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科里奥利质量流量计在高粘度沥青流量测量中的应用

科里奥利质量流量计在高粘度沥青流量测量中的应用,在电解铝生产工艺中,需要大量阳极和阻极炭块。这些炭块质量的好环,直接影响电解槽的出铝效率,而炭块质量在一定程度上又是由沥青粘结剂的使用量的多少所决定的。沥青用量过少则生产炭块的糊料的塑性差,挤压成型需要相应提高压力,而且产生裂纹废品的可能性增加。沥青用量较多,糊料塑性较好且成型压力较低,成型的成品率也高一些,但过量的粘结剂则使生坯在挤出或脱模后容易变型。因此,沥青流量的测量是非常重要的。

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管道输送液体沥青温度通常在200℃左右,即使在这样高温下的沥青,其粘性还是很高的,且里面还含有少量固体颗粒杂质,用一般的常规仪表很难满足它的测量要求。我们在某一大型铝厂选用科里奥利质量流量计测量液体沥青的流量,获得了令人满意的效果。
2质量流量计测量原理
科里奥利质量流量计(CoriohsMassFlowmeter)简称为科氏力质量流量计,是根据科里奥利效应制成的。流量计把固定在仪表壳内部的U形管(流量传感器),用电磁振动器进行驱动,使其振动。如图1。
当流体流经具有固定频率的振动管时,流体被强制接受管子的垂直动量。在管子向上运动的振动半周期时,流人仪表的流体向下压,抵抗管子向上的力。反之,流出仪表的流体存在向上的力,抵抗管子对其垂直动量的减少,而把管子向上推。
两个作用力的合成引起流量传感器扭曲这就是“科里奥利效应”。如图2。
在振动的另外半周期,管子向下运动,而扭曲方向就相反,传感器扭曲多少与流体的质量流量直接成正比,扭角e的测量可用位于流量传感器两侧的磁性位置检测器来实现,并监测其振动的速度。由于管子的扭曲引起这两个速度信号之间有一个时间差,检测器把此信号传送到信号转换器,转换器把信号处理并转换成直接与质量成正比的输出信号。可以证明:
式中Qm—质量流量,kg/s;
K—金属U形管的弹性系数;:
r—金属U形管弯曲半径,m。
由上式可知,质量流量Qm与U形管振动的时间间隔△t成正比,并与U形管的几何常数K、r有关,而与振动角频率。无关(。与U形管中介质的量有关)。当U形管的几何形状及尺寸、材质等确定后,K、r均为常数,质量流量仅与时间间隔△t成正比,与被测介质工况无关,这就为液体沥青的测量奠定了理论基础。
3质且流皿计在沥青流量测量中的应用
3.1炭块糊料生产工艺流程
如图3所示,上道工序磨细筛选的粗、中、细、微4种干料按规定比例经皮带秤配料混合后,以恒定流量进人料斗。保温215℃左右,容器内沥青液经过过滤器后由调速电动机拖动的泵打人同一料斗。然后干料和沥青液进人第以混捏机混捏;在进人第二混捏机前,有一取样窗口,可取样观察沥青液和石墨颗粒粘着程度,根据粘着状况调节泵转速以增减沥青液流量,达到控制混捏质量的目的。
但是系统内一些因素会干扰沥青液流量和泵转速间的关系。首先,沥青液温度波动引起粘度变化而改变管束的流阻;此外,过滤器堵塞,管系阻力加等等问题均会破坏用泵转速间接判断沥青流量的准确性。
3.2质量流量计的使用及改进措施工况:
介质:液体沥青;
温度:180一220℃;
压力:0.2一O.5MPa;
密度:1230kg/3;
流量:0一50kg/min;
动力粘度:3Pa.S;
沥青颗粒含量:<3%;
沥青颗粒尺寸:落1.5mm。
液体沥青输送管内径65mm,管道均有液体热媒加温和保温层。
科里奥利质量流量计有一大特点是量程比大,一般都在10:l以上,如20:l,30:r,60:1,甚至150:1。即同一个测量对象在同一个工况条件下,有几个口径的流量计可选。考虑到高粘度液体的压力损失较大,只有通过加大仪表口径来减小压力损失。因此这里我们选用质量流量传感器口径为DN40,标称流量600k群min(以20℃水作标准),亦为液体热媒加热保温型。
在初始设计时将质量流量传感器安装在图3所示虚线A位置。使用时,仪表读数出现剧烈波动。分析原因系沥青液流过传感器后的管道仅有3一4m长度,未形成足够背压,传感器内未充满液体,含有气体所致。改装传感器到垂直管上,液体从下向上流动,故障立即排除。所以在安装质量流量传感器时,最好是垂直安装,这样可使悬浮的固体颗粒下沉,夹杂的空气或其它气体的气泡上浮,以保证测量精度。另外,最好将流量传感器安装在上升管道的最低部位,这样可避免在检测管内聚集气体,同时又可获得一定的背压。
安装完毕后,我们随之进行一r调校工作,发现结果还是不太令人满意。所选的质量流量传感器口径和流量过大,实测值仅为标称流量的4%左右,测量误差较大。
对于大多数场合,最优测量范围应为最高满量程读数的20%一50%。通过调换小一档规格传感器,即仪表口径DN25,标称流量250kg/min(以20℃水作标准),并使分流到质量流量传感器的管内径是3Omnl,则测量值达到了上述要求,提高了测量灵敏度和精确度,使测量更为完善。
因此,用户在选择流量传感器口径时,要综合考虑测量范围和压力损失。不能单一地要求压力损失越小越好,否则加大仪表口径,不仅增加设备费用,同时,大口径仪表在小流量下运行,也会增加测量误差。
通过上述的一系列改进措施,质量流量计再运行后效果很好。为了考查仪表现场运行精确度,在现场作过数次实物标定,数据表明精确度均在0.5级以内,符合生产要求。运行两个月后,又进行两次复核,精度与前相同,稳定度良好。
3.3质量流量计的效果
自从使用质量流量计以来,使得操作工人可以根据沥青流量的大小准确地调节沥青泵的转速,从而控制进人混捏机中的沥青液始终在所规定的范围内,保证混捏糊料的质量,从而保证了炭块的质量,提高了产品的经济效益。另外,操作工人不必频繁地取样观察糊料质量,大大减轻了工人的劳动强度,并避免了用肉眼观察糊料质量所引起的视觉误差,提高了产品质量的精度。
自使用质量流量计以来,经数次实物标定,精确度符合生产要求。我们认为科里奥利质量等特点,是一种比较理想的测量高温沥青液流量的仪表。不仅如此,对于化工、冶金生产中其它一些高温、高粘度、易凝固、有结晶颗粒的液体介质的测量也提供了一条成功经验。

点击次数:  更新时间:2017-12-16 23:53:19  【打印此页】  【关闭