電磁流量計在水煤漿測量中幾類常見問題分析及解決方法

　　水煤漿是由60%～70%具有一定粒度級配的煤粉和 30%～40%的水及一定量添加劑組成的混合物[5]。由于分散劑和穩(wěn)定劑等添加劑的作用，使水煤漿成為一種具有較好流動性和穩(wěn)定性的均勻的液固兩相流，屬于非牛頓流體中的賓漢塑性流體[1][4]，俗稱漿液。 由于受參比流動條件（充分發(fā)展的速度分布、牛頓流體、均勻單相流體、穩(wěn)定流等[2]）的限制，絕大多數(shù)推理式流量計[2]都不適于這種流體的流量測量。 

應(yīng)當(dāng)特別指出的是，由于不同漿液的流變學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和脈動流情況的不同，對電磁流量傳感器的材料、結(jié)構(gòu)和對電磁流量轉(zhuǎn)換的信號處理能力的要求也不盡相同。如果選型或使用不當(dāng)就會出現(xiàn)各種問題。

１電磁流量計（以下有時簡稱“儀表”）在水煤漿流量測量中的常見問題、產(chǎn)生原因和解決方法。

電磁流量計在水煤漿的流量測量中，*常見的問題是儀表的流量顯示不穩(wěn)定，其主要原因是：
１.１隔膜泵產(chǎn)生的脈動流及解決方法 
水煤漿向氣化爐輸送時的重要要求是流量的適度和穩(wěn)定，以保證水煤漿的氣化率。例如，根據(jù)“德士古”氣化爐的工藝要求，水煤漿在噴嘴處的壓力需達到 6～9.6 MPa 以后甚至更高。所以，目前水煤漿都是用隔膜泵，通過活塞的沖程加壓進行輸送，只要使用活塞隔膜泵，打出的流體就必然會產(chǎn)生脈動，即使在滿負荷高頻率運行的情況下，加壓打出的流體的脈動波動量也相當(dāng)大，一般在 6%～15%。可以根據(jù)具體管線條件，用以下方法（單用或混用）滿足氣化爐對水煤漿流量及速度分布的要求。
（1）*好的方法是保證儀表上游必要的管段長度，在考慮按照電磁流量計的具體安裝要求選擇安裝位置。 
（2）在工藝管道的適當(dāng)部位擴徑后加適用的流動調(diào)整器，可減少上述直管段長度至，但會產(chǎn)生一定的壓力損失。 
（3）用多隔膜（目前*多為三腔）活塞泵替代單腔活塞泵，以增加脈動頻率，減小脈動幅度。但是，若多隔膜活塞泵中的某一個工作腔出現(xiàn)故障，就會加大流體的脈動量，而且每一個工作腔的工作狀態(tài)不能在中央控制室進行監(jiān)控，只能反映在儀表的瞬時流量顯示及輸出信號的波動上，要及時檢查泵的工作情況，發(fā)現(xiàn)異議后應(yīng)及時排除。
另外，在水煤漿制備及普通燃燒鍋爐的加壓輸送環(huán)節(jié)采用的是“螺桿泵”，它在不同轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的脈動流的波動量很小，一般不會影響儀表對流量的測量和控制。

１.２極化現(xiàn)象的干擾及電磁流量計的選用 
在水煤漿等液固兩相流的流量測量中，當(dāng)固體顆粒和纖維擦過電極表面時，與電極表面的接觸電化學(xué)電勢（即極化電壓）突然變化，造成從傳感器輸出的電極檢測信號出現(xiàn)尖脈沖狀的漿液噪聲干擾，造成流量顯示和輸出信號的波動，波動量的大小與傳感器的勵磁電流頻率成1/f 的頻譜特性關(guān)系。而金屬顆粒對電極的摩擦?xí)a(chǎn)生嚴重的瞬間尖脈沖干擾。

１.３水煤漿中摻雜金屬物質(zhì)及鐵磁性物質(zhì)產(chǎn)生的干擾和解決方法
1.3.1 金屬物質(zhì)的來源 
（1）原煤本身含有金屬物質(zhì)成分； 
（2）開采過程：在煤炭的開采過程中難免與采掘設(shè)備摩擦、碰撞摻入各種金屬殘屑； 
（3）制漿過程：原煤通過輸送帶送至棒磨機或球磨機與造紙廢液、甲醇廢液等添加劑混合進行研磨，制成煤粉含量為60%～70%、密度為 1250～1286 kg/m3、動力粘度為 700～3000cP 的水煤漿。在水煤漿的磨制過程中，也會摻入與球磨機墨棒碰撞磨落的金屬顆粒；
（4）內(nèi)管壁氧化：水煤漿向氣化爐（或燃燒爐）的輸送管道一般采用 20 號鋼，在停機期間，內(nèi)管壁會產(chǎn)生氧化層 - 鐵銹，當(dāng)再次開機時，由于水煤漿對管道內(nèi)壁的摩擦作用使氧化層磨落為氧化鐵屑混入水煤漿中。 
（5）其它原因。水煤漿中摻雜的這些金屬顆粒不但會產(chǎn)生上述嚴重的瞬間尖脈沖干擾，還會造成活塞泵及其它設(shè)備的磨損。更為嚴重的是，其中的鐵磁性物質(zhì)會對儀表產(chǎn)生更加嚴重的干擾。

