固体质量流量计在密相气力输送中的应用

　　0　引言

　　在化工、冶金、发电等诸多行业中,两相流参数的测定对生产安全稳定的进行具有重要的意义。例如在粉煤气化的气力输送系统中,通过在线准确测量加压密相输送条件下的质量流量进而有效控制气化过程的氧煤比,使得气化效率达到最佳,防止因氧煤比失调而导致的安全和工艺指标恶化等问题。

　　国内外的学者对两相流测量进行了大量的研究,目前的检测技术主要分为光学法[1]、层析成像法[2]、热力学法[3]、电容法[4~5]、核磁共振法[6~7]等。其中电容法具有安全可靠、成本低、经济性好、采用非侵入式测量、易于安装、牢固耐用和响应速度快等优点,因而得到最广泛和深入的研究。本文在粉煤密相气力输送系统中考察了ThermoRamsey制造的电容式固体质量流量计测量煤粉质量流量,并对测量性能和使用方法进行了研究和改进。

　　1　测量原理及方法

　　1.1　电容法的测量原理

　　电容极板系统如图1所示,用电容法测量质量流量的工作原理是将电容极板安装在流动管道外,当管道内气固相比例发生变化,介电常数也会发生相应变化,从而引起电容值改变。测量极板间电容值,再通过数字信号转换,即可得管道内相浓度。

　　具体使用时应注意以下两点:

　　①电容极板结构应具有高而均匀的检测场灵敏度,使传感器的测量结果只与相浓度有关而与流型的变化无关;

　　②由相浓度变化引起的电容量变化十分微小,因此传感器测量电路必须具有较高的稳定性和灵敏度以及较强的抗杂散电容干扰的能力[8]。

　　为增加电容传感器的灵敏度,许多学者对测量方法加以改进,如对电极极板排列进行优化,采用螺旋表面板电容式相浓度传感器[9]等,也都起到了一定效果。

　　1.2　固体质量流量计测量原理

　　本实验采用Ramsey生产的DMK270型固体质量流量计,由如图2所示浓度传感计DC13、速度传感器DK13和显示仪器组成。

　　浓度和速度的测量通过安装在管线上的电容传感器来实现,管道中物料按顺序流经DC13和DK13,由采集系统进行数据采集。

　　速度传感器由两个电容传感器构成,两传感器间距为8mm,固体颗粒依次经过两个传感器,理想状态下,固体物料流动形态经过较短距离不发生变化,两传感器可捕捉到相同的物料流动形态信号,由信号间存在的时间差即可计算固体颗粒速度。

　　浓度传感器测量原理与速度传感器相同,但仅有一个电容传感器,通过有料和无料时电容改变与管道中物料密度成正比来计算浓度。固体质量流量计对速度的测量是绝对的,质量流量是通过所测量到的速度和浓度计算,公式如下: