前言：水(shuǐ)煤漿是一種新型清潔的(de)能源。開發生産和(hé)應用(yòng)這(zhè)種新型能源，符合我國的(de)國情，具有十分(fēn)重要的(de)經濟意義和(hé)戰略意義。在水(shuǐ)煤漿的(de)生産和(hé) 管道輸送過程中，必須進行計量和(hé)檢測。由于水(shuǐ)煤漿是固液兩相流，存在沉 澱和(hé)磨蝕問題，電磁流量計以其測量管内無阻流部件，測量不受密度、粘度 影(yǐng)響等特點，成爲首選（其它種類的(de)流量計很難勝任）。
　　摘要：水(shuǐ)煤漿是一種新型的(de)潔淨能源，是在煤的(de)基礎上，與水(shuǐ)和(hé)水(shuǐ)煤漿的(de)添加劑經過技術深加工而成的(de)産品，水(shuǐ)煤漿産品是象油一樣的(de)液體，又能 像油一樣的(de)燃燒，在燃燒值相同的(de)情況下(xià)，兩噸的(de)水(shuǐ)煤漿可(kě)替代一噸燃油， 可(kě)廣泛的(de)應用(yòng)于各種工業鍋爐和(hé)燃油鍋爐以及煤化(huà)工行業，是燃油的(de)理(lǐ)想替 代産品，在能源緊張的(de)今天，具有十分(fēn)重要的(de)經濟意義和(hé)戰略意義。
　　本文通(tōng)過國内應用(yòng)實例和(hé)實踐經驗，分(fēn)析了(le)電磁流量計在新型能源一一 水(shuǐ)煤漿的(de)生産和(hé)使用(yòng)過程中，電磁流量計做(zuò)爲計量和(hé)檢測儀表，在測量控制 過程當中所起的(de)重要作用(yòng)，以及在應用(yòng)中出現問題的(de)一些應對(duì)措施和(hé)解決方案。
　　關鍵詞：煤改油   水(shuǐ)煤漿   電磁流量計   水(shuǐ)煤漿測量和(hé)控制
　　一、水(shuǐ)煤漿和(hé)應用(yòng)水(shuǐ)煤漿的(de)現實意義
　　水(shuǐ)煤漿是由 60%～70%的(de)煤粉+39%～29%的(de)水(shuǐ)+1%的(de)化(huà)學添加劑，經過一定的(de)工藝流程加工而成的(de)。它具有較好的(de)流動性和(hé)穩定性，具有象燃料油一樣的(de)泵送、運輸儲存和(hé)霧化(huà)燃燒，是一種替代燃料油的(de)新型低污染的(de)燃料，它 與直接用(yòng)煤燃燒相比，具有污染小，安全和(hé)勞動強度低的(de)優點；與直接用(yòng)燃 油和(hé)直接用(yòng)天然氣燃燒相比，具有成本低的(de)優勢，爲稱爲液體煤炭産品。可(kě) 廣泛的(de)應用(yòng)在工業鍋爐和(hé)電力行業以及煤化(huà)工行業，已逐步跨入替代燃油、 天然氣、煤氣、煤粉等能源産品領域的(de)新型燃料。從長(cháng)遠(yuǎn)看，水(shuǐ)煤漿的(de)發展 潛力和(hé)市場(chǎng)需求量相當巨大(dà)。
　　5、水(shuǐ)煤漿氣化(huà)原理(lǐ) 水(shuǐ)煤漿氣化(huà)原理(lǐ)是部分(fēn)氧化(huà)反應原理(lǐ) 主要反應過程是經過計量的(de)水(shuǐ)煤漿和(hé)氧氣，在氣化(huà)爐中高(gāo)溫（1300～1400℃高(gāo)壓（2.8～28.7MPa）條件下(xià)部分(fēn)氧化(huà)，生成H2、CO、C2O和(hé)水(shuǐ)CONTROL ENGINEERING China版權所有，除去灰渣， 得(de)到合成氣。這(zhè)種合成氣是化(huà)肥、甲醇等産品的(de)原料，H2可(kě)用(yòng)來(lái)加氫，直接或 間接制油，而H2和(hé)CO可(kě)作城(chéng)市煤氣，或作燃料氣，用(yòng)于聯合循環發電。
　　6、水(shuǐ)煤漿應用(yòng)示意圖：

　　二、水(shuǐ)煤漿
　　1、水(shuǐ)煤漿是由質量分(fēn)數爲 60%～70%的(de)幹煤粉、20%～39%的(de)水(shuǐ)和(hé) 1%添加劑 組成CONTROL ENGINEERING China版權所有，它即保持了(le)煤炭原有的(de)物(wù)理(lǐ)特性，又具有像石油一樣的(de)流動性和(hé)穩定 性，被稱爲液态煤炭産品。近年來(lái)，由于煤炭資源豐富，價格便宜，水(shuǐ)煤漿 的(de)加工方法又簡單，與煤炭的(de)氣化(huà)、液化(huà)技術相比投資少，成本低，作爲代 油燃料受到世界各國的(de)普遍重視。