1.3.2 鐵磁性物質(zhì)產(chǎn)生的干擾 
電磁流量計工作時，傳感器測量管內(nèi)產(chǎn)生的磁場會使金屬顆粒中的鐵磁性物質(zhì)磁化，單獨或與污垢及其它金屬成分混合貼附在傳感器電極及周圍的襯里上，影響電磁流量計工作磁場的穩(wěn)定。金屬成分會使兩電極間的絕緣電阻發(fā)生變化，絕緣電阻減小則信號減弱；若金屬物質(zhì)導(dǎo)通兩個電極就會產(chǎn)生短路而沒有信號；當(dāng)吸附在電極和襯里上的鐵磁性物質(zhì)被流體沖刷脫落時，又會使極化電壓突然減少，造成儀表顯示的突然波動；若鐵磁性物質(zhì)及其它金屬物質(zhì)摻雜在流體中，則會使磁場增強信號增大。

1.3.3 解決方法 
（1）*好在水煤漿制做的末道工序進行磁過濾； 
（2）*好采用不銹鋼輸送管道； 
（3）根據(jù)具體情況定期或不定期的對電磁流量傳感器進行檢查清理； 
（4）選用適合的原煤或水煤漿。

１.４絕緣性沉積結(jié)垢對測量的影響及解決方法 
若絕緣性沉積結(jié)垢覆蓋電極表面，則測量信號會被斷路。可根據(jù)具體情況定期或不定期的對電極表面進行檢查清理。

１.５氣泡對測量的影響及解決方法 
水煤漿中若含有氣泡會對測量造成影響，嚴重的還會造成空管報警，促使4～20mA 信號回零。
長期實用表明，E- Mag 漿液型電磁流量計具有解決這一問題的明顯優(yōu)勢，它具有以下特點：
（1）E- Mag 漿液型電磁流量計的 SMART（智能）轉(zhuǎn)換器采用專有的漿液型E- MagMaster 電磁流量計校驗設(shè)置數(shù)據(jù)軟件；采用新穎的勵磁方式，功耗低，零點穩(wěn)定，*度高，反應(yīng)速度快；具有自檢和自診斷功能；流量范圍可達 1500：1；采用 SMT（表面安裝）技術(shù)等優(yōu)點。 
（2）新穎的勵磁方式：高頻勵磁具有很強的抑制“漿液噪聲”的能力，低頻勵磁又有零點穩(wěn)定等優(yōu)點。因此，E- Mag漿液型電磁流量計能夠有效地解決在測量水煤漿等導(dǎo)電性液固兩相流中造成的瞬時流量顯示及輸出信號波動的問題。 
（3）檢測電極采用不銹鋼涂覆碳化鎢。該材質(zhì)即耐磨又能解決“電化學(xué)干擾噪聲”造成的流量信號波動問題。對于工作壓力小于4 MPa 的電極結(jié)構(gòu)采用內(nèi)插式，對于工作壓力大于 4MPa 的電極結(jié)構(gòu)采用外插式。 
（4）襯里采用耐磨的聚氨脂材料并經(jīng)過特殊工藝處理成型。 
（5）采用進/出口保護法蘭：流量計本體法蘭和工藝管道法蘭安裝夾緊后，水煤漿對聚氨脂襯里在流量計本體法蘭外密封面上“翻邊拐角”處的變形部分產(chǎn)生磨損，10～20天聚氨
脂襯里將逐步撕裂脫落造成傳感器報廢。而采用在流量計本體法蘭內(nèi)安裝特殊結(jié)構(gòu)的進/出口保護法蘭的方法就能完全解決這一問題。 
（6）傳感器內(nèi)壁采取燕尾槽結(jié)構(gòu)設(shè)計，以避免氣化爐停車后形成的負壓造成襯里鼓泡甚至撕裂。 
（7）傳感器經(jīng)多次打壓檢查電極絕緣強度。 
（8）根據(jù)氣化爐的工藝特點采取三臺電磁流量計配組串聯(lián)校驗。以保證其*度的一致性。
需要說明的是，流量是否穩(wěn)定是由儀表顯示的，儀表顯示的流量不穩(wěn)定除上述原因外，時間常數(shù)的設(shè)定只是一個非實質(zhì)性原因。電磁流量計的時間常數(shù)可在 1~100 秒的范圍內(nèi)分段設(shè)定，時間常數(shù)設(shè)定的越短，儀表對流體的脈動就越敏感，只要流體的脈動量能夠滿足氣化爐工藝條件的要求，就可以把儀表的時間常數(shù)設(shè)定在適當(dāng)范圍，消除或減少脈動顯示，以便進行脈動變化的監(jiān)測。