摘(zhāi)要:介紹了水(shuǐ)煤漿氣化爐(lú)工藝特點、水(shuǐ)煤漿的特性(xìng)、煤漿流量計(ji)的測量原理(lǐ)，流量計的結(jie)構以及電磁(cí)流量計的優(you)缺點。針對煤(méi)漿流量計 在(zài)實際應用中(zhong)出現的測量(liang)值波動大、測(cè)量值不準确(què)、響🈲應滞後等(deng)問題，從安裝(zhuāng)、調試、煤漿質(zhì)量等方面進(jin)行了分析。流(liu)量計安裝不(bú)符合要求、電(diàn)磁幹擾、高壓(yā)煤漿泵工作(zuò)不穩定、煤漿(jiāng)質量不高、電(diàn)極極化、電🛀🏻極(jí)結垢、轉換器(qi)故障、内部參(can)數設定不科(kē)學等方面❄️的(de)問題。依據分(fèn)析結果，結合(he)電磁流量計(ji)測量原理、相(xiàng)關标準規‼️範(fàn)的要求以及(ji)儀表運行維(wéi)護經🌈驗，針對(dui)性地提出了(le)确保煤漿流(liu)量計指🍉示準(zhǔn)确、工作穩定(dìng)、快速響應的(de)解決方案。實(shi)現了煤漿流(liu)🈲量的可靠🔴測(cè)量，保證了氣(qi)化爐的🚩安全(quan)平穩運行，對(duì)解決同類裝(zhuang)置煤漿流量(liàng)測量中出現(xiàn)的偏差大、穩(wen)定性差、滞✊後(hou)嚴重等問題(tí)具有指導意(yì)義。
0引言
　　測量(liang)煤漿的流量(liàng)計(煤漿流量(liàng)計)是水煤漿(jiāng)氣化爐的🥵重(zhòng)⛷️要🏃🏻操作參數(shu)。煤漿流量與(yǔ)氧氣流量共(gòng)同參與氣化(huà)🐇爐的氧煤比(bǐ)控制(氧煤比(bǐ)是指氧氣的(de)體積流量與(yu)煤漿的體積(ji)流量🏒之比)。氧(yǎng)煤比的🔴結果(guǒ)直接影響氣(qì)化爐運行的(de)經濟性和可(ke)靠性。
　　合适的(de)氧煤比可以(yǐ)提高碳的轉(zhuǎn)化率，而過量(liàng)的氧煤比則(zé)會🏃‍♀️導緻氣化(hua)爐過氧，引發(fa)氣化爐爆炸(zhà)事故。因此，氣(qì)化爐的氧氣(qì)流量計和煤(méi)漿流量計都(dou)是非常重要(yào)的儀表設備(bei)。實💃🏻際應用過(guo)程中煤漿流(liú)量計存在的(de)問題及相應(ying)的解決方案(àn)。
1工藝簡介及(jí)流量計的作(zuò)用
1.1氣化裝置(zhi)工藝簡介
　　某(mou)煤制烯烴工(gong)廠氣化裝置(zhi)采用美國GE公(gong)司水煤漿加(jia)壓氣化技術(shu)，以煤和氧氣(qi)爲主要原料(liao)，生産粗合成(cheng)氣🐇送至下遊(yóu)淨化裝置。具(jù)體工藝是:原(yuán)料煤經制漿(jiāng)單元加工成(chéng)一定粒度分(fen)布、适宜pH值、較(jiào)高濃度、穩定(dìng)期和流變性(xing)較好的水煤(méi)漿;水煤漿經(jīng)高壓煤漿⭕泵(bèng)加壓後和純(chún)氧經燒嘴進(jìn)入氣化爐🏃🏻‍♂️，在(zai)壓力6.5MPa、溫度♈爲(wèi)1350℃左右的條件(jian)下進行氣化(hua)反應，生成以(yǐ)CO、H2、CO2爲主💜要成分(fen)的粗煤♊氣;将(jiang)系統中産生(shēng)的黑水送入(ru)閃蒸、沉降👌系(xì)🔞統處理，以達(dá)到回收熱量(liàng)、灰水再生🔴、循(xún)💰環使用的目(mù)的［1］。
1.2煤漿流量(liàng)的測量方式(shì)及主要作用(yong)
