電導(dǎo)率對(duì)于流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響

  高濃度黏稠固體廢棄物, 是指工業(yè)生產(chǎn)及市政污水處理過程中發(fā)生的含固量高、粘度大、顆粒細(xì)的固-液兩相廢棄物或副產(chǎn)品, 因?yàn)槠涑爻合铝鲃?dòng)性較差, 在高壓管道運(yùn)送時(shí)為“ 不沉降似均質(zhì)稠密膏體” , 因而亦稱稠密膏體.包含煤炭職業(yè)的煤泥、給排水職業(yè)的脫水污泥、制作職業(yè)的工業(yè)污泥、石化職業(yè)的油渣和油泥等, 觸及二十余個(gè)職業(yè).就上述稠密膏體而言, 當(dāng)前較常用的無害化、資本化處置辦法有燃燒、燃燒發(fā)電、土地資本化運(yùn)用以及填埋等.無論選用哪種無害化、資本化處置辦法, 運(yùn)送均為*的環(huán)節(jié), 新開展的運(yùn)送工藝技術(shù)為管道運(yùn)送.不管在工業(yè)現(xiàn)場仍是試驗(yàn)室管道運(yùn)送時(shí), 流量均是要害參數(shù), 其大小決議了管道運(yùn)送的功率.
  稠密膏體管道運(yùn)送的流量測(cè)驗(yàn)是一個(gè)尚待處理的難題, 管道運(yùn)送試驗(yàn)中通常選用稱重法丈量, 但該辦法測(cè)驗(yàn)過程繁瑣.而熱水流量計(jì)的丈量不因流體密度、粘度、溫度、壓力、電導(dǎo)率和雷諾數(shù)改變, 沒有阻流件, 也不會(huì)在高流速情況下發(fā)生氣蝕, 這些年在流體流量測(cè)驗(yàn)中被廣泛應(yīng)用.跟著熱水流量計(jì)的開展, 現(xiàn)已可丈量電導(dǎo)率閾值更低的液體, 而當(dāng)稠密膏體濃度較高時(shí)不可行, 其緣由現(xiàn)有文獻(xiàn)中尚沒有的解說, 筆者估測(cè)這也許與其濃度過大時(shí)電導(dǎo)率太低有關(guān).本試驗(yàn)先運(yùn)用熱水流量計(jì)丈量必定電導(dǎo)率規(guī)模的煤泥在管道運(yùn)送時(shí)的流量, 并與稱重法丈量成果相比照, 得到煤泥在管道運(yùn)送時(shí)電導(dǎo)率及濃度的閾值, 為往后熱水流量計(jì)應(yīng)用于其它稠密膏體管道運(yùn)送的流量丈量提供依據(jù), 對(duì)其現(xiàn)場應(yīng)用也具有很重要的指導(dǎo)意義.
1、測(cè)驗(yàn)原理及試驗(yàn)過程
1 .1 　熱水流量計(jì)原理
這篇文章選用不一樣質(zhì)量濃度的煤泥在裝有熱水流量計(jì)(、、)的液壓與流變?cè)囼?yàn)臺(tái)上(試驗(yàn)原理如圖1)進(jìn)行管道運(yùn)送試驗(yàn).熱水流量計(jì)依據(jù)電磁感應(yīng)原理丈量流過管道中導(dǎo)電流體的流量, 故運(yùn)用熱水流量計(jì)的前提是被測(cè)流體有必要導(dǎo)電, 且電導(dǎo)率不能低于閾值(即下限值).通用型熱水流量計(jì)的閾值在(5 ×10-6)S/cm ～10-4 S/cm 之間, 若電導(dǎo)率低于閾值會(huì)發(fā)生差錯(cuò)乃至不能丈量.依據(jù)電磁感應(yīng)原理(如圖2), 當(dāng)導(dǎo)電流體在磁場強(qiáng)度為B 的磁場中切開磁力線時(shí), 在線形長度為L 的a 和b 兩點(diǎn)之間會(huì)發(fā)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), 為
 　兩接收電極之間的間隔L 為已知常數(shù), B 為已知的磁場強(qiáng)度, 故εab是單調(diào)函數(shù), 隨υ的改變而改變.而瞬時(shí)流量Q 等于流速υ與導(dǎo)管截面積S (常數(shù))的乘積, 故有Q=K×εab ,
式中:K 為儀器常數(shù).因而, 只需測(cè)得εab , 即可求得對(duì)應(yīng)的流量Q.
