摘要:介紹了水(shui)煤漿氣化爐工(gōng)藝特點、水煤漿(jiang)的特性、煤漿♌流(liú)量✊計的測量原(yuan)理，流量計的結(jie)構以及電磁流(liú)🎯量計的優缺點(diǎn)。針對煤漿流量(liàng)計 在實際應用(yòng)中出現的測量(liang)值波動大、測量(liàng)值不準确、響應(yīng)滞後等問題，從(cong)安裝、調試、煤漿(jiāng)質量等方面進(jin)行了分❄️析。流量(liàng)計安裝不符合(hé)要求、電磁幹擾(rao)、高💰壓煤漿泵工(gōng)作不穩定❄️、煤漿(jiang)質量不高、電極(ji)極化、電極結垢(gou)、轉換器故障、内(nèi)部參數🌏設定不(bú)科學等方面🌈的(de)問題。依據分析(xi)結果，結合電磁(cí)流量計測量原(yuán)理、相關标準規(guī)範的要求以及(ji)儀表運行維護(hu)經🌏驗，針🛀對性地(di)提出了确保煤(méi)漿流量計指示(shì)準确、工作穩定(ding)、快速響應的解(jiě)決方案。實現了(le)煤漿流量的可(ke)靠測量，保證了(le)氣化爐的🧡安全(quan)平穩運行，對解(jiě)決🐇同類⭐裝置煤(méi)漿流量測量中(zhōng)出現的偏差大(da)、穩♌定性差、滞後(hou)嚴重等問題具(ju)有指導意😄義。
0引(yin)言
　　測量煤漿的(de)流量計(煤漿流(liu)量計)是水煤漿(jiang)氣化爐🔴的重要(yao)操😄作參數。煤漿(jiāng)流量與氧氣流(liú)量共同參與氣(qi)化爐的氧煤比(bi)控制(氧煤比是(shi)指氧氣的體積(ji)流量與煤漿的(de)體積流量之比(bi))。氧煤比的結果(guǒ)直接影響氣化(huà)爐運行的經濟(ji)性和可靠性。
　　合(hé)适的氧煤比可(kě)以提高碳的轉(zhuǎn)化率，而過量的(de)氧煤㊙️比則會導(dǎo)緻氣化爐過氧(yang)，引發氣化爐爆(bao)炸事故。因此，氣(qì)化爐的氧氣流(liú)量計和煤漿流(liu)量計都是非常(chang)重要的儀表設(she)備。實🔞際應用過(guo)程中煤漿流量(liang)計存在的問❓題(ti)及相應的解決(jué)方🌏案。
1工藝簡介(jiè)及流量計的作(zuò)用
1.1氣化裝置工(gong)藝簡介
　　某煤制(zhì)烯烴工廠氣化(hua)裝置采用美國(guó)GE公司水煤漿加(jiā)壓氣🙇🏻化🥰技⭕術，以(yi)煤和氧氣爲主(zhu)要原料，生産粗(cū)合成氣送至下(xia)遊淨化裝置。具(jù)體工藝是:原料(liao)煤經制漿單元(yuán)加工成一定粒(lì)度分布、适宜pH值(zhi)、較高濃度、穩🍓定(ding)期和流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻變性較(jiào)好㊙️的水煤漿;水(shuǐ)煤漿經高壓煤(mei)漿📧泵加壓後和(he)🐪純氧經燒嘴進(jìn)入氣化爐，在壓(ya)力6.5MPa、溫度👄爲1350℃左右(you)的條件下進行(háng)氣化反應，生成(chéng)以CO、H2、CO2爲主要成分(fen)的粗煤🙇🏻氣;将系(xì)統中産生的黑(hēi)水送入閃蒸、沉(chén)降系統處理，以(yi)達到回🏃🏻‍♂️收熱量(liang)、灰水再生、循環(huan)使用的目的［1］。
1.2煤(méi)漿流量的測量(liang)方式及主要作(zuo)用
　　氣化爐的水(shui)煤漿是非牛頓(dùn)流體，成分複雜(zá)、測量難🐕度大。依(yī)✉️據🏃‍♂️同行業煤漿(jiāng)流量測量經驗(yàn)，目前電磁流量(liang)計是可選的測(ce)量方式［2］。
　　煤漿流(liu)量計是氣化裝(zhuāng)置重要的儀表(biao)設備。爲确保❄️準(zhǔn)确、可靠測量煤(mei)漿流量，在煤漿(jiāng)管線上共安裝(zhuāng)有三台煤漿流(liu)量計。煤漿流量(liang)計取三者的中(zhong)間值參與氣化(huà)💋爐的氧煤比控(kong)制，同時還通過(guo)三取二邏輯參(can)與氣化爐的聯(lian)鎖控制。
