煤漿流量計在德士古氣化爐中的應用問(wèn)題探討
圖3 流速分布不均示意圖
由圖3(a)可知,權重函數高的地方流速快,而權重函數低的地方流速慢,這時(shí)轉換器流量輸出增大;由圖3(b)可知,權重函數低的地方流速快,而權重高的地方流速慢,甚至電極被覆蓋,這時(shí)轉換器輸出減小,甚至接近于零。
橫管的波動(dòng)原因與上述分析有所不同,其波動(dòng)主要是由于淤積造成的。如果淤積面沒(méi)有超過(guò)電極,則由于測量管橫截面減小、流速提高,轉換器輸出就會(huì )變大;如果淤積面超過(guò)了電極,轉換器輸出就會(huì )減小。由于這種淤積是不穩定的,淤積面時(shí)漲時(shí)消,所以引起流量輸出周期較長(cháng)的波動(dòng)。一般而言,在投料初期,橫管表現比較好,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,橫管才會(huì )波動(dòng)。
2 解決方案
在此之前,多數人認為流量計波動(dòng)的原因在于漿料噪聲,甚至是電極噪聲。由于漿料噪聲和電極噪聲的周期比較短,所以處理波動(dòng)方法不外乎是加大阻尼時(shí)間。事實(shí)證明,這種方法不能從根本上解決流量計輸出波動(dòng)所導致的跳車(chē)問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)上面的分析,我們認為引起流量計輸出波動(dòng)的根本原因在于流場(chǎng)流態(tài),其特點(diǎn)是波動(dòng)周期比較長(cháng),周期為幾秒甚至幾十秒。要改善流場(chǎng)流態(tài),就需要從傳感器結構設計著(zhù)手。因此,采用了類(lèi)文丘里管形狀的傳感器,這樣不但提高了流速,而且能起到一定程度的整流作用。應用經(jīng)驗表明,當流速為1m/s左右時(shí),流場(chǎng)比較好,對于消除大幅度長(cháng)周期的異常波動(dòng),這樣設計的傳感器起到了關(guān)鍵性的作用。
為了解決流量計的異常波動(dòng),僅靠改變傳感器的結構是不夠的。由于原進(jìn)口電磁流量計是方波勵磁,所以采用所謂的低噪聲電極和價(jià)格較高的ETFE襯里,不能有效解決轉換器克服漿料噪聲先天不足問(wèn)題。另外,漿料噪聲隨著(zhù)流速的提高而增大??s徑后,如果采用方波勵磁轉換器,雖然能夠避免大幅度長(cháng)周期的波動(dòng),但仍然無(wú)法解決快周期的波動(dòng)問(wèn)題。更為嚴重的是,這種波動(dòng)也有可能導致跳車(chē)。
為使轉換器輸出平穩,采用方波勵磁轉換器只能加大阻尼時(shí)間。然而,德士古氣化爐的安全連鎖方案對流量計阻尼時(shí)間有嚴格的限制。據專(zhuān)業(yè)人士測算,如果煤漿管線(xiàn)被堵住,則切斷氧氣的時(shí)間只有8~10s。如果流量計阻尼時(shí)間過(guò)大,就會(huì )發(fā)生過(guò)氧爆炸的危險。
由上述分析可知,德士古工藝要求煤漿流量計不僅輸出平穩(防止誤跳車(chē)),而且反應速度快(一旦斷漿,快速激活安全聯(lián)鎖,切斷氧氣,防止爐磚燒損或過(guò)氧爆炸)。由于方波勵磁電磁流量計在測量漿料方面本身就存在缺陷,所以應選用交流勵磁的轉換器。上海威爾泰生產(chǎn)的新一代交流勵磁轉換器,由于采用了高階帶通濾波器,能夠實(shí)現流量測量輸出既穩又快。在我們的實(shí)際項目中,曾使用0.2s的阻尼時(shí)間安全可靠運行了兩年多。
由于橫管波動(dòng)的原因與豎管不同,所以處理方法也不同。國內曾有電磁流量計廠(chǎng)家仿照威爾泰的豎管流量計進(jìn)行了縮徑設計并應用到橫管上,實(shí)際使用的效果卻不夠理想。威爾泰提供的橫管解決方案如圖4所示。
圖4 橫管波動(dòng)解決方案示意圖
3 應用效果
本文所提的解決方案先后成功應用于國內兩家煤化工企業(yè)。首先,該方案被應用于波動(dòng)相對頻繁的豎管,橫管仍然采用原來(lái)的進(jìn)口流量計。某企業(yè)因原進(jìn)口流量計波動(dòng)頻繁而引發(fā)跳車(chē)事故一年多達幾十次。由于威爾泰所提供的煤漿流量計平穩性遠優(yōu)于其他同類(lèi)產(chǎn)品,自投運以來(lái),該企業(yè)從未因流量計波動(dòng)而引起誤跳車(chē)。圖5所示為監控系統工作站屏幕截圖所得的流量輸出平穩性對比圖。由圖5可以看出,當位于橫管的進(jìn)口流量計出現大幅度波動(dòng)時(shí),豎管威爾泰流量計輸出仍然保持平穩。同時(shí),工藝人員利用爐溫等其他參數進(jìn)行綜合判斷,同樣證明了該豎管流量計輸出的穩定性。
圖5 流量輸出平穩性對比圖
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