　　氣化爐的水(shui)煤漿是非牛(niu)頓流體，成分(fèn)複雜、測量難(nán)度大。依據同(tong)行業煤漿流(liu)量測量經驗(yàn)，目前電磁流(liu)㊙️量計是可選(xuan)的測量❓方式(shì)♍［2］。
　　煤漿流量計(jì)是氣化裝置(zhi)重要的儀表(biǎo)設備。爲确保(bao)🧡準确、可🙇‍♀️靠測(ce)量煤漿流量(liang)，在煤漿管線(xian)上共安裝有(you)三台煤漿☔流(liú)量計。煤漿流(liu)量計取三者(zhě)的中間值參(can)與氣化爐的(de)氧煤比控💃🏻制(zhì)，同時還通過(guo)三取二邏輯(jí)參與氣化🧡爐(lu)的聯鎖💚控制(zhì)。
2電磁流量計(ji)測量原理及(jí)主要特點
2.1測(ce)量原理及結(jié)構
2.1.1測量原理(li)
　　 電磁流量計(jì) 測量的基本(ben)原理是法拉(la)第電磁感應(ying)定律［3］，即導電(diàn)性流體-煤漿(jiang)🍉在磁場中切(qie)割磁力線運(yùn)動時，其兩端(duan)産生感應電(dian)動勢。感應電(dian)勢的大小與(yu)煤漿在磁場(chǎng)🏃🏻‍♂️中的平均速(su)度成正比。所(suǒ)以，電磁流量(liàng)計是一種速(su)度式流量計(jì)。
2.1.2電磁流量計(jì)的結構組成(cheng)
　　電磁流量計(jì)由傳感器和(he)轉換器兩部(bù)分組成。傳感(gǎn)器安裝✌️在煤(méi)🥰漿管道上，由(yóu)導管、線圈、電(diàn)極、襯裏、外殼(ké)和法蘭組成(cheng)。導管是非導(dao)磁材料，且能(néng)承受水煤漿(jiāng)的額定工作(zuo)壓力。線圈用(yòng)于産生磁場(chǎng)。電極用于檢(jian)測與煤漿流(liú)量成正比關(guan)系的感應電(dian)勢信号。因爲(wèi)直接與煤漿(jiāng)接觸，電闆耐(nai)磨性和耐蝕(shi)性應與介質(zhì)相匹配、要具(jù)備一定的耐(nai)溫性、耐磨性(xìng)和耐蝕☂️性。外(wài)殼用于屏⛷️蔽(bi)外界磁場、保(bao)護線圈和電(diàn)極。法蘭用于(yu)連🏃🏻‍♂️接煤漿管(guan)道，要符🍉合相(xiang)關标準要求(qiu)。
　　轉換器由電(dian)源電路、前置(zhì)、主機電路、輸(shu)入/輸出電路(lu)、通信接口電(dian)路、顯示電路(lu)和勵磁電流(liú)電路等七部(bu)分電路組成(chéng)。電♋源、前置電(diàn)路、主機和輸(shu)入/輸出電路(lu)㊙️用于接收傳(chuan)感器檢測到(dao)的毫伏級的(de)感應電勢信(xin)号，把幾毫🈲伏(fu)的流量🔅信号(hào)轉換成儀表(biao)4～20mA的标準信号(hào);顯示電路用(yòng)于内部參數(shu)的設定和各(gè)種數據、參數(shu)的顯示;勵磁(cí)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電流電路用(yòng)于爲傳感器(qi)提供産生磁(cí)場的勵磁電(dian)流。
2.2主要特點(dian)
　　電磁流量計(ji)爲例，說明該(gai)流量計的主(zhu)要優缺點。
(1)流(liu)量計優點。
①傳(chuan)感器測量管(guan)是無阻尼結(jié)構，用于煤漿(jiāng)流量測量時(shí)壓損小，有利(li)于節能。
