精矿浆体管道输送流量检测研究

　　1 引 言

　　浆体管道输送的颗粒状物料包括矿山的精矿与尾矿、洗煤厂的粉煤、泥沙等，它们与水的混合物即为浆体。精矿浆体管道输送属几种典型浆体管道输送之一，其特点为输送地型复杂、输送距离长。近年我国已建成并正在输运的有山西太钢尖山铁精矿、瓮福磷精矿、大红山铁精矿等多条精矿浆体输送管线[1-2]。为了保证精矿浆体长距离管道输送安全、高效运行，对输送流速必须严格控制[3]，因此输送流速的准确检测尤为重要。但管道输送固液两相流流量检测技术在国际上尚属一个亟待探索开发的领域。文献[2]认为: “由于矿浆浆体特殊的物理性质，长距离矿浆管道输送过程中流量的测量和计量一直是行业内难以解决的问题，目前世界范围内还没有一种能够对矿浆流量进行准确计量的仪表”。目前多相流流量检测技术与装置已处于研究探索阶段[4]。已有成熟的单相流仪表( 涡街流量计、超声波流量计) 等应用于两相流流量检测研究[4-5]。文献[6]提出“在固相含量高且颗粒度复杂情况下，电磁流量计成为测量矿浆等一类电导率较高，固相含量高的液体首选”。但是未见电磁流量计应用于固液两相流体中影响因素的系统实验报告[6-7]。目前已有采用新技术如过程层析成像技术[4，7-8]以及多传感器融合技术进行两相流流量检测的研究，但都是以气液、液液两相流为研究对象[4，7，9]。针对固、液两相流实时流量检测的研究甚少。本文介绍了复杂地形浆体管道输送试验基地及试验研究。采用单个电磁流量计进行了流量测试; 从试验得出影响流量检测准确性的因素与原因。重点讨论了所开发的多传感器信息融合的流量专家检测系统结构、特征量、融合算法与策略，通过试验验证该系统能够实现铁精矿浆体输送过程流量稳定测控。

　　2 试验装置与电磁流量计测量原理

　　2. 1 试验装置

　　在国家科技支撑计划课题资助下，建成了复杂地形浆体管道输送试验基地。目前有 2 套独立的试验平台:约 300 m 长的复杂地形浆体管道输送工艺试验平台( 简称平台 1) 。管道长约 320 m 模拟复杂地形多泵站管道输送平台( 简称平台 2) 。图 1 所示为平台 2 的管网与动力与仪表分布示意图。

　　2 套平台都由泵机组及动力、变频器调速系统、上、下坡与水平管道、各种传感器变送装置、流量标定箱等组成。平台 1 与平台 2 主要区别为前者只有 1 台泵、管线内径为 203 mm，后者有 2 台泵、管线内径为 50 mm。每台泵出口的垂直管上分别安装了 E-mag 电磁流量计。在浆体管道输送试验基地上开发了 2 级计算机的数据采集与测控系统，简称 SCADA( supervisory control and data ac-quisition) 系统。本文试验分别在两平台上进行，采用精矿为颗粒≤0.15 mm 及固体密度为4 270( kg/m3) 的某管道工程实际输送的铁精矿沙。