电能是国民经济发展和工业生产现代化的重要保证,火力发电是我国主要的发电方式。水煤浆作为一种新型清洁燃料,在火力发电和工业生产中作为代油燃料得到了广泛应用。为了保证火电厂锅炉设备和发电厂运行的经济性与安全性,需要对水煤浆流量、送风流量等参数进行准确测量。如果仪表监测结果波动过大,就可能造成气化炉频繁跳车,甚至出现生产事故。
在工业现场,一般采用浆液型除盐水流量计测量水煤浆的体积流量。这是因为和其他流量仪表相比,除盐水流量计传感器没有活动部件或阻流部件,不容易导致管道堵塞,适宜于测量水煤浆、纸浆、泥浆、矿浆等固液两相流。由于测量精度高、使用寿命长等优点,除盐水流量计被广泛应用于国内外电力、能源和化工企业,如广东茂名热电厂、大庆油田、山东泉林纸业、安徽海螺水泥、攀枝花钢厂、印尼雅加达的火电厂等。
除盐水流量计的测量管中与测量介质真接接触的主要依靠电*进行,除盐水流量计的测量原理是基于法拉*电磁感应定律的。当具有一定导电率的介质流经测量管时,会切割磁力线产生一定的电动势,电动势由电*检出并通过电缆传送至转换器,转换器将这个电动势处理后,就可以显示出介质的流量大小了。电*所起作用就是检测出电动势的大小。电动势的大小与磁通量强度成正比,测量管内径与平均流速成正比,介质的体积流量与感应电动势和测量管内径成线性关系,与磁场的磁感应强度成反比,与其他物理参数无关。电*与被测介质直接接触,所以电*材质的选择是非常重要的,常用的电*材料有316L不锈钢、哈氏合金、钛、钽、铂等,可根据介质的特性来选择电*的材质。
基本类型
根据电磁流量传感器接触流体介质的面积大小,基本可以将其分为三类:多对电*除盐水流量计、单对电*除盐水流量计、(大面积电*)电容式除盐水流量计。
多对电*除盐水流量计
(1)多对电*除盐水流量计是针对非轴对称流型流体测量需要提出的解决方案。由于流速在管道截面上的非轴对称特点,采用传统单对电*除盐水流量计会产生较大测量误差。通过多对电*、多对线圈的方式,多对电*除盐水流量计可以从多角度多位置得到感应电动势测量、进行流场速度分布的求解,在非轴对称流量和非满管流量测量中也得到广泛应用。
单对电*除盐水流量计
(2)单对电*除盐水流量计形状简单、加工容易,适宜于水流量和固液两相流量测量,不适宜于测量强腐蚀性或是低电导率的介质,实际应用范围*广。但当被测流体中含有较强附着特性的固体介质时,容易导致电*表面被覆盖而输出信号不稳定。在测量固体两相流时,流体中的固体纤维或颗粒随机擦过电*将导致电**化电压发生突变,产生低频1/f特性的随机浆液噪声叠加在感应电动势上,导致仪表输出信号产生剧烈波动、误差较大。如何克服浆液噪声是它固液两相流测量的主要问题,目前主要通过提高励磁频率和采用特殊信号处理方法进行解决。
(大面积电*)电容式除盐水流量计
(3)电容式除盐水流量计通过电容祸合方式获取感应电动势。由于其电*和被测介质不产生接触,因此在测量中不存在传统除盐水流量计电*表面产的浆液干扰、介质附着、腐蚀等问题,适宜于固液两相流量的测量。电容式除盐水流量计具有测量低电导率介质的能力,如日本横河电机生产的ADMAG CA型电容式除盐水流量计可以测量电导率低至0.01的介质。电容式电磁流量的主要问题在于,它的传感器和转换器内阻较高,容易受内外部各种干扰影响,因此对于系统的抗干扰能力提出了较高的要求,对环境干扰的要求也更为严格。另一方面,电容式除盐水流量计的造价也普遍高于传统除盐水流量计,因此在水煤浆、纸浆这类固液两相流测量中,传统单对电*除盐水流量计仍然有着广泛的应用市场。