隨著國家乃至對于低環(huán)保低碳排入的要求提高，各種新型能源逐漸出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)與生活之中，傳統(tǒng)煤碳的應(yīng)用也有了新的突破，水煤漿就是其中重要一個(gè)分支類型。水煤漿是一種新型、高效、清潔的煤基燃料，是燃料家庭的新成員，它是由65%-70%不同粒度分布的煤，29-34%左右的水和約1%的化學(xué)添加劑制成的混合物。經(jīng)過多道嚴(yán)密工序，篩去煤炭中無法燃燒的成分等雜質(zhì)，僅將碳本質(zhì)保留下來，成為水煤漿的精華。它具有石油一樣的流動(dòng)性，熱值相當(dāng)于油的一半，被稱為液態(tài)煤炭產(chǎn)品。水煤漿技術(shù)包括水煤漿制備、儲運(yùn)、燃燒、添加劑等關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)涉及多門學(xué)科的系統(tǒng)技術(shù)，水煤漿具有燃燒效率高、污染物排放低等特點(diǎn)，可用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐代油、代氣、代煤燃燒，是當(dāng)今潔凈煤技術(shù)的重要組成部分。水煤漿**用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐代替油、氣、煤燃燒以及賓館、住宅、酒店、辦公樓等各種建筑物供暖和生活熱水。
　　由于水煤漿粘稠易干和攪拌時(shí)劇然波動(dòng), 使液位測量長期難以解決。通過對幾種常用液位計(jì)進(jìn)行的分析比較, 說明激光測量在水煤漿漿位測定中的技術(shù)地位。激光獨(dú)特的性能用于水煤漿上恰到好處, 同時(shí)可兼作流量計(jì)。對磁浮球液位計(jì)提出了改進(jìn)方案。　
　　在水煤漿制備工藝中, 漿位的測量是不可缺少的重要一環(huán)。由于水煤漿具有固液兩相性、粘稠易干性和在攪拌時(shí)液面劇烈波動(dòng)等特點(diǎn), 目前能適應(yīng)水煤漿液位測量儀表只有幾種, 其中以激光測量為佳, 浮球液位計(jì)和集成壓力表次之。本文通過對磁浮球液位計(jì)等幾種常用儀表的分析對比和, 說明磁浮球液位計(jì)測量在水煤漿漿位測量中的應(yīng)用。


　　1　磁浮球液位計(jì)
　　該液位計(jì)直觀、可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用, 不僅適應(yīng)靜態(tài)測量, 也適應(yīng)動(dòng)態(tài)測量。地礦部率先將其應(yīng)用在大同漿廠上。如果制漿現(xiàn)場不需要精確數(shù)據(jù), 而更強(qiáng)調(diào)能用、夠用、好用, 那么選擇浮球液位計(jì)是佳的選擇。磁浮球液位計(jì)存在的問題及其改進(jìn)方案如下。(1)滑塊顯示位置與液位呈相反狀態(tài), 可通過標(biāo)尺標(biāo)定實(shí)際位置。
　　(2)該儀器誤差大, 浮球在護(hù)欄中被攪動(dòng)的水煤漿沖擊上下起伏扭動(dòng)搖擺, 此時(shí)滑塊在標(biāo)尺上波動(dòng)范圍±3cm 左右。
　　(3)用普通纖維繩牽引, 繩與滑輪沒有充分曠量。水煤漿濺到繩上使繩逐漸變粗, 在滑輪上通行受阻, 形成較大誤差。應(yīng)該選擇 1 .5mm 的多股鋼絲繩或尼龍繩, 滑槽寬度應(yīng)有充分的曠量。(4)如果需要回控信號, 應(yīng)采用非接觸位移開關(guān)代替行程開關(guān), 這樣不會發(fā)生誤信號。因?yàn)榈趵K的擺動(dòng)量較大(±1 .5cm), 所以應(yīng)在標(biāo)尺某一個(gè)平面上多安裝2 個(gè)光電管, 按邏輯或相關(guān)的關(guān)系輸出信號, 只要滑塊經(jīng)過這個(gè)平面便會有信號輸出。