2電磁流(liu)量計測量原理(li)及主要特點
2.1測(cè)量原理及結構(gòu)
2.1.1測量原理
　　 電磁(cí)流量計 測量的(de)基本原理是法(fa)拉第電磁感應(ying)定律［3］，即導電性(xing)流體-煤漿在磁(ci)場中切割磁力(lì)線運動時，其兩(liǎng)端産生感應電(diàn)動勢。感應電勢(shì)的大小與煤漿(jiang)在磁場🔅中的平(ping)均速度成正比(bi)。所以，電磁流量(liang)計是一種速度(du)式流量‼️計。
2.1.2電磁(cí)流量計的結構(gou)組成
　　電磁流量(liang)計由傳感器和(hé)轉換器兩部分(fen)組成。傳感器⛱️安(an)裝🥰在煤漿管道(dào)上，由導管、線圈(quan)、電極、襯裏、外殼(ké)和法蘭組成。導(dǎo)管是🏃‍♀️非導👣磁材(cai)料，且能承受水(shuǐ)煤漿的額定工(gōng)作壓力。線圈用(yòng)于産生磁場。電(dian)極用于檢測與(yu)煤漿流量成正(zheng)比關系的感應(yīng)電勢信号。因爲(wèi)直接與煤漿接(jie)觸，電闆耐磨性(xing)和耐蝕性應與(yu)介質相匹配、要(yao)具備一定的耐(nài)溫性🌈、耐磨性和(hé)耐蝕性。外🤟殼用(yòng)于屏蔽外界磁(cí)場、保護線圈和(hé)電極。法蘭用于(yu)連接煤漿管道(dao)，要符♍合相關标(biao)準要求。
　　轉換器(qi)由電源電路、前(qian)置、主機電路、輸(shu)入/輸出電路、通(tōng)🌈信接口👉電路、顯(xian)示電路和勵磁(cí)電流電路等七(qi)部🐅分電路組成(chéng)。電源、前✍️置電路(lù)、主機和輸入/輸(shu)出電路用于接(jiē)收傳感器檢測(cè)到的毫伏級的(de)感應電勢信号(hao)，把幾毫伏的流(liú)量📱信号轉換成(chéng)儀表4～20mA的标準信(xìn)号🛀;顯示電路用(yong)于内部參數的(de)設定和各種數(shu)據、參數的顯示(shì);勵磁電流電路(lù)用于爲傳感器(qì)提供産生磁場(chang)的勵磁電流。
2.2主(zhǔ)要特點
　　電磁流(liú)量計爲例，說明(ming)該流量計的主(zhǔ)要優缺點。
(1)流量(liang)計優點。
①傳感器(qi)測量管是無阻(zu)尼結構，用于煤(mei)漿流量測量時(shí)壓損小，有利于(yu)節能。
②電磁流量(liàng)計屬于速度式(shì)流量計，測量不(bu)受被測煤漿的(de)溫📧度🈲、壓力、密度(dù)、黏度、雷諾數、電(dian)導率(必須大于(yú)一定㊙️值)等參數(shu)的影響［4］。
③輸出信(xin)号與被測煤漿(jiāng)的體積流量成(cheng)線性關系。
④測量(liang)範圍大，量程比(bi)寬(1∶100)，不需要進行(hang)線性修正，流速(su)測量範⛱️圍大(0.3～12m/s)。
⑤對(dui)前後直管段要(yào)求低，要求前5D、後(hòu)2D。
⑥合理選擇傳感(gǎn)器襯裏和電極(jí)材料，即具有良(liáng)好的耐蝕性和(he)耐磨性。
⑦傳感器(qi)采用低頻恒流(liu)勵磁技術，既克(ke)服了交流勵磁(cí)的幹擾影響，又(you)消除了極化現(xiàn)象，增強了流量(liàng)計抗幹✉️擾性🤩能(néng)，提💛高了儀表的(de)穩定性。
(2)流量計(ji)缺點。
①被測介質(zhì)電導率下限值(zhí)是1μs/cm。如果煤漿電(diàn)導率過低，在下(xia)限值附近波動(dòng)甚至低于下限(xian)值時，不能保證(zheng)測量的準确性(xing)。
②傳感器電極檢(jiǎn)測的信号是幾(jǐ)個毫伏的微弱(ruo)信号💔，易受周圍(wéi)電磁幹擾。
