高濃度粘稠物料壓力傳感裝置的研制與標定

一、引言

高濃度粘稠物料的管道輸送系統已在煤泥管道遠距離輸送中得到成功的應用。為了更好地研究高濃度粘稠物料管道輸送特性，我們建立了高濃度粘稠物料管道輸送實(shí)驗室。其目的之一是研究物料在管道輸送過(guò)程中的壓力損失，因此要在管路上安裝壓力傳感器以獲取管道輸送過(guò)程中的壓力值。

但由于高濃度粘稠物料具有高粘性、高磨損性等物理特性，普通的壓力傳感器不能很好的應用。比如，一般的壓力傳感器的引壓孔很小，在測量粘稠物料時(shí)極易被堵塞，無(wú)法正確讀取壓力。而膜片式壓力傳感器為了保證壓力傳遞準確，膜片一般做得非常薄，如果用于粘稠物料的壓力測量，短期內就會(huì )把膜片磨破，且粘稠物料中的固體小顆粒在輸送過(guò)程中也很容易擊穿金屬膜片。因此，這種膜片式壓力傳感器只能短期、間斷式的用于粘稠物料的測試(比如在本文中，用這種傳感器作為標準傳感器與自制傳壓裝置進(jìn)行比較)。 因此，我們專(zhuān)門(mén)研制了一種新型的粘稠物料壓力傳感器，以用于解決此類(lèi)問(wèn)題。

二、高濃度粘稠物料管道壓力傳感裝置的結構

該壓力傳感裝置的結構如圖1所示。

圖1中短管兩端與輸送管道相連;碟型橡膠傳壓膜起隔離和傳壓的作用;油缸中充滿(mǎn)油;壓力變送器用于測量油壓。當高粘稠物料經(jīng)過(guò)短管時(shí)，由于管路中存在一定的壓力，物料會(huì )充滿(mǎn)短管，并擠壓橡膠隔膜，橡膠隔膜把壓力傳遞給油缸內的油，再用壓力變送器測出油缸內的油壓，就可以間接得出管道中的壓力。為了檢驗此壓力裝置是否能夠正確的測量管道輸送過(guò)程中的壓力，我們進(jìn)行了靜態(tài)標定和動(dòng)態(tài)標定。

三、壓力傳感裝置標定試驗

1、靜態(tài)標定

靜態(tài)標定試驗是在室溫、常壓下進(jìn)行的。所用標定設備為活塞式壓力計，型號為YS-600，精度：0.05，測量范圍：0kgf/cm2~600 kgf/cm2(注：0~58.865MPa)。實(shí)驗裝置如圖2所示。

靜態(tài)標定試驗利用連接法蘭(如圖2所示)把傳壓裝置安裝在活塞式標定儀上，用標準的砝碼標定該傳壓裝置。標定總共進(jìn)行三次，試驗數據如表1所示。

對同壓力下的六組數據進(jìn)行算術(shù)平均，然后利用最小二乘法對數據進(jìn)行線(xiàn)性擬合，我們就可以得到自制壓力傳感裝置的各項靜態(tài)特性。

2、動(dòng)態(tài)標定

動(dòng)態(tài)標定試驗是在室溫、常壓下進(jìn)行的，所用設備為AK-1脈動(dòng)式壓力變送器，測量范圍：0MPa ~25MPa，準確度等級為0.5級。

管道輸送系統采用了雙缸液壓柱塞泵來(lái)輸送動(dòng)力，每個(gè)液壓行程為6s～40s，故對管道壓力傳感裝置的動(dòng)態(tài)響應特性的要求并不高。但是由于雙缸往復運動(dòng)之間存在一個(gè)暫態(tài)換向過(guò)程，這就要求壓力傳感裝置應能準確地反映出換向過(guò)程的暫態(tài)特性，這樣才可認為該壓力傳感裝置的動(dòng)態(tài)響應特性可以滿(mǎn)足管道輸送過(guò)程中測量的要求。為此采用了比較標定法，即把一精度較高、動(dòng)態(tài)響應特性較好的膜片式壓力傳感器和自制傳壓裝置安裝于同一壓力測點(diǎn)，測試時(shí)將二者的壓力信號采集到計算機并實(shí)時(shí)顯示。如果兩條數據曲線(xiàn)在穩態(tài)和暫態(tài)過(guò)程中形狀一致，就可認為壓力傳感裝置具有良好的動(dòng)態(tài)響應特性。為了能夠再顯示清楚，特意把標準傳感器的零點(diǎn)調高0.2MPa。圖3為在管道輸水實(shí)驗時(shí)采集的兩傳感器的壓力信號曲線(xiàn)，上面的是標準傳感器的壓力曲線(xiàn)，下面的是自制傳壓裝置的壓力曲線(xiàn)。從圖中可以看出兩者在輸水過(guò)程中曲線(xiàn)具有很好的一致性。圖4為圖3的局部放大圖，反映了液壓缸換向過(guò)程中此測點(diǎn)的壓力情況，兩者在細微之處也具有很好的一致性。

圖5為管道輸送城市“脫水污泥”時(shí)采集的兩傳感器的壓力信號曲線(xiàn)，圖6為圖5的局部放大圖，為在液壓缸換向過(guò)程中兩壓力傳感器的曲線(xiàn)。從圖中也可以看出，兩個(gè)傳感器的曲線(xiàn)具有很好的一致性。

四、總結

經(jīng)過(guò)靜態(tài)標定和動(dòng)態(tài)標定比較，可以看出我們自制的壓力傳感裝置具有較高的精度和良好的動(dòng)態(tài)響應特性，能夠很好的滿(mǎn)足高濃度粘稠物料管道輸送過(guò)程中壓力的測量?，F在已經(jīng)進(jìn)行過(guò)多次高濃度粘

稠物料(煤泥、脫水污泥、造紙廢渣污泥等)的管道輸送試驗，試驗效果都十分良好。

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