漿液型電磁流量計(jì)在煤化工水煤漿行業(yè)的研究應(yīng)用
漿液型電磁流量計(jì)在煤化工水煤漿行業(yè)的研究應(yīng)用
摘 要：通過對(duì)水煤漿計(jì)量難的科學(xué)分析，對(duì)電磁流量計(jì)的出廠特殊加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝使用、檢修和調(diào)試實(shí)際應(yīng)用研究，認(rèn)為為漿液型電磁流量計(jì)在煤化工有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：煤化工 水煤漿 漿液型電磁流量計(jì) 計(jì)量參數(shù)整定
1 引言
1990年山東魯南化肥廠在一家成功引進(jìn)了“德士古”型氣化爐制煤氣技術(shù)，隨之“對(duì)置式四噴嘴新型氣化爐制煤氣技術(shù)”、“魯奇BGL氣化爐制煤氣技術(shù)”、“西門子G SP氣化爐制煤氣技術(shù)”、“GE高壓氣化爐制煤氣技術(shù)”等氣化爐制煤氣技術(shù)很快在中國得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而所有的氣化爐制煤氣工藝控制的核心技術(shù)是對(duì)經(jīng)過磨煤機(jī)磨化篩選、煤漿泵加壓后的水煤漿流量與工藝氧流量比科學(xué)、準(zhǔn)確監(jiān)控。目前，工藝氧流量測(cè)量技術(shù)已經(jīng)足夠成熟。但新型的煤化工工藝和惡劣多變的現(xiàn)場(chǎng)條件，導(dǎo)致特殊工況的水煤漿介質(zhì)流量監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定性始終困惑著各個(gè)煤化工企業(yè)與流量計(jì)廠家。因此，攻克煤化工水煤漿流量監(jiān)測(cè)的技術(shù)難題就成了眾多流量計(jì)廠家的奮斗目標(biāo)。經(jīng)眾多流量計(jì)廠家和煤化工企業(yè)共同開發(fā)、研究、篩選和應(yīng)用，一致總結(jié)出；到目前為止，速度式測(cè)量原理的“漿液型電磁流量計(jì)”是測(cè)量煤化工水煤漿流量的流量計(jì)。但是在電磁流量計(jì)實(shí)際使用過程中存在著工頻干擾噪聲、流體介質(zhì)特性產(chǎn)生的電化學(xué)干擾嘈聲、供電電源性等干擾，造成了相應(yīng)的水煤漿計(jì)量難。
2 煤化工行業(yè)水煤漿的計(jì)量難點(diǎn)
2.1 水煤漿成分復(fù)雜
因煤炭在采掘過程中含有鐵絲、銅絲等金屬屑，通過皮帶輸送到棒磨機(jī)或球磨機(jī)里，和造紙廢液、甲醇廢水等添加劑進(jìn)行研磨，生成含量為60 %~70 %、操作密度為1250~1286k g /m 3、動(dòng)力粘度為70 0~3000cp的水煤漿。棒磨機(jī)或球磨機(jī)在研磨煤炭碰撞會(huì)進(jìn)一步脫落部分金屬顆粒，后續(xù)設(shè)備不可能*過濾、去除水煤漿中含有金屬顆粒，計(jì)量過程中的沖擊和磨損容易造成加壓泵及其它計(jì)量主輔設(shè)備的易損壞。
2.2 水煤漿介質(zhì)特性影響
在測(cè)量水煤漿、泥漿等液、固兩相混合導(dǎo)電性介質(zhì)流量時(shí)，在固體顆?；蛘呃w維介質(zhì)擦過電極表面時(shí)，電級(jí)表面的接觸電化學(xué)電勢(shì)突然變化，造成從傳感器輸出的電極檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)尖脈沖漿液（干擾）噪聲，它將造成顯示和信號(hào)輸出波動(dòng)，波動(dòng)量大小與傳感器的勵(lì)磁電流頻率1/f的頻譜特性關(guān)系。金屬顆粒的摩擦?xí)a(chǎn)生更加嚴(yán)重的瞬間尖脈沖干擾，最終造成電磁流量信號(hào)所受干擾嚴(yán)重而導(dǎo)致測(cè)量不穩(wěn)定。