③煤漿(jiāng)流速不能太低(di)，一般應大于0.5m/s，流(liú)速太低則無法(fǎ)保證測💃🏻量精度(dù)。
3漿流量計在實(shi)際應用中存在(zai)的問題
3.1測量值(zhí)不準
　　煤漿流量(liàng)計在實際使用(yòng)過程中，經常會(huì)出現測量值🐉不(bu)準的📱情況，具體(ti)表現爲零點不(bu)穩、實測值與實(shi)際值偏差大、穩(wen)定性差等💰現象(xiàng)。煤漿流量測量(liang)值不準對氣化(hua)爐的正常生🔞産(chan)操作🔞有很大㊙️的(de)影響，尤其是流(liu)量計穩定性差(cha)🐪、波動大的問題(ti)，曾引發氣化爐(lu)誤停車的事故(gù)。
3.2響應速度慢
　　通(tong)過實際測量，煤(méi)漿流量計響應(ying)時間比煤漿管(guǎn)線内部煤漿的(de)實際變化平均(jun)滞後約25s。當氣化(hua)爐實際煤漿流(liú)量因某🌈種原📐因(yīn)迅速降低時，流(liú)量計阻尼時間(jiān)過大，指示值沒(mei)有快🏃🏻‍♂️速反映煤(mei)漿的✨實際變化(hua)值。氣化爐在🐉固(gù)定氧煤比控制(zhì)方式下，會造🔞成(chéng)氣化爐過氧爆(bao)炸［5］。同🏃‍♂️類企業曾(céng)經出現過因氣(qi)🌂化爐過氧導🔴緻(zhì)爆炸的惡性事(shì)故。
4主要原因分(fen)析及解決方案(àn)
　　在實際使用過(guo)程中，電磁流量(liang)計出現測量值(zhí)不準、響應速度(du)慢☁️的原因很多(duō)，具體包括安裝(zhuang)不符合要求、高(gāo)壓煤漿泵工作(zuò)異常☎️、煤漿質量(liàng)異常、流量計故(gù)障和流量計内(nèi)部參數設定不(bu)科學等。
4.1安裝問(wèn)題
4.1.1保證科學合(he)理安裝
　　電磁流(liu)量計既可以垂(chui)直安裝，又可以(yǐ)水平安裝。垂直(zhí)安🛀裝時，要保證(zhèng)煤漿是從下往(wǎng)上流動;水平安(an)裝時，要保證煤(méi)漿處于滿管測(ce)量狀态，流量計(jì)的傳感器上的(de)箭頭方向與實(shí)際煤漿流向相(xiang)👣同，前後直管💘段(duàn)必須滿足電磁(ci)流量計安裝的(de)最低要求［6］。
4.1.2抗電(dian)磁幹擾
　　電磁流(liú)量計傳感器兩(liang)個電極測得的(de)與煤漿流量成(chéng)比例關🌈系的電(dian)信号很微弱，一(yi)般隻有2.5～8mV［7］。而傳感(gan)器周圍環境的(de)電磁幹⁉️擾對電(dian)極測得的信号(hào)影響很🈲大，因此(ci)必須進行可靠(kao)的工作接地。
電(diàn)磁流量計應該(gai)進行現場接地(dì)，接地電阻不大(da)于10Ω，且☀️不得與電(diàn)💯機等設備共用(yòng)接地端、不得把(bǎ)焊機的地線接(jiē)到流量計的地(di)線上。要确保電(diàn)磁流量計的信(xìn)号線⭐、電源線單(dan)獨穿管并分✏️開(kāi)敷設，信号線遠(yuan)離大電機和動(dòng)力電纜，且保證(zhèng)接💞線牢固可靠(kào)。
4.2高壓煤漿泵問(wen)題
　　高壓煤漿泵(bèng)是負責把煤漿(jiāng)輸送到氣化爐(lú)的重要設💃備，它(ta)的穩定運行有(yǒu)利于煤漿流量(liang)的準确測量。當(dang)煤漿泵出現異(yi)常時，煤漿的脈(mo)動性變大，煤漿(jiāng)流🌏量測量值會(huì)出現大幅波動(dòng)，所以要及時檢(jian)查泵的運行狀(zhuang)态，從而發現問(wèn)題并及時處理(li)。
4.3煤漿質量問題(tí)
　　煤漿質量對煤(méi)漿流量的測量(liang)影響非常大，煤(méi)漿的電導率、pH值(zhi)、氣🔱泡大小及含(han)量、鐵磁性物質(zhì)含量、顆粒🐪密度(du)、顆粒🧑🏽‍🤝‍🧑🏻粒徑、易結(jié)垢程🐉度、易沉積(jī)程度等因素變(bian)化，都會使電磁(ci)流量計測量值(zhi)出現無輸出、偏(pian)差大🈲、穩定性差(chà)以及煤漿流量(liang)計響應速度慢(màn)等問題，嚴重時(shi)會引發氣化爐(lú)停爐的事故。