　　2　皮膜壓力表和集成壓力表
　　2.1　皮膜壓力表
　　皮膜壓力表通過測量壓力轉(zhuǎn)換成液位。其結(jié)構(gòu)是用皮膜作受力面, 經(jīng)密封介質(zhì)把皮膜上的壓力傳遞到電阻應(yīng)變片上。這種傳感器雖然存在由皮膜、傳導(dǎo)介質(zhì)、應(yīng)變片3 個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的誤差, 但通過電路調(diào)整能夠達(dá)到一定的重復(fù)性。
　　2.2　集成壓力表
　　集成壓力表是一種完全無粘掛無沉積的測量儀表, 可以用來測量輸漿管道的壓差, 安裝于罐底部也可取得液位信號。該傳感器受力面 5 .8cm , 在受力面涂一層聚四氟乙烯(特弗龍), 其背面貼應(yīng)變片。傳感器、變送器、溫度補(bǔ)償電路以及防沉積外形集于一體。該集成壓力表具有以下特征。
　　(1)解決了受力端面的沉積問題。受力面與外殼為一整體無縫連接, 克服了常規(guī)安裝膜片不可避免出現(xiàn)棱角縫隙的現(xiàn)象, 從而取消了水煤漿沉積。
　　(2)面涂不粘層解決不沾掛問題。該涂層化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定并且不與任何物質(zhì)粘黏。用這種材料涂在傳感器表面上, 各種性能測量如下:非線性±0 .02 % FS ;遲滯±0 .02 %FS ;重復(fù)性0 .03 % FS ;精度±0 .5 %FS ;輸出靈敏度25 .07V/MPa 。與無涂層的傳感器相比性能完全一樣, 因?yàn)? .01mm 的有機(jī)涂層不會影響傳感器的機(jī)械性能。
　　(3)受力端面應(yīng)適當(dāng)?shù)丶哟? 以減少粘稠介質(zhì)的影響。水煤漿的粘度一般為900 ～ 1000 厘泊, 實(shí)踐證明 5 .8cm 就可以忽略介質(zhì)粘度的影響。(4)這種通過壓力轉(zhuǎn)換液位的儀表只能用于靜態(tài)測量, 不能用于動(dòng)態(tài)測量。
　　3　超聲波液位計(jì)
　　超聲波液位計(jì)適應(yīng)條件應(yīng)以能否收到反射波為準(zhǔn)。對于動(dòng)態(tài)液面要計(jì)算由于液面波動(dòng)造成反射線的偏移后, 能否落到接收探測器上。我們曾用超聲波測液位, 平靜液面還可以, 略有波動(dòng)便找不到回波。而實(shí)際上被攪拌的水煤漿液面呈旋渦狀, 沒有直接反射波。雖然在眾多反射波中總有被收到的,但我們無法確定該回波是幾次回波, 這個(gè)回波是從哪一點(diǎn)反射回來的。所以我們無法找到1 個(gè)數(shù)學(xué)模型作統(tǒng)一處理, 實(shí)踐證明超聲波測液位使用面太窄。　
　　4　微波測量
　　微波頻率范圍300MHz ～ 300GHz , 微波測量液位的原理與超聲波類似, 即測發(fā)射波返回的時(shí)間。另一種是測反射波的衰減量, 依據(jù)衰減量換算液位。通過以下分析可知其頻率特性不適應(yīng)于水煤漿測試環(huán)境。
　　(1)微波具有定向幅射, 遇到各種障礙物易于反射, 當(dāng)其波長遠(yuǎn)小于被測物體時(shí), 繞射能力差, 這是我們所希望的。因?yàn)槟壳拔⒉y量液位均在其低頻段范圍, 所以仍然存在一個(gè)找反射波的問題。
　　(2)測器的張角小為40°～ 60°, 如果探測器安裝于4m 高的漿罐頂部, 那么連罐外面的物體也一起被檢測, 顯然信號不真實(shí)。