②電磁(ci)流量計屬于(yú)速度式流量(liang)計，測量不受(shòu)被測煤🐆漿的(de)🍉溫度、壓力、密(mì)度、黏度、雷諾(nuo)數、電導率(必(bì)須大于一定(dìng)㊙️值)等參數的(de)影響［4］。
③輸出信(xìn)号與被測煤(méi)漿的體積流(liu)量成線性關(guan)系。
④測量範圍(wéi)大，量程比寬(kuān)(1∶100)，不需要進行(hang)線性修正，流(liú)速測量範圍(wei)大(0.3～12m/s)。
⑤對前後直(zhí)管段要求低(dī)，要求前5D、後2D。
⑥合(hé)理選擇傳感(gǎn)器襯裏和電(diàn)極材料，即具(jù)有良好的耐(nài)蝕㊙️性和💁耐磨(mo)性。
⑦傳感器采(cai)用低頻恒流(liu)勵磁技術，既(jì)克服了交流(liu)勵磁的幹㊙️擾(rǎo)影響，又消除(chu)了極化現象(xiàng)，增強了流量(liàng)計❄️抗幹擾性(xìng)能，提高了儀(yi)表🛀🏻的穩定性(xing)。
(2)流量計缺點(dian)。
①被測介質電(diàn)導率下限值(zhí)是1μs/cm。如果煤漿(jiang)電導率過低(di)，在下限值👉附(fù)近波動甚至(zhì)低于下限值(zhí)時，不能保證(zheng)測量的準💞确(què)性💰。
②傳感器電(diàn)極檢測的信(xin)号是幾個毫(háo)伏的微弱信(xin)号，易🌈受周圍(wei)電磁幹擾。
③煤(mei)漿流速不能(néng)太低，一般應(yīng)大于0.5m/s，流速太(tai)低則無法保(bao)證測量精度(du)。
3漿流量計在(zài)實際應用中(zhōng)存在的問題(tí)
3.1測量值不準(zhun)
　　煤漿流量計(jì)在實際使用(yong)過程中，經常(chang)會出現測量(liang)值不準☎️的🙇‍♀️情(qíng)況，具體表現(xiàn)爲零點不穩(wěn)、實測值與實(shi)際值偏差大(da)、穩定性💯差等(děng)現象。煤漿流(liu)量測量值不(bú)準對氣🌈化爐(lú)的正常生産(chan)操作🌈有很大(dà)的影響，尤其(qí)是流量計穩(wěn)定性差、波動(dòng)大的問題，曾(céng)引🐅發氣化爐(lu)誤停車的事(shi)故。
3.2響應速度(du)慢
　　通過實際(ji)測量，煤漿流(liu)量計響應時(shi)間比煤漿管(guǎn)線内部煤漿(jiāng)的實際變化(hua)平均滞後約(yuē)25s。當氣化爐實(shí)際⚽煤漿流量(liang)因某種原因(yīn)迅速降低時(shí)，流量計阻尼(ní)時👨‍❤️‍👨間過大，指(zhǐ)示值☀️沒有快(kuài)⛷️速反映☎️煤漿(jiāng)的實際變化(huà)值。氣化爐在(zài)固定氧煤比(bǐ)控制方式下(xià)，會造成氣化(hua)爐過氧爆炸(zhà)［5］。同類企業曾(céng)經🐆出現過因(yīn)氣♌化爐過氧(yǎng)導緻爆炸的(de)惡性事故。
4主(zhǔ)要原因分析(xī)及解決方案(an)
　　在實際使用(yòng)過程中，電磁(cí)流量計出現(xian)測量值不準(zhun)、響應速度慢(man)的原因很多(duō)，具體包括安(ān)裝不符合要(yào)求、高壓煤漿(jiang)泵工作🐕異常(chang)、煤漿質量異(yì)常、流量計故(gù)障和流量計(ji)内🏃🏻‍♂️部參數設(shè)定不🏃科學等(deng)。
4.1安裝問題
4.1.1保(bao)證科學合理(li)安裝