　　2、由于水(shuǐ)煤漿具有較強的(de)觸變性，當其受到強烈的(de)剪切作用(yòng)時(shí)，内部結 構遭到破壞，粘度降低，輸送阻力減小；而當其處于原始狀态時(shí)，粘度較大(dà)， 輸送阻力亦較大(dà)。故水(shuǐ)煤漿在管内存放一段時(shí)間後再啓動時(shí)，其啓動壓力較 大(dà)，經過一段時(shí)間輸送後壓力減小，并逐步趨于某一穩定數值，這(zhè)個(gè)穩定數 值即穩定輸送阻力。
　　3、水(shuǐ)煤漿中煤的(de)粒度 水(shuǐ)煤漿中煤的(de)粒度大(dà)小和(hé)級配關系到煤漿的(de)粘度，直接影(yǐng)響煤漿的(de)觸變
　　性、穩定性和(hé)霧化(huà)燃燒效果，合格的(de)水(shuǐ)煤漿平均粒度應爲 50～55μm，最大(dà)粒 度控制在 300μm 以内，且最大(dà)粒度不應超過總量的(de) 2%，75%的(de)粒度應當小于
　　74μm、10μm 的(de)粒度含量應爲 20%左右。
　　4、水(shuǐ)煤漿添加劑是一類表面活性物(wù)質，能夠使煤粒子在水(shuǐ)中穩定、均勻 的(de)分(fēn)散，是制備水(shuǐ)煤漿不可(kě)缺少的(de)化(huà)學助劑。
　　水(shuǐ)煤漿添加劑是水(shuǐ)煤漿的(de)核心技術之一，可(kě)提高(gāo)煤漿的(de)成漿濃度，減少水(shuǐ)的(de)用(yòng)量，良好的(de)分(fēn)散性能，能使不同粒徑的(de)煤粉均勻地分(fēn)布地水(shuǐ)中，形成高(gāo)度分(fēn)散的(de)煤水(shuǐ)混合物(wù)，具有剪切變稀的(de)流變性能，能象油一樣具有流動性和(hé)穩定性。能使水(shuǐ)煤漿不僅适合管道輸送，而且還(hái)能适合不同運輸工具的(de)長(cháng) 途運輸。
　　三、電磁流量計
　　電磁流量計是一種應用(yòng)法拉第電磁感應定律的(de)流量計，菲格瑞思産品系 引進國外電磁流量計最新技術制造。
　　1、工作原理(lǐ)（圖 1）
　　電磁流量計測量原理(lǐ)乃基于法拉第電磁 感應定律。流量計的(de)測量管是一内襯絕緣材料的(de)非導磁合金短管。兩隻電極沿管徑方向穿通(tōng)管壁固定的(de)在測量管上，其電極頭與襯裏内表面基本齊平。勵磁線圈 向方波脈沖勵磁時(shí)，将在與測量管軸線垂直的(de)方向上産生一磁通(tōng)量密度爲 B 的(de)工作磁場(chǎng)。此時(shí)，如果具有一定電導率的(de)流體流經測量管，将切割磁力線感應 出電動勢 E。電動勢 E 正比于磁通(tōng)量密度 B、測量管内徑 d 與平均流速 V 的(de)乘積，電動勢 E（流量信号）由電極檢出并通(tōng)過電纜送至轉換器。轉換器将流量信号放大(dà)處理(lǐ)後，可(kě)顯示流量、總量，并能輸出脈沖、模拟電流等信号，用(yòng)于流量的(de)控制或調節。

圖1

　　2、産品特點
　　1）測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和(hé)電導率變化(huà)的(de)影(yǐng)響；
　　2）測量管内無阻礙流動部件，無壓損，直管段要求較低；
　　3）傳感器襯裏和(hé)電極材料有多(duō)種選擇控制工程網版權所有，适合多(duō)種液體和(hé)漿液測量；
　　4）轉換器彩用(yòng)新穎勵磁方式，功耗低、零點穩定、精确度高(gāo)。轉換器可(kě)與傳感器組成一體型或分(fēn)離型；
　　5）轉換器采用(yòng)高(gāo)性能微處理(lǐ)器，參數設定方便，編程可(kě)靠；
　　6）流量計爲雙向測量系統，可(kě)顯示正、反流量，具有多(duō)種輸出：電流、脈沖、數字通(tōng)訊、HART；
　　7）轉換器采用(yòng)表面安裝技術（SMT），具有自檢和(hé)自診斷功能；