　　(3)介質(zhì)對微波的吸收與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比, 水煤漿含有30 %的水分, 水的介電常數(shù)為80 。由于水分子極易極化, 所以水對微波的吸收作用非常強(qiáng)烈, 將使反射波非常微弱。
　　5　激光測量的優(yōu)越性
　　(1)激光的方向性強(qiáng), 具有高度平行度, 在十幾千米處的擴(kuò)散范圍不到幾個(gè)厘米。由此可以制出3mm 的激光束, 發(fā)射到液面上也是這樣大的小圓點(diǎn), 并以此作為測量參數(shù)。
　　(2)激光束射到劇烈旋轉(zhuǎn)的水煤漿斜面上任何位置, 只要斜度不超過90°便能正常工作。水煤漿對于光而言是粗糙黑色流體, 并且在線度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激光波長, 能充分吸收激光能量。激光的強(qiáng)度與發(fā)射距離的平方成反比, 能克服較長距離的衰減。
　　(3)單色性好, 波長范圍Δλ<10-7A°;相干性好,相干長度達(dá)幾十厘米, 而普通光的相干長度只有零點(diǎn)幾毫米。由這2 個(gè)特點(diǎn)形成的時(shí)間相干具有明顯、準(zhǔn)確和理想的干涉條紋。
　　(4)相位測量法是檢測干涉條紋數(shù)量, 以λ/4 作為長度單位(λ=634nm), 適于近距離測量。測量范圍在1 ～ 60m , 漿位測量在此范圍。儀器測量精度±1mm 。
　　(5)測量現(xiàn)場漿罐有時(shí)蒸汽彌漫, 紅色的激光柱能夠克服這一點(diǎn)。激光發(fā)射到蒸汽中的小顆粒上能夠繞射達(dá)到液面。
　　6　水煤漿漿位儀的特點(diǎn)
　　激光水煤漿漿位儀除具有一般智能儀表的功能外, 還具有如下功能。
　　(1)具有檢測流量的功能, 可省去電磁流量計(jì)。因?yàn)閺囊何坏母叨瓤梢哉鬯銤{的總儲量, 從液位的瞬時(shí)變化量可以折算瞬時(shí)流量, 從液位的某時(shí)間段的積分可以得到累積流量。
　　(2)兼作流量計(jì)的測量誤差分析。激光測量誤差是一個(gè)讀數(shù)單位, 測量誤差在整個(gè)量程內(nèi)不變。測量精度±1mm ;電磁流量計(jì)測量誤差隨時(shí)間增加**誤差增大, 測量誤差2 %。
　　對于正在攪拌的水煤漿測量分析比較麻煩。其原因, 一是被攪拌的水煤漿由2 個(gè)分運(yùn)動(dòng)(水平旋轉(zhuǎn)和上下運(yùn)動(dòng))合成, 形成1 個(gè)漏斗狀漩渦, 漩渦的斜度隨液面升高而減少, 并且漩渦的斜度還與水煤漿的粘度、濃度有關(guān)。二是激光光柱射在漩渦的斜面上, 斜率不穩(wěn)定, 造成一定的誤差。三是攪拌葉輪之間的距離形成漩渦斜面上的互相間的波動(dòng)造成的誤差, 通過軟件濾波能夠減少一些誤差。也可以通過測液位升降的相對變化率以確定瞬時(shí)流量, 減輕漩渦斜率不穩(wěn)定帶來的影響。
　　電磁流量計(jì)測動(dòng)態(tài)水煤漿, 由于壓力變化讀數(shù)也不穩(wěn)定, 但是測量精度并沒有變化, 這一點(diǎn)優(yōu)于激光水煤漿漿位儀。兩種不同性質(zhì)測量儀器在其各自范圍的優(yōu)越性可起互補(bǔ)作用。
　　(3)可根據(jù)液位情況設(shè)定上下限報(bào)警。
　　(4)可用大屏幕多窗口顯示數(shù)據(jù)。
　　(5)激光從漿罐頂部1 個(gè) 2cm 的圓孔通過, 探測器在罐外1 ～ 2m 處, 能夠有效地保護(hù)探測器。

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