　　電磁流(liu)量計既可以(yi)垂直安裝，又(you)可以水平安(an)裝。垂直安裝(zhuang)時👄，要保證煤(mei)漿是從下往(wang)上流動;水平(píng)安裝時，要保(bao)證煤漿🛀處于(yú)滿管測量狀(zhuang)态，流量計的(de)傳感器上的(de)箭頭方向與(yǔ)實際煤漿‼️流(liu)向相同，前後(hou)直管段必須(xu)滿足電磁流(liu)量計安裝的(de)最低要求［6］。
4.1.2抗(kàng)電磁幹擾
　　電(dian)磁流量計傳(chuan)感器兩個電(diàn)極測得的與(yu)煤漿流量成(chéng)🏃‍♀️比例😘關‼️系的(de)電信号很微(wēi)弱，一般隻有(you)2.5～8mV［7］。而傳感器🎯周(zhōu)圍環境的電(diàn)磁幹擾對電(diàn)極測得的信(xìn)号影響很大(dà)，因此⛷️必須進(jìn)行可靠的工(gōng)作接地。
電磁(ci)流量計應該(gai)進行現場接(jie)地，接地電阻(zu)不大于10Ω，且不(bu)🍓得與電機等(deng)設備共用接(jie)地端、不得把(bǎ)焊機的⁉️地線(xian)接到流量計(ji)的🏒地線上。要(yao)确保電磁流(liu)量計的信号(hao)線、電源線單(dān)獨穿管并分(fèn)⭕開敷設，信号(hao)線遠離大電(dian)機和🚶動力電(dian)纜，且保證接(jiē)線牢固可靠(kao)。
4.2高壓煤漿泵(beng)問題
　　高壓煤(méi)漿泵是負責(ze)把煤漿輸送(song)到氣化爐的(de)重要設備，它(tā)的穩定運行(háng)有利于煤漿(jiāng)流量的準确(què)測量。當煤漿(jiang)泵出現異常(chang)時，煤💯漿的脈(mo)動性變大，煤(mei)漿流✨量測量(liang)值會出現大(dà)幅波動，所以(yǐ)要及時檢查(chá)泵的運行狀(zhuang)态，從而發現(xian)問題并及時(shi)處理。
4.3煤漿質(zhi)量問題
　　煤漿(jiang)質量對煤漿(jiang)流量的測量(liàng)影響非常大(dà)，煤漿的電導(dǎo)率、pH值、氣泡大(da)小及含量、鐵(tiě)磁性物質含(han)量、顆粒密度(du)、顆粒⁉️粒徑、易(yì)結垢程度、易(yi)沉積程度等(děng)因素變化，都(dōu)會使電磁流(liu)量計測量值(zhí)出現無輸出(chū)、偏差大、穩定(ding)性差以及煤(méi)漿流量計響(xiǎng)應速度慢等(děng)問題，嚴重時(shi)會引發氣化(huà)爐停爐的事(shì)故。
煤漿質量(liang)變化對煤漿(jiāng)流量測量的(de)影響，實際上(shang)就是工藝操(cāo)作變化對流(liu)量測量的影(yǐng)響。具體表現(xian)在以下幾個(gè)⭕方面☎️。
①氣化爐(lú)摻燒渣油，使(shǐ)混合後煤漿(jiang)的導電率大(dà)幅下🌈降，逼近(jin)電磁流量計(ji)要求的下限(xiàn)值，造成煤漿(jiāng)流量測量值(zhí)大幅波動。
②氣(qì)化爐摻燒污(wu)水裝置的污(wu)泥，混合後煤(mei)漿的pH值偏酸(suān)性，電磁💛流量(liàng)計的電極被(bei)腐蝕後造成(cheng)煤漿流量測(cè)量值受到很(hen)🔞大的影響。
③煤(méi)漿中含有的(de)氣泡球徑較(jiào)大時，氣泡經(jīng)過電極就會(hui)💘完全擋住❓電(dian)極，使煤漿流(liú)量的測量産(chǎn)生波動。波🔆動(dòng)幅度與📞氣泡(pao)的大小有關(guān)，波動頻次與(yu)氣泡的多✨少(shǎo)有關［7-8］。