煤(mei)漿質量變化對(dui)煤漿流量測量(liàng)的影響，實際上(shàng)就是工藝操作(zuo)變化對流量測(ce)量的影響。具體(ti)表現在⁉️以下🤞幾(jǐ)個方面🥰。
①氣化爐(lu)摻燒渣油，使混(hùn)合後煤漿的導(dao)電率大幅下降(jiang)，逼近電磁🌈流量(liàng)計要求的下限(xiàn)值，造成煤漿流(liu)量測量值大🎯幅(fu)波動。
②氣化爐摻(chān)燒污水裝置的(de)污泥，混合後煤(mei)漿的pH值偏酸性(xìng)🙇🏻，電磁流量計的(de)電極被腐蝕後(hòu)造成煤漿流量(liàng)測量值受到很(hěn)大的影響❌。
③煤漿(jiang)中含有的氣泡(pao)球徑較大時，氣(qi)泡經過電極就(jiù)會完🈚全擋住電(diàn)極，使煤漿流量(liàng)的測量産生波(bō)動。波動幅度與(yu)🐆氣泡的大小有(you)關，波動頻次與(yǔ)氣泡的多少有(yǒu)關♍［7-8］。
④煤漿中的顆(ke)粒撞擊電極會(huì)使煤漿流量的(de)測量産♉生波動(dong)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。波🏒動幅度與顆(ke)粒大小有關，波(bo)動頻次與顆粒(li)撞擊測量電極(ji)的頻次有關。
⑤流(liu)量計傳感器内(nèi)部結垢或有沉(chen)積物時對測量(liàng)結果㊙️影響很大(dà)，會造成測量值(zhí)降低甚至無測(cè)量值輸🔴出。相應(yīng)的解決🏃方案♊是(shi)加強對煤漿質(zhì)量的監控。當發(fa)現水煤漿的電(dian)導率、pH值、粒度、濃(nóng)度、黏度等指标(biāo)發🔞生較大變化(huà)時，應及時分析(xi)原因，并立即😍采(cai)取相應🍉的措施(shi)調整操作工藝(yì)，改善煤漿質量(liàng)。
4.4流量計問題
4.4.1電(diàn)極極化
　　電極極(jí)化是指固液兩(liang)相的煤漿測量(liàng)中，當煤漿中♉的(de)固體💁顆粒撞擊(ji)或擦過電極表(biǎo)面，電極表面接(jiē)觸電化學電勢(shì)突然變化，使測(ce)得的流量出現(xiàn)尖峰脈沖狀的(de)噪聲［9］。其解決方(fang)案如下。
①選用表(biao)面積較小的電(diàn)極，可以有效減(jian)少煤漿内部顆(kē)粒單位時間内(nèi)撞擊或擦過測(cè)量電極表面的(de)次數。
②選用表面(miàn)相對光滑的電(dian)極，使電極表面(miàn)薄層氧化👨‍❤️‍👨膜不(bú)容易受顆粒沖(chòng)撞或産生劃痕(hén)。
③采用低噪聲型(xíng)電極。該型電極(jí)在實際安裝中(zhōng)低于傳感器㊙️内(nèi)部襯裏，電極表(biao)面與煤漿之間(jiān)是一層絕緣襯(chèn)裏。在電極表面(miàn)的面❗積範圍内(nei)，通過在絕緣襯(chen)裏設置的若幹(gan)個小孔與被測(ce)煤漿連通，小孔(kong)内充滿被測流(liu)體，可以避免電(diàn)極表面受到煤(mei)漿内部顆粒的(de)直接沖撞，從而(er)減少噪聲的影(ying)響。實踐證明，采(cai)☔用低噪聲型🐅電(dian)極抑制電極極(jí)⭐化的效果較好(hǎo)。
4.4.2電極絕緣性沉(chen)積結垢
　　若絕緣(yuán)性沉積結垢覆(fu)蓋電極表面，則(ze)測量信号會被(bei)🈲斷路［10］。其解決方(fāng)案是在電磁流(liu)量計具備下線(xian)檢查條件時，檢(jiǎn)查清理電極表(biao)面。
4.4.3轉換器故障(zhang)