 1 .2 　煤泥電導(dǎo)率測(cè)驗(yàn)原理及辦法
在定制的圓柱狀絕緣料筒中裝入煤泥, 運(yùn)用參比電阻法丈量不一樣質(zhì)量濃度下煤泥的電阻率.首要?jiǎng)e離測(cè)出定值電阻R 的兩頭電壓U0和絕緣料筒兩頭的電壓U .由式(3)求得該長度管道內(nèi)煤泥的電阻, 并代入式(4)求得煤泥的電阻率, 再由k =1/ ρ求得煤泥的電導(dǎo)率, 即
 式中:ρ為電阻率;U 為裝有煤泥的圓柱狀絕緣料筒兩頭電壓;U0為定值電阻兩頭的電壓;A 為橫截面積;L 為兩電極之間的間隔.
選用四相電極參比電阻法丈量煤泥電阻率, 規(guī)劃試驗(yàn)電路如圖3 所示.試驗(yàn)過程如下:①首要丈量絕緣料筒內(nèi)徑及長度.用游標(biāo)卡尺多次從不一樣視點(diǎn)丈量絕緣料筒的內(nèi)徑及長度并記載, 別離取平均值.②丈量室內(nèi)溫度并記載.③取適量煤泥參加必定的水, 充沛拌和, 用含水率儀丈量含水率并記載, 使含水率為32 %擺布, 將配好的煤泥裝入絕緣料筒中, 然后接通
試驗(yàn)電路.④運(yùn)用萬用表別離丈量500 Ψ電阻兩頭和絕緣料筒兩頭的電壓, 待電壓安穩(wěn)后讀數(shù)并記載.⑤別離改變電源電壓和煤泥含水率, 重復(fù)上述試驗(yàn)過程.
 2、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及剖析
2 .1 　煤泥電導(dǎo)率試驗(yàn)數(shù)據(jù)及剖析
  依據(jù)丈量得到的數(shù)據(jù), 以煤泥的質(zhì)量濃度作橫坐標(biāo), 相應(yīng)質(zhì)量濃度煤泥的電導(dǎo)率作縱坐標(biāo), 繪出煤泥電導(dǎo)率與其質(zhì)量濃度的圖(如圖4).再以電壓為橫坐標(biāo), 相應(yīng)電壓下煤泥的電導(dǎo)率為縱坐標(biāo), 繪出電壓與電導(dǎo)率的圖(如圖5).
 　圖4 的電導(dǎo)率改變曲線標(biāo)明, 跟著煤泥質(zhì)量濃度的增大, 其電導(dǎo)率逐漸下降, 并在質(zhì)量濃度為66 %時(shí)相交于一點(diǎn);圖5 的電導(dǎo)率改變曲線標(biāo)明, 跟著電壓的增大, 電導(dǎo)率有逐漸增大趨勢(shì).剖析圖4 與圖5可得到以下定論:①圖4 曲線全體呈下降趨勢(shì), 闡明電導(dǎo)率跟著煤泥質(zhì)量濃度的增大而減小.當(dāng)質(zhì)量濃度低于63 %時(shí), 不一樣電壓下電導(dǎo)率隨質(zhì)量濃度改變根本成平行, 闡明電導(dǎo)率與質(zhì)量濃度和電壓成必定的線性;當(dāng)質(zhì)量濃度為63 %～ 66 %時(shí), 電導(dǎo)率與質(zhì)量濃度成必定線性, 而與電壓不成線性, 仍有必定的下降梯度;當(dāng)質(zhì)量濃度大于66 %時(shí), 電導(dǎo)率隨其添加顯著下降, 可是曲線較為雜亂, 不易判別其相互, 將用稱重法進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證.②圖5 曲線全體呈上升趨勢(shì), 闡明電導(dǎo)率隨電壓的增
大而增大.比較電導(dǎo)率隨質(zhì)量濃度的改變, 其增大起伏較小.當(dāng)質(zhì)量濃度由61 .38 %上升到63 .20 %即增大了1 .82 %時(shí), 電導(dǎo)率增大了0 .03 mS/cm , 而當(dāng)質(zhì)量濃度由63 .20 %增大到66 .25 %即增大了3 .05 %時(shí), 電導(dǎo)率卻添加了不到0 .01 mS/cm.闡明質(zhì)量濃度低于63 .20 %時(shí), 電導(dǎo)率改變較顯著;當(dāng)質(zhì)量濃度為66 .25 %時(shí), 電導(dǎo)率為安穩(wěn)值0 .033 mS/cm .