④煤漿中(zhong)的顆粒撞擊(jī)電極會使煤(méi)漿流量的測(cè)量産生波動(dong)。波動幅度與(yǔ)顆粒大小有(you)關，波動頻次(ci)與顆💯粒撞擊(jī)測👣量電極的(de)頻次❗有關。
⑤流(liu)量計傳感器(qi)内部結垢或(huo)有沉積物時(shi)對測量結果(guǒ)影響很大，會(huì)造成測量值(zhí)降低甚至無(wu)測量值輸出(chū)。相㊙️應的解決(jué)☔方案⭐是加強(qiáng)對煤漿質量(liang)的監控。當發(fa)現水煤漿的(de)電導率、pH值、粒(lì)度、濃度、黏🔱度(dù)等指标發生(sheng)較大變🚶‍♀️化時(shi)，應及時分析(xī)原因，并立即(jí)采取相應🔴的(de)措施調整操(cāo)作工藝，改善(shàn)煤漿質量。
4.4流(liu)量計問題
4.4.1電(dian)極極化
　　電極(jí)極化是指固(gu)液兩相的煤(méi)漿測量中，當(dāng)煤漿中的固(gù)體🛀🏻顆粒撞擊(jī)或擦過電極(jí)表面，電極表(biǎo)面接觸電化(huà)✂️學電🌍勢突然(ran)變化，使💋測得(dé)的流量出現(xiàn)尖峰脈❤️沖狀(zhuàng)的噪聲［9］。其解(jie)決方案如下(xià)。
①選用表面積(ji)較小的電極(ji)，可以有效減(jian)少煤漿内部(bù)顆粒單位👄時(shí)間内撞擊或(huò)擦過測量電(dian)極表面的次(cì)數。
②選用表面(miàn)相對光滑的(de)電極，使電極(jí)表面薄層氧(yang)化膜不容易(yi)受⚽顆粒沖撞(zhuang)或産生劃痕(hén)。
③采用低噪聲(shēng)型電極。該型(xíng)電極在實際(jì)安裝中低于(yú)傳感器🐇内部(bù)🥵襯裏，電極表(biao)面與煤漿之(zhi)間是一層絕(jué)緣襯裏。在電(dian)極表面👄的面(miàn)積範圍内，通(tōng)過在絕緣襯(chen)裏設置❓的若(ruò)幹🈲個小孔與(yu)被測煤漿連(lián)通，小孔内充(chong)滿被測流體(tǐ)，可以避免電(dian)極表❓面受到(dao)煤漿内部顆(kē)粒的直接沖(chong)撞，從而減少(shao)噪聲的影響(xiǎng)。實踐證明，采(cǎi)用低噪聲型(xíng)電👨‍❤️‍👨極抑制電(diàn)極極化的效(xiao)果較好。
4.4.2電極(ji)絕緣性沉積(ji)結垢
　　若絕緣(yuán)性沉積結垢(gou)覆蓋電極表(biǎo)面，則測量信(xin)号會被斷路(lù)［10］。其解決方案(àn)是在電磁流(liu)量計具備下(xia)線檢查條件(jiàn)時，檢查清理(lǐ)電極表面。
4.4.3轉(zhuan)換器故障
當(dāng)流量計本身(shen)的各個電路(lù)或接線出現(xiàn)故障時，流量(liàng)計會出現無(wu)輸出、測量值(zhi)偏離實際值(zhí)、測量值突😄變(biàn)、滿㊙️量程等異(yi)♉常情況。實💋際(ji)應用中，根據(ju)流量計的故(gù)障現象，分析(xi)故障原因，及(ji)時排除故障(zhàng)點。
4.5流量計内(nèi)部參數設定(ding)問題
　　電磁流(liú)量計的内部(bù)參數設定功(gong)能很強大，内(nei)部參數設定(dìng)🌍不科學會使(shi)流量計在實(shí)際使用過程(cheng)中出現零點(diǎn)不穩、偏差、波(bō)動大👉、響應速(sù)度慢等問題(ti)。科學、合理的(de)内部參📱數設(shè)定，會減小甚(shèn)至消🔱除各種(zhong)問題。