2.3 加壓泵的影響
加壓泵工作時(shí)存在脈動(dòng)流是必然的。在水煤漿制造及普通鍋爐燃燒的加壓環(huán)節(jié)基本上采用“螺桿泵”，因其結(jié)構(gòu)及工作方式在不同的轉(zhuǎn)速下脈動(dòng)流的波動(dòng)量很小（波動(dòng)量一般在0.5 %~5 %），一般情況下不影響計(jì)量和控制應(yīng)用。而“德士古”氣化爐因其工藝要求，水煤漿噴嘴需要加壓泵將水煤漿加壓至6~9.6M Pa才能達(dá)到的霧化效果，今后甚至更高，所以采用“活塞泵”或“隔膜泵”，因其工作原理及結(jié)構(gòu)即使在滿負(fù)荷工作的情況下加壓打出液體的脈動(dòng)流的波動(dòng)量很大（波動(dòng)量一般在6%~15%），煤漿泵在長期工作后若某一個(gè)工作腔出現(xiàn)問題，會(huì)進(jìn)一步加大其脈動(dòng)量，而且每一個(gè)工作腔的工作狀態(tài)不能在控制室進(jìn)行監(jiān)控，只能反映在流量計(jì)的瞬時(shí)顯示及信號(hào)輸出波動(dòng)上。
2.4 煤漿輸送管的影響
氣化爐裝置水煤漿的輸送管線一般采用20號(hào)碳鋼材質(zhì)。在停止輸送煤漿階段時(shí)，管線內(nèi)壁會(huì)氧化產(chǎn)生大量的氧化鐵銹，水煤漿對(duì)管線內(nèi)壁的摩擦?xí)撀浼?xì)小的碳鋼顆粒，裹含在煤漿中。電磁流量計(jì)在工作時(shí)其傳感器測(cè)量腔內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)使金屬顆粒磁化，促使煤漿內(nèi)的金屬顆粒吸附在測(cè)量電極附近，對(duì)電極形成極化電壓，會(huì)加大電磁流量計(jì)本身的測(cè)量精度和進(jìn)一步造成增大波動(dòng)量。而不銹鋼管線基本不存在此問題。
3 漿液型電磁流量計(jì)的應(yīng)用研究
3.1 電磁流量計(jì)的特別安裝要求
嚴(yán)格按照電磁流量計(jì)安裝要求安裝，并且盡可能地將3臺(tái)電磁流量計(jì)安裝在汽化爐頂部。延長流量計(jì)的前直管段是解決煤漿加壓泵工作時(shí)造成脈動(dòng)的辦法。
3.2 電磁流量計(jì)的特殊加工
用專用量具量出電磁流量計(jì)的法蘭接口尺寸并經(jīng)計(jì)算和設(shè)計(jì)，用316錳絡(luò)合金等特殊材質(zhì)加工成接口法蘭的防護(hù)沖刷磨損套。對(duì)電磁流量計(jì)的腔室渡上碳化硅（對(duì)電磁干擾有防護(hù)作用）防護(hù)沖刷磨損膜。對(duì)電磁流量計(jì)感應(yīng)電極度上碳化鎢防護(hù)沖刷磨損膜。
3.3 電磁流量計(jì)使用建議
（1）在單機(jī)試車階段嚴(yán)禁對(duì)電磁流量計(jì)送電，先做好煤漿循環(huán)管線磨損防護(hù)，利用水煤漿對(duì)煤漿管線內(nèi)壁除銹，否則鐵銹會(huì)被電磁傳感器內(nèi)壁的磁場(chǎng)吸附在電極附近，對(duì)電極形成極化電壓干擾而造成流量計(jì)的波動(dòng)。氣化爐停車后將電磁流量計(jì)停電后再清洗管線,避免因電磁流量計(jì)傳感器內(nèi)勵(lì)磁形成的磁場(chǎng)使吸附在電極附近的鐵銹不能被沖洗干凈。
（2）在正常運(yùn)行階段，突然發(fā)現(xiàn)電磁流量計(jì)波動(dòng)、干擾有以下可能：
1）泵引起的波動(dòng)
煤漿泵的某一個(gè)隔膜工作腔出現(xiàn)異常，流量值的變化可能不大，但流場(chǎng)變化較大而引起脈動(dòng)，波動(dòng)量加大。及時(shí)觀察煤漿泵每一個(gè)隔膜工作腔體的監(jiān)測(cè)壓力表是否均衡。
