电导率对電磁流量計测试精度的影响解析
發布日期:2018-08-06 08:54
高濃度黏稠固體廢棄物、是指工業生産及市政汙水處理過程中産生的含固量高、粘度大、顆粒細的固-液兩相廢棄物或副欧美成。由于其常溫常壓下流動性較差,在高壓管道輸送時爲“不沈降似均質濃密膏體”,因此亦稱濃密膏體.包括煤炭欧美成的煤泥、給排水欧美成的脫水汙泥、制造欧美成的工業汙泥、石化行的油渣和油泥等.涉及二十余個欧美成.就上述濃密膏體而言,目前較常用的無害化、資源化處置方式有焚燒、燃燒發電、土地資源化利用以及填埋等.無論采用哪種無害化、資源化處置方法輸送均爲必不可少的環節,新發展的輸送工藝技術爲管道輸送.不管在工業現場還是實驗室管道輸送時,流量均是關鍵參數、其大小決定了管道輸送的效率濃密膏體管道輸送的流量測試是一個尚待解決的難題.管道輸送實驗中一般采用稱重法測量.但該方法測試步驟繁瑣.而電磁流量計的測量不因流體密度、粘度、溫度、壓力、電導率和雷諾數變化沒有阻流件,也不會在高流速情況下産生氣蝕、近年來在流體流量測試中被廣泛應用.隨著電磁流量計的發展,現已可測量電導率阈值更低的液體4,而當濃密膏體濃度較高時不可行,其原因現有文獻中尚沒有准確的解釋筆者推測這可能與其濃度過大時電導率太低有關.本實驗先使用電磁流量計測量一定電導率範圍的煤泥在管道輸送時的流量.並與稱重法測量結果相對比得到煤泥在管道輸送時電導率及濃度的阈值.爲今後電磁流量計應用于其它濃密膏體管道輸送旳流量測量提供依據.對其現場應用也具有很重要的指導意義
1.測試原理及實驗步驟
1.1電磁流量計原理
本文选用不同质量浓度的煤泥在装有電磁流量計的液压与流变试验台上(实验原理如图1)进行管道输送实验.電磁流量計根据电磁感应原理测量流过管道中导电流体旳流量.故使用電磁流量計的前提是被测流体必须导电。且电导率不能低于阈值(即下限值).通用型電磁流量計的阈值在(5×106)S/cmI04S/cm之间、若电导率低于阈值会产生误差甚至不能测量.根据电磁感应原理(如图2),当导电流体在磁场强度为B的磁场中切割磁力线时,在线形长度为L的a和b两点之间会产生感应电动势.为