　　8）防爆型儀表可(kě)用(yòng)于相應的(de)防爆場(chǎng)所。
　　3、電磁流量計以其高(gāo)精度、無壓損的(de)特點深受市場(chǎng)的(de)歡迎，電子技術的(de) 發展和(hé)應用(yòng)使電磁流量計采用(yòng)了(le)高(gāo)性能的(de) CPU  微處理(lǐ)器爲核心進行流量信号 的(de)采樣處理(lǐ)，轉換器采用(yòng)新穎的(de)勵磁方式，功耗底，零點穩定，測量精确度 高(gāo)，且具有智能化(huà)的(de)自檢和(hé)自診斷功能。我公司采用(yòng)引進國外公司的(de) 先進流量計技術，在我公司進行大(dà)批量生産，廣泛應用(yòng)于國内的(de) 冶金、化(huà)工和(hé)供排水(shuǐ)系統以及其它領域的(de)我公司電磁流量計累計已達數萬台 套，産生了(le)很好的(de)社會效益和(hé)經濟效益。
　　4、保證電磁流量計測量精度的(de)必需條件
　　1）被測流體必須具有導電性；流體電導率不低于 5μs/cm；
　　2）被測流體介質必須充滿管道；
　　3）被測流體介質必須均勻；
　　4）電磁流量計測量系統必須良好接地；
　　5）流量計入口直管段至少 5 倍的(de)測量管内徑長(cháng)，出口直管段至少 2 倍；
　　5）在流量計附近，應避免強電磁場(chǎng)幹擾。
　　四、水(shuǐ)煤漿的(de)測量和(hé)控制
　　1、測量原理(lǐ) 由于水(shuǐ)煤漿特殊的(de)物(wù)理(lǐ)特性，使其流量測量難度很大(dà)，它含有 60%以上的(de)
　　煤漿顆粒以及 1%的(de)添加劑，其動力粘度仍在 500-3000MPa·S 之間，工業用(yòng)水(shuǐ)煤漿常用(yòng)動力粘度一般控制爲 800-1500MPa·S，而且它是非牛頓流體，設計管道流速較低，一般低于 1m/s 流速，根據國内外水(shuǐ)煤漿測量的(de)經驗，采用(yòng)漿液型電磁計測量水(shuǐ)煤漿的(de)流量是目前廣泛采用(yòng)的(de)成熟方法。
　　2、電磁流量計在水(shuǐ)煤漿氣化(huà)爐裝置的(de)應用(yòng)
　　1）用(yòng)電磁流量計測量水(shuǐ)煤漿流量時(shí)，對(duì)水(shuǐ)煤漿的(de)導電性能和(hé)流體流場(chǎng)的(de)穩定性有一定要求，導率必須＞5μs/cmCONTROL ENGINEERING China版權所有，因爲水(shuǐ)煤漿是氣化(huà)裝置的(de)主要原料， 進料流量參與氣化(huà)爐安全聯鎖，控制氣化(huà)爐氧氣進氣比例，故其作用(yòng)是非常重要。
　　2）德士古氣化(huà)爐 德士古氣化(huà)爐是美(měi)國德士古公司開發的(de)一種氣化(huà)煤的(de)一種工業爐型，适
　　用(yòng)煤的(de)原料範圍寬，可(kě)用(yòng)各種煤爲原料，氣化(huà)效率高(gāo)，适合生産合成氣，制 取合成氨、甲醇、發電和(hé)其它煤化(huà)工領域。我國引進的(de)化(huà)工裝置基本上采用(yòng) 美(měi)國德士古氣化(huà)爐工藝。在國内山東兖礦集團魯南(nán)化(huà)肥廠，國泰、國宏化(huà)工 集團，山東德州華魯恒升集團，南(nán)京金陵石化(huà)、南(nán)化(huà)集團、浙江衢化(huà)集團、 安徽淮北(běi)集團等國内大(dà)型企業均有運用(yòng)，本文的(de)現場(chǎng)儀表的(de)設置和(hé)經驗來(lái)自上述企業的(de)工作實踐。
　　3、煤漿泵的(de)脈動流量對(duì)測量的(de)影(yǐng)響
