسط وکيوم ميباشد.)
به واحد بعدي ارسال مي گردد تمام فلومترهاي اين واحد نيزازانواع مگنتي بوده بجزموارد اندازه گيري آب وبخار و کندانسکه از نوع اوريفيس مي باشد.     
   خروجي از واحد 17 هيدرات آلومينا نام داشته که توسط سيستم توزيني که در زير نوار نقاله نصب گرديده است اندازه گيري مي شود و در واحد 19 انبار مي شود  مجموعه نوار نقاله هاي انتقال اين دو بخش را واحد 20 نامگذاري کرده اند.
   در واحد18 فقط غلظت سود رقيق شده را افزايش داده و از بخاربراي ايجاد حرارت استفاده مي کنند.و فلو سنجهاي روي خطوط سود مگنتي و روي خطوط اب وبخار اوريفيس ميباشد .
      در واحد 19 هيدرات توسط نوار نقاله ها به مخزن  ورودي واحد 21 رفته و در ان واحد هيدرات به پودر الومينا تبديل مي شود واحد 21 شامل چندين برنر1 (مشعل) بوده که تقريبآ مانند واحدهاي پخت سيمان مي باشد . تمامي اين مشعل ها دوگانه سوز(مازوت وگاز)کار مي کنند و تمام فلوسنجهاي نصب شده جهت سوخت ورودي به انها از نوع توربيني وبسياردقيق مي باشد . بعد ازتوليد الومينا درسيلوهاي واحد15 انبار مي گردد و درانجا بارگيري کاميون و واگن انجام مي پزيرد فقط در ورودي  هيدرات  به واحد 21 از سيستم توزين نصب  شده در زير نوار نقاله ورودي استفاده شده است .