兩接收電極之間的距離L爲已知常數,B爲已知的磁場強度,故εa是單調函數,隨υ的變化而變化.而瞬時流量φ等于流速υ與導管截面積S(常數)的乘積,故有

式中:K爲儀器常數.因此,只要測得,即可求得對應的流量Q

1.2煤泥電導率測試原理及方法
在定制的圓柱狀絕緣料筒中裝入煤泥,利用參比電阻法測量不同質量濃度下煤泥的電阻率.首先分別測定出定值電阻的兩端電壓U0和絕緣料筒兩端的電壓U電式(3)求得該長度管道內煤泥的電阻,並代入式(4)求得煤泥的電阻率,再由k=1/ρ求得煤泥的電導率,即
式中:卩爲電阻率;U爲裝有煤泥的圓柱狀絕緣料筒兩端電壓;U0爲.定值電阻兩端的電壓;A爲橫截面積;L爲兩電極之間的距離.采用四相電極參比電阻法測量煤泥電阻率,設計實驗電路如圖3所示.實驗步驟如下:①首先測量絕緣料筒內徑及長度.用遊標卡尺多次從不同角度測量絕緣料筒的內徑及長度並記錄,分別取平均值.②測量室內溫度並記錄.③取適量煤泥加入一定的水,充分攪拌,用含水率儀測量含水率並記錄,使含水率爲
32%左右,將配好的煤泥裝入絕緣料筒中,然後接通實驗電路.④利用萬用表分別測量5009電阻兩端和絕緣料筒兩端的電壓,待電壓穩定後讀數並記錄.⑤分別改變電源電壓和煤泥含水率重複上述實驗步驟
2實驗數據及分析
2.1煤泥電導率實驗數據及分析
根據測量得到的數據,以煤泥旳質量濃度作橫坐標相應質量濃度煤泥的電導率作縱坐標,繪岀煤泥電導率與其質量濃度的關系圖(如圖4).再以電壓爲橫坐標,相應電壓下煤泥的電導率爲縱坐標,繪出電壓與電導率的關系圖(如圖5)
圖4的電導率變化曲線表明,隨著煤泥質量濃度的增大,其電導率逐漸降低,並在質量濃度爲66%時相交于一點;圖5的電導率變化曲線表明,隨著電壓的增大,電導率有逐漸增大趨勢.分析圖4與圖5可得到以下結論:①圖4曲線整體呈下降趨勢,說明電導率隨著煤泥質量濃度的增大而減小.當質量濃度低于63%時,不同電壓下電導率隨質量濃度變化基本成平行關系,說明電導率與質量濃度和電壓成一定的線性關系,當質量濃度63%~66%時,電導率與質量濃度成一定線性關系,而與電壓不成線性關系,仍有一定的下降梯度;當質量濃度大于66%時,電導率隨其增加顯著下降,但是曲線較爲複雜,不易判斷其相互關系,將用稱重法進行相應的驗證.②圖5曲線整體呈上升趨勢,說明電導率隨電壓的增大而增大.相比電導率隨質量濃度的變化其增大幅度較小.當質量濃度由61.38%上升到63.20%即增大了1.82%時,電導率增大了0.03mS/cm,而當質量濃度由63.20%增大到66.25%即增大了3.05%時,電導率卻增加了不到0.01mS/cm.說明質量濃度低于63.20%時,電導率變化較明顯;當質量濃度爲66.25%時,電導率爲恒定值0.033mS/cm
2.2電磁流量計实验数据及分析
首先分析電磁流量計流速数据的重复性.图6是当管內流速为0.Im/s(即浓密膏体输送流速下限)时,電磁流量計测量由大到小的3种质量浓度分别为73%69%63%的煤泥的实时数据曲线.由图见浓度较髙时電磁流量計难以测岀稳定旳流速数值,而当浓度较低且煤泥流动性非常好时测量数值较为稳定.图7是质量浓度为63%时電磁流量計的3次测试曲线,可见其重复性良好,故测量结果可信.相比较煤泥电导率的测试结果,可以看出当质量浓度低于63%时,电导率较大,且不同质量浓度下电导率变化稳定.故推测当质量浓度低于63%,电导率高于0.035mS/cm时,電磁流量計应用于煤泥管道输送时数据准确性较高.其次提取電磁流量計的流速数据换算并积分后与称重质量进行对比分析其数据误差,结果如表1可以通过電磁流量計积分后的总流量与称重数据的吻合程度来分析,若二者吻合较好则说明電磁流量計在线测量数据显示虽然可能受到气泡的影响,但是总流量可以准确测量:若二者相差较大,则说明電磁流量計不适合对较高质量浓度煤泥进行测量.从表Ⅰ可以看岀電磁流量計在质量浓度为69%,73%时误差较大,故测量不准确;在质量浓度为63%时测量误差较小,说明其测量较准确.该对比实验与之前的重复性分析相符,说明用质量浓度及电导率来评价電磁流量計测量数据的准确性有一定的可行性

3結論
本文通過對煤泥的電導率及電磁流量計管道輸送流量的測量.得出以下結論:
1)煤泥的电导率数值随其质量浓度的降低而增大,并且在一定范围內随质量浓度的变化效果更明显.且電磁流量計不适合较高质量浓度煤泥管道流量的测量.但在较低浓度测量时重复性良好,测量结果准确可信,且浓度越低测量效果越好
2)電磁流量計在浓密膏体管道流量测量中能否应用与其电导率及浓度有关系.电导率越大,電磁流量計测量效果越好.应用于煤泥时,得岀当质量浓度上限值为63%,电导率下限值为0.035mS/cm时,電磁流量計可用于测其流量.
3)通过对煤泥的研究可以推测当電磁流量計应用于赤泥、电石泥、污泥等其它浓密膏体的管道输送时,也应有相应的浓度及电导率阈值,其数值可通过试验获得

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