　　1）煤漿泵是一種活塞式的(de)漿液泵，靠改變泵的(de)行程而改變泵流量大(dà)小的(de) 變化(huà)，輸送的(de)流量爲脈動流量，脈動大(dà)，穩定性差。這(zhè)是與我們常見的(de)離心泵相比，流體的(de)流場(chǎng)非常不穩定，對(duì)電磁流量計的(de)在線測量産生較大(dà)的(de)影(yǐng)響。 由于流體内脈動流，流場(chǎng)變化(huà)大(dà)且不穩定，使電磁流量計測量信号不穩定， 電磁流量轉換器輸出的(de)電流控制信号變化(huà)大(dà)，對(duì)整個(gè)水(shuǐ)煤漿氣化(huà)爐系統的(de)控 制造成很大(dà)的(de)影(yǐng)響。一般解決辦法是将電磁流量傳感器遠(yuǎn)離煤漿泵安裝。現 場(chǎng)實踐經驗證明(míng)：一般傳感器與煤漿泵的(de)距離爲 30m 以上，最好達到 50-60m， 靠管道的(de)長(cháng)度對(duì)水(shuǐ)煤漿的(de)脈動狀态進行整流，使流場(chǎng)平穩，滿足電磁流量計 測量的(de)基本要求。山東德州華魯恒升集團大(dà)氮肥項目 A、B、C、D、E 5 個(gè)德 士古工藝水(shuǐ)煤漿氣化(huà)爐就是采用(yòng)此種方式，相同的(de)應用(yòng)國内有南(nán)京金陵石化(huà)，南(nán)化(huà)集團、山東兖礦集團國泰、國宏和(hé)魯南(nán)化(huà)肥廠等國内企業。
　　2）提高(gāo)管内水(shuǐ)煤漿的(de)流動速度也(yě)是解決流體脈動影(yǐng)響的(de)辦法，對(duì)電磁流 量計和(hé)管線進行縮徑設計，提高(gāo)管道内的(de)水(shuǐ)煤漿流速至 0.8m-1.2m/s 以上。 另外，提高(gāo)煤漿泵的(de)轉速，使煤漿泵輸出的(de)脈動減小，使流體流場(chǎng)平穩，電 磁流量計的(de)測量穩定性和(hé)測量精度提高(gāo)。山東德州華魯恒升集團采用(yòng)華東理(lǐ) 工大(dà)學創新設計的(de)對(duì)置式四噴嘴新型氣化(huà)爐“。繞開了(le)美(měi)國德士古公司單噴 嘴氣化(huà)爐的(de)專利，在不用(yòng)給外國公司交專利費的(de)同時(shí)，技術上有所創新進步， 即采用(yòng)了(le)菲格瑞思 DN80 的(de) 8 台漿液型高(gāo)壓電磁流量計，每條管道各兩台電磁流量計，流速在 0.8m/s-1m/s 之間，電磁流量計工作可(kě)靠穩定。
　　4、煤漿顆粒大(dà)小和(hé)漿液噪聲對(duì)測量的(de)影(yǐng)響
　　漿液噪聲是液固兩相流導電液體測量時(shí)，固體顆粒（或液體中氣泡）摩 擦電極表面，電極表面接觸電化(huà)學電勢突然變化(huà)，輸出流量信号出現尖峰脈 沖狀噪聲。如果兩個(gè)電極材質、結構表面狀态存在差異，所産生的(de)共模幹擾 變爲差模幹擾。流量信号送到轉換器差分(fēn)放大(dà)器輸入端放大(dà)，于是出現了(le)流 量計輸出信号的(de)大(dà)幅波動。盡量控制煤漿顆粒在 50μm  -55μm，減小顆粒噪 聲對(duì)測量穩定性的(de)影(yǐng)響。同時(shí)在工藝上控制水(shuǐ)煤漿的(de)濃度比例使其穩定。
　　5、傳感器電極的(de)極化(huà)電壓對(duì)測量的(de)影(yǐng)響
　　水(shuǐ)煤漿的(de)測量電極一般選用(yòng)不鏽鋼塗覆碳化(huà)鎢電極，它的(de)特點是電極前端塗覆碳化(huà)鎢，耐磨好性，使用(yòng)時(shí)間長(cháng)，同時(shí)由于電極是由兩種不同的(de)金屬 材料組成CONTROL ENGINEERING China版權所有，電極間将會産生直流電壓，這(zhè)個(gè)電壓稱爲極化(huà)電壓。極化(huà)電壓的(de) 大(dà)小決定于電極材料的(de)“極化(huà)電位”，不同的(de)液體和(hé)金屬電極之間也(yě)會産生極 生電壓，一般在幾毫伏至幾百毫伏之間，在水(shuǐ)煤漿測量中，水(shuǐ)煤漿的(de)電導率一般爲 20μs/cmCONTROL ENGINEERING China版權所有，且不穩定，已接近電磁流量計測量介質的(de)電導率下(xià)限，所以會造成電磁流量計出現信号較大(dà)波動，嚴重時(shí)造成系統跳車停産事故。解 決的(de)辦法，爲在傳感器生産過程中對(duì)不鏽鋼碳化(huà)鎢電極進行預處理(lǐ)，減輕或 消除極化(huà)電壓，改用(yòng)其它适合水(shuǐ)煤漿測量的(de)