4.5.1流量計(ji)模拟量輸出(chū)設定
　　模拟量(liang)輸出設定内(nèi)容有5項，分别(bié)是測量、單位(wei)、範圍、小信号(hao)切除和時間(jian)常數，應注意(yi)最後一項内(nei)容的設定。時(shí)間常數用于(yu)流量計主電(dian)流輸出的設(she)定。流量計的(de)響應時間也(ye)稱爲阻尼時(shi)間，可設定的(de)範圍是0.0～100s。考慮(lǜ)到既要減少(shǎo)測量值的波(bō)動，又要保證(zhèng)流量計的響(xiang)應速🙇🏻度，将時(shi)間常數設定(dìng)爲1s。
4.5.2過程輸入(ru)設定
　　過程輸(shū)入設定内容(róng)非常多，重點(diǎn)介紹對流量(liang)計測量值有(yǒu)較大影響的(de)勵磁頻率和(he)濾波等參數(shù)的設定情況(kuang)。
(1)勵磁頻率。
　　因(yīn)漿液噪聲具(jù)有1/f特性，幹擾(rǎo)強度随着頻(pín)率的增加🐇而(ér)㊙️減弱，所以可(kě)以通過增加(jiā)傳感器的勵(li)磁頻率來降(jiang)低漿液噪聲(sheng)🌈對流🚶‍♀️量計的(de)幹擾［11］。考慮到(dào)太高的勵磁(ci)頻率不利于(yú)電磁流☎️量計(jì)的零點穩定(dìng)性，目前煤漿(jiang)流量計的勵(lì)磁頻率由原(yuán)來的1/6修改爲(wèi)1/2，有效地降低(dī)了漿液噪聲(shēng)的幹擾，同時(shi)也保證了零(ling)點穩定性。
(2)濾(lǜ)波。
　　科學、合理(li)地設定流量(liang)計的濾波功(gōng)能，可以抑制(zhi)漿液噪聲對(dui)📱測量值的影(yǐng)響。濾波時間(jiān)常數、脈動濾(lü)波、噪聲濾波(bo)🔴等多項參💋數(shù)可以設定。
①考(kao)慮到濾波時(shí)間常數設定(dìng)偏小會使測(cè)量數據波動(dòng)變大，所以根(gēn)據實際調試(shì)經驗，将濾波(bō)時間常數設(shè)定爲5s。
②脈動濾(lǜ)波用來抑制(zhì)由煤漿内的(de)固體顆粒、氣(qi)泡、及變化的(de)pH值産生的噪(zào)聲。根據流量(liàng)計調試經驗(yan)，脈動寬度和(hé)脈動限制值(zhí)分别🧡設定爲(wei)5s和0.03m/s。
③噪聲濾波(bo)用于抑制低(dī)電導率、高固(gù)體含量、多氣(qì)泡、化學介質(zhi)不😘均勻引起(qǐ)的噪聲。根據(jù)流量計調試(shì)經☎️驗，噪聲限(xian)制值設定爲(wèi)0.03m/s，噪聲抑制系(xi)數設定爲3。
④小(xiǎo)信号切除是(shi)指切除傳感(gǎn)器檢測的小(xiao)流速對應流(liu)量。根據實🔞際(ji)運行情況，将(jiāng)其設定爲0.02m/s。
5結(jie)束語
　　通過分(fèn)析水煤漿氣(qi)化爐煤漿流(liú)量計［9-11］在實際(ji)使用過程中(zhong)存在問題，從(cóng)安裝、問題分(fen)析處理以及(jí)流量計内部(bu)參數設定等(děng)方面♊。實現了(le)煤漿流量計(jì)的穩定、可靠(kào)運行，保證了(le)氣化爐運行(hang)的經濟性和(he)安全性，同時(shí)也🔞爲其他同(tong)類工藝裝📱置(zhì)煤漿流量的(de)穩定🏒、可靠測(cè)量提供了良(liang)好的📧解決方(fāng)案。

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