當流量計本身(shēn)的各個電路或(huo)接線出現故障(zhang)時，流量計會出(chu)現無輸出、測量(liàng)值偏離實際值(zhí)、測量值突👄變、滿(mǎn)量程等異🔞常情(qíng)況。實⭐際應用中(zhōng)，根據流量計的(de)故障現象，分析(xi)故障原因，及時(shi)排除故障點。
4.5流(liú)量計内部參數(shu)設定問題
　　電磁(ci)流量計的内部(bu)參數設定功能(néng)很強大，内部參(cān)數設定不科學(xue)會使流量計在(zai)實際使用過程(cheng)中出現零🌍點不(bu)穩、偏差、波動大(dà)、響應速度慢等(děng)問題。科學、合理(lǐ)的内部參數設(she)定，會減小甚至(zhi)消除各種問題(tí)。
4.5.1流量計模拟量(liang)輸出設定
　　模拟(nǐ)量輸出設定内(nei)容有5項，分别是(shì)測量、單位、範圍(wéi)、小信号切除和(he)時間常數，應注(zhu)意最後一項内(nei)容的設定。時間(jian)😄常數用于流量(liang)計主電流輸出(chū)的設定。流量計(jì)的響應時間也(yě)稱爲阻尼時間(jian)，可設定的範圍(wéi)是0.0～100s。考慮到既要(yao)減少測量值的(de)波動，又要保證(zheng)流量計的響應(ying)速度，将時間常(chang)數設定爲1s。
4.5.2過程(cheng)輸入設定
　　過程(cheng)輸入設定内容(rong)非常多，重點介(jie)紹對流量計測(ce)🌐量值有較大影(ying)響的勵磁頻率(lü)和濾波等參數(shù)的設定情💛況。
(1)勵(lì)磁頻率。
　　因漿液(ye)噪聲具有1/f特性(xìng)，幹擾強度随着(zhe)頻率的增加而(ér)減弱，所🏃‍♂️以可以(yi)通過增加傳感(gǎn)器的勵磁頻率(lǜ)來💞降低漿液噪(zào)聲對流量計的(de)幹擾［11］。考慮到太(tai)高的勵磁頻率(lǜ)不利于☎️電磁流(liu)量計的零點穩(wen)定性，目前煤漿(jiāng)流量計的勵磁(cí)頻率由原來的(de)1/6修改爲1/2，有效地(dì)降✨低了漿液噪(zào)聲的幹擾，同時(shi)也保證了零點(diǎn)穩定性。
(2)濾波。
　　科(ke)學、合理地設定(ding)流量計的濾波(bō)功能，可以抑制(zhì)漿液噪聲對測(ce)量值的影響。濾(lü)波時間常數、脈(mò)動濾波♉、噪聲濾(lǜ)波等多項參數(shu)可以設定。
①考慮(lü)到濾波時間常(chang)數設定偏小會(hui)使測量數據波(bo)動變大，所以根(gen)據實際調試經(jīng)驗，将濾波時間(jian)常數設定爲5s。
②脈(mo)動濾波用來抑(yi)制由煤漿内的(de)固體顆粒、氣泡(pào)、及🏃🏻變化的pH值産(chǎn)🈲生的噪聲。根據(jù)流量計調試經(jing)驗，脈動寬度和(hé)脈💰動限制值分(fèn)别設定爲5s和0.03m/s。
③噪(zao)聲濾波用于抑(yì)制低電導率、高(gāo)固體含量、多氣(qi)泡、化學介質不(bú)均勻引起的噪(zao)聲。根據流量計(ji)調試經驗，噪聲(shēng)限⛷️制值📧設定爲(wèi)0.03m/s，噪聲抑制系數(shù)設定爲3。
④小信号(hao)切除是指切除(chú)傳感器檢測的(de)小流速對應流(liú)🌏量。根據實際運(yun)行情況，将其設(shè)定爲0.02m/s。
5結束語
　　通(tōng)過分析水煤漿(jiāng)氣化爐煤漿流(liu)量計［9-11］在實際使(shi)用過🔞程中存在(zài)問題，從安裝、問(wèn)題分析處理以(yi)及流量計内部(bù)參數設定等🧑🏽‍🤝‍🧑🏻方(fang)面。實現了煤漿(jiāng)流量計的穩定(dìng)、可靠運行，保證(zheng)了氣‼️化爐運行(háng)的經濟性和安(an)全性，同時也爲(wei)其他同類工藝(yi)裝置煤漿流量(liàng)的穩定、可靠測(cè)量提☔供了良好(hǎo)的❤️解決方案。

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