2.2　熱水流量計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及剖析
首要剖析熱水流量計(jì)流速數(shù)據(jù)的重復(fù)性.圖6 是當(dāng)管內(nèi)流速為0 .1 m/s (即稠密膏體運(yùn)送流速下限)時(shí), 熱水流量計(jì)丈量由大到小的3 種質(zhì)量濃度別離為73 %, 69 %, 63 %的煤泥的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線.由圖可見濃度較高時(shí)熱水流量計(jì)難以測(cè)出安穩(wěn)的流速數(shù)值, 而當(dāng)濃度較低且煤泥流動(dòng)性非常好時(shí)丈量數(shù)值較為安穩(wěn).圖7 是質(zhì)量濃度為63 %時(shí)熱水流量計(jì)的3 次測(cè)驗(yàn)曲線, 可見其重復(fù)性杰出, 故丈量成果可信.比較較煤泥電導(dǎo)率的測(cè)驗(yàn)成果, 能夠看出當(dāng)質(zhì)量濃度低于63 %時(shí), 電導(dǎo)率較大, 且不一樣質(zhì)量濃度下電導(dǎo)率改變安穩(wěn).故估測(cè)當(dāng)質(zhì)量濃度低于63 %, 電導(dǎo)率高于0 .035 mS/cm 時(shí), 熱水流量計(jì)應(yīng)用于煤泥管道運(yùn)送時(shí)數(shù)據(jù)性較高.
 　其次獲取熱水流量計(jì)的流速數(shù)據(jù)換算并積分后與稱重質(zhì)量進(jìn)行比照, 剖析其數(shù)據(jù)差錯(cuò), 成果如表1 .
能夠經(jīng)過熱水流量計(jì)積分后的總流量與稱重?cái)?shù)據(jù)的符合程度來剖析, 若二者符合較好則闡明熱水流量計(jì)在線丈量數(shù)據(jù)顯示雖然也許遭到氣泡的影響, 可是總流量能夠丈量;若二者相差較大, 則闡明熱水流量計(jì)不適合對(duì)較高質(zhì)量濃度煤泥進(jìn)行丈量.從表1 能夠看出熱水流量計(jì)在質(zhì)量濃度為69 %, 73 %時(shí)差錯(cuò)較大, 故丈量不;在質(zhì)量濃度為63 %時(shí)丈量差錯(cuò)較小, 闡明其丈量較.該比照試驗(yàn)與之前的重復(fù)性剖析相符, 闡明用質(zhì)量濃度及電導(dǎo)率來評(píng)估熱水流量計(jì)丈量數(shù)據(jù)的性有必定的可行性.
 這篇文章經(jīng)過對(duì)煤泥的電導(dǎo)率及熱水流量計(jì)管道運(yùn)送流量的丈量, 得出以下定論:
1)煤泥的電導(dǎo)率數(shù)值隨其質(zhì)量濃度的下降而增大, 并且在必定規(guī)模內(nèi)隨質(zhì)量濃度的改變作用更顯著.且熱水流量計(jì)不適合較高質(zhì)量濃度煤泥管道流量的丈量, 但在較低濃度丈量時(shí)重復(fù)性杰出, 丈量成果可信, 且濃度越低, 丈量作用越好.
