漿液型電磁流量計在煤化工水煤漿行業的研究應用

漿液型電磁流量計在煤化工水煤漿行業的研究應用
   摘 要：通過對水煤漿計量難的科學分析，對電磁流量計的出廠特殊加工、現場安裝使用、檢修和調試實際應用研究，認為為漿液型電磁流量計在煤化工有廣闊的應用前景。
   關鍵詞：煤化工 水煤漿 漿液型電磁流量計 計量參數整定
   1 引言
   1990年山東魯南化肥廠在一家成功引進了“德士古”型氣化爐制煤氣技術，隨之“對置式四噴嘴新型氣化爐制煤氣技術”、“魯奇BGL氣化爐制煤氣技術”、“西門子G SP氣化爐制煤氣技術”、“GE高壓氣化爐制煤氣技術”等氣化爐制煤氣技術很快在中國得到了突飛猛進的發展，而所有的氣化爐制煤氣工藝控制的核心技術是對經過磨煤機磨化篩選、煤漿泵加壓后的水煤漿流量與工藝氧流量比科學、準確監控。目前，工藝氧流量測量技術已經足夠成熟。但新型的煤化工工藝和惡劣多變的現場條件，導致特殊工況的水煤漿介質流量監測不穩定性始終困惑著各個煤化工企業與流量計廠家。因此，攻克煤化工水煤漿流量監測的技術難題就成了眾多流量計廠家的奮斗目標。經眾多流量計廠家和煤化工企業共同開發、研究、篩選和應用，一致總結出；到目前為止，速度式測量原理的“漿液型電磁流量計”是測量煤化工水煤漿流量的流量計。但是在電磁流量計實際使用過程中存在著工頻干擾噪聲、流體介質特性產生的電化學干擾嘈聲、供電電源性等干擾，造成了相應的水煤漿計量難。
   2 煤化工行業水煤漿的計量難點
   2.1 水煤漿成分復雜
   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或球磨機里，和造紙廢液、甲醇廢水等添加劑進行研磨，生成含量為60 %~70 %、操作密度為1250~1286k g /m 3、動力粘度為70 0~3000cp的水煤漿。棒磨機或球磨機在研磨煤炭碰撞會進一步脫落部分金屬顆粒，后續設備不可能*過濾、去除水煤漿中含有金屬顆粒，計量過程中的沖擊和磨損容易造成加壓泵及其它計量主輔設備的易損壞。
   2.2 水煤漿介質特性影響
   在測量水煤漿、泥漿等液、固兩相混合導電性介質流量時，在固體顆粒或者纖維介質擦過電極表面時，電級表面的接觸電化學電勢突然變化，造成從傳感器輸出的電極檢測信號出現尖脈沖漿液（干擾）噪聲，它將造成顯示和信號輸出波動，波動量大小與傳感器的勵磁電流頻率1/f的頻譜特性關系。金屬顆粒的摩擦會產生更加嚴重的瞬間尖脈沖干擾，最終造成電磁流量信號所受干擾嚴重而導致測量不穩定。
   2.3 加壓泵的影響
   加壓泵工作時存在脈動流是必然的。在水煤漿制造及普通鍋爐燃燒的加壓環節基本上采用“螺桿泵”，因其結構及工作方式在不同的轉速下脈動流的波動量很小（波動量一般在0.5 %~5 %），一般情況下不影響計量和控制應用。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”，因其工作原理及結構即使在滿負荷工作的情況下加壓打出液體的脈動流的波動量很大（波動量一般在6%~15%），煤漿泵在長期工作后若某一個工作腔出現問題，會進一步加大其脈動量，而且每一個工作腔的工作狀態不能在控制室進行監控，只能反映在流量計的瞬時顯示及信號輸出波動上。
   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號碳鋼材質。在停止輸送煤漿階段時，管線內壁會氧化產生大量的氧化鐵銹，水煤漿對管線內壁的摩擦會脫落細小的碳鋼顆粒，裹含在煤漿中。電磁流量計在工作時其傳感器測量腔內產生的磁場會使金屬顆粒磁化，促使煤漿內的金屬顆粒吸附在測量電極附近，對電極形成極化電壓，會加大電磁流量計本身的測量精度和進一步造成增大波動量。而不銹鋼管線基本不存在此問題。
   3 漿液型電磁流量計的應用研究
   3.1 電磁流量計的特別安裝要求
   嚴格按照電磁流量計安裝要求安裝，并且盡可能地將3臺電磁流量計安裝在汽化爐頂部。延長流量計的前直管段是解決煤漿加壓泵工作時造成脈動的辦法。
    3.2 電磁流量計的特殊加工