2）煤漿引起的波動(dòng)
煤漿含金屬顆粒量增多，堆積在電極附近，對(duì)電極形成極化電壓干擾而造成流量計(jì)的波動(dòng)，及時(shí)停車拆檢或沖洗。
3）電磁流量計(jì)輸出信號(hào)突然出現(xiàn)瞬間尖脈沖干擾。
煤漿含的大顆粒金屬或氣泡摩擦，碰撞電極而產(chǎn)生的瞬間尖脈沖干擾，若頻繁地出現(xiàn)要檢查煤漿質(zhì)量。電磁流量計(jì)的傳感器襯里受耐溫的限制，不能使用蒸汽沖洗煤漿管線。
4）智能電磁流量計(jì)的參數(shù)整定
電磁流量傳感器在不能按照的安裝條件安裝使用時(shí)，可以調(diào)整流量計(jì)本身的阻尼時(shí)間，以犧牲靈敏度為代價(jià)去彌補(bǔ)脈動(dòng)流造成的波動(dòng)，建議阻尼時(shí)間不要超過30s，以5~15s為。特別是電磁流量計(jì)經(jīng)長時(shí)間高壓沖刷使用后，計(jì)量設(shè)備結(jié)構(gòu)因沖刷嚴(yán)重而發(fā)生了一定的變化，為了更好適用計(jì)量的準(zhǔn)確性，需用角向磨光機(jī)對(duì)里襯碳化硅防護(hù)膜進(jìn)行整形，特別是對(duì)感應(yīng)電極的碳化鎢防護(hù)膜整形。但是一定要記住，對(duì)防護(hù)膜整形后一定要通過計(jì)量校準(zhǔn)、標(biāo)定，整定該電磁流量計(jì)的參數(shù)，才能準(zhǔn)確投運(yùn)該電磁流量計(jì)，才能更好發(fā)揮它在煤化工水煤漿行業(yè)計(jì)量中的固有優(yōu)點(diǎn)和特長。該3臺(tái)流量計(jì)經(jīng)使用18個(gè)月后，于2010年4月15日因計(jì)量誤差太大導(dǎo)致氣化爐跳車。經(jīng)拆體檢查，和原始安裝數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)3臺(tái)漿液型電磁流量計(jì)防護(hù)里襯整體平均磨損了0.8 m m的厚度，但感應(yīng)電極因出廠加裝了碳化鎢防護(hù)膜而保護(hù)特好，導(dǎo)致了流量計(jì)電極與里襯物理與幾何結(jié)構(gòu)的不匹配。為了不影響正常，經(jīng)廠家確認(rèn)“要求用角向磨光機(jī)將碳化鎢防護(hù)膜平均打磨0.8 m m的厚度后對(duì)流量計(jì)重新標(biāo)定和整定參數(shù)”。嚴(yán)格按廠家要求進(jìn)行檢修、標(biāo)定和參數(shù)整定，現(xiàn)將標(biāo)定時(shí)整定好的參數(shù)放在表2，以供參考。經(jīng)為期3個(gè)月的氣化爐開車驗(yàn)證，該檢修、調(diào)試方法科學(xué)可行。從而有力地保證了氣化現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定、及時(shí)運(yùn)行，且一下子節(jié)約了大約40萬的生產(chǎn)維修費(fèi)。特別值得兄弟企業(yè)借鑒。
4 結(jié)束語
通過對(duì)煤化工生產(chǎn)中水煤漿計(jì)量難的分析，從檢修和調(diào)試實(shí)際角度出發(fā)，針對(duì)性地有效采取解決水煤漿智能電磁流量計(jì)在具體應(yīng)用中的缺陷和固有的不足。為煤化工設(shè)計(jì)院、水煤漿電磁流量計(jì)制造廠家、化工生產(chǎn)企業(yè)的檢修單位提供可靠科學(xué)依據(jù)，保證煤化工水煤漿計(jì)量的準(zhǔn)確、可靠和科學(xué)性。以便水煤漿電磁流量計(jì)在今后煤化工生產(chǎn)中進(jìn)一步發(fā)揮其固有計(jì)量特長和優(yōu)點(diǎn)。
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