2)熱水流量計(jì)在稠密膏體管道流量丈量中能否應(yīng)用與其電導(dǎo)率及濃度有.電導(dǎo)率越大, 熱水流量計(jì)丈量作用越好.應(yīng)用于煤泥時(shí), 得出當(dāng)質(zhì)量濃度上限值為63 %, 電導(dǎo)率下限值為0 .035 mS/cm 時(shí),熱水流量計(jì)可用于測(cè)其流量.
3)經(jīng)過對(duì)煤泥的研究, 能夠估測(cè)當(dāng)熱水流量計(jì)應(yīng)用于赤泥、電石泥、污泥等其它稠密膏體的管道運(yùn)送時(shí), 也應(yīng)有相應(yīng)的濃度及電導(dǎo)率閾值, 其數(shù)值可經(jīng)過試驗(yàn)取得.  (1)查表法求取密度地一致性飽滿蒸汽選用溫度抵償和壓力抵償，在本質(zhì)上是一樣的。其緣由在于飽滿狀況的蒸汽，其壓力和溫度之間呈單值函數(shù)，從蒸汽溫度查出的密度同與此溫度對(duì)應(yīng)的壓力查出的密度是一致的。因而，選用溫度抵償和壓力抵償在原理上都是可行的。 　　 　　(2)抵償度的區(qū)別選用溫度抵償和壓力抵償別離能得到多少抵償度，不只同溫度傳感器和的準(zhǔn)確度有關(guān)，并且同流量計(jì)類型、詳細(xì)丈量目標(biāo)的工況和壓力變送器的量程挑選有關(guān)。整體來說測(cè)溫對(duì)抵償度影響較大，詳細(xì)分析如下。 　　 　　①測(cè)溫差錯(cuò)對(duì)流量丈量成果的影響。溫度丈量差錯(cuò)同流量丈量成果的，關(guān)于過熱蒸汽來說影響并不大，例如溫度為250℃的過熱蒸汽，若測(cè)溫差錯(cuò)為1℃，在作溫度抵償時(shí)導(dǎo)致流量丈量成果不確定度約為0.19％R（）。影響較大的是溫度信號(hào)用于飽滿蒸汽流量丈量中的抵償，例如壓力為0.7Mpa的飽滿蒸汽，其平衡溫度為170.5℃，對(duì)應(yīng)密度為4.132kg/m3，假如測(cè)溫差錯(cuò)為-1℃，并據(jù)此查飽滿蒸汽密度表，則查得密度為4.038kg/m3，導(dǎo)致流量丈量差錯(cuò)約為-2.27％R（渦街流量計(jì)）。 　　 　?、跍囟葌鞲衅鞫鹊燃?jí)的思考。測(cè)溫差錯(cuò)同溫度傳感器的度等級(jí)和被測(cè)溫度數(shù)值有關(guān)，例如壓力為0.7Mpa的飽滿蒸汽，用*鉑熱電阻測(cè)溫，其差錯(cuò)限為±0.49℃[4]，假如用此丈量成果查蒸汽密度表，以進(jìn)行抵償，則流量抵償不確定度約為±1.11％R（渦街流量計(jì)）。而若用B級(jí)鉑熱電阻測(cè)溫，其差錯(cuò)限就增為±1.15℃，則流量抵償不確定就增為±2.61％R（渦街流量計(jì)）。顯著，B級(jí)鉑熱電阻用于此類用處也許導(dǎo)致的差錯(cuò)是可觀的，所以通常不宜選用。這兒僅就不一樣度等級(jí)的測(cè)溫元件作相對(duì)對(duì)比。當(dāng)然，這兒所說的差錯(cuò)還僅為測(cè)溫元件這一環(huán)節(jié)，至于流量丈量體系的不確定度，還須計(jì)入流量二次表、流量傳感器、流量變送器等的影響。