   用專用量具量出電磁流量計的法蘭接口尺寸并經計算和設計，用316錳絡合金等特殊材質加工成接口法蘭的防護沖刷磨損套。對電磁流量計的腔室渡上碳化硅（對電磁干擾有防護作用）防護沖刷磨損膜。對電磁流量計感應電極度上碳化鎢防護沖刷磨損膜。
   3.3 電磁流量計使用建議
   （1）在單機試車階段嚴禁對電磁流量計送電，先做好煤漿循環管線磨損防護，利用水煤漿對煤漿管線內壁除銹，否則鐵銹會被電磁傳感器內壁的磁場吸附在電極附近，對電極形成極化電壓干擾而造成流量計的波動。氣化爐停車后將電磁流量計停電后再清洗管線,避免因電磁流量計傳感器內勵磁形成的磁場使吸附在電極附近的鐵銹不能被沖洗干凈。
   （2）在正常運行階段，突然發現電磁流量計波動、干擾有以下可能：
   1）泵引起的波動
   煤漿泵的某一個隔膜工作腔出現異常，流量值的變化可能不大，但流場變化較大而引起脈動，波動量加大。及時觀察煤漿泵每一個隔膜工作腔體的監測壓力表是否均衡。
   2）煤漿引起的波動
   煤漿含金屬顆粒量增多，堆積在電極附近，對電極形成極化電壓干擾而造成流量計的波動，及時停車拆檢或沖洗。
   3）電磁流量計輸出信號突然出現瞬間尖脈沖干擾。
   煤漿含的大顆粒金屬或氣泡摩擦，碰撞電極而產生的瞬間尖脈沖干擾，若頻繁地出現要檢查煤漿質量。電磁流量計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）智能電磁流量計的參數整定
   電磁流量傳感器在不能按照的安裝條件安裝使用時，可以調整流量計本身的阻尼時間，以犧牲靈敏度為代價去彌補脈動流造成的波動，建議阻尼時間不要超過30s，以5~15s為。特別是電磁流量計經長時間高壓沖刷使用后，計量設備結構因沖刷嚴重而發生了一定的變化，為了更好適用計量的準確性，需用角向磨光機對里襯碳化硅防護膜進行整形，特別是對感應電極的碳化鎢防護膜整形。但是一定要記住，對防護膜整形后一定要通過計量校準、標定，整定該電磁流量計的參數，才能準確投運該電磁流量計，才能更好發揮它在煤化工水煤漿行業計量中的固有優點和特長。該3臺流量計經使用18個月后，于2010年4月15日因計量誤差太大導致氣化爐跳車。經拆體檢查，和原始安裝數據比較，發現3臺漿液型電磁流量計防護里襯整體平均磨損了0.8 m m的厚度，但感應電極因出廠加裝了碳化鎢防護膜而保護特好，導致了流量計電極與里襯物理與幾何結構的不匹配。為了不影響正常，經廠家確認“要求用角向磨光機將碳化鎢防護膜平均打磨0.8 m m的厚度后對流量計重新標定和整定參數”。嚴格按廠家要求進行檢修、標定和參數整定，現將標定時整定好的參數放在表2，以供參考。經為期3個月的氣化爐開車驗證，該檢修、調試方法科學可行。從而有力地保證了氣化現場的穩定、及時運行，且一下子節約了大約40萬的生產維修費。特別值得兄弟企業借鑒。
   4 結束語
   通過對煤化工生產中水煤漿計量難的分析，從檢修和調試實際角度出發，針對性地有效采取解決水煤漿智能電磁流量計在具體應用中的缺陷和固有的不足。為煤化工設計院、水煤漿電磁流量計制造廠家、化工生產企業的檢修單位提供可靠科學依據，保證煤化工水煤漿計量的準確、可靠和科學性。以便水煤漿電磁流量計在今后煤化工生產中進一步發揮其固有計量特長和優點。
   參考文獻1 樂嘉謙.儀表工手冊.北京:化學工業出版社,2003.2 陳洪全.儀表工施工手冊.北京:化學工業出版社,2005.3 ABB公司.E-mag使用手冊.2008版.--擴展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業生產電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計、文丘里流量計、v錐流量計、v型錐流量計、噴嘴流量計、插入式電磁流量計、智能電磁流量計、分體式電磁流量計、一體式電磁流量計、標準孔板流量計、標準孔板、一體化孔板流量計、標準噴嘴流量計、長徑噴嘴流量計、標準噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計、智能渦街流量計、錐型流量計、v錐型流量計、節流裝置、節流孔板、限流孔板等流量產品，更多有關電磁流量計、孔板流量計、渦街流量計的信息請訪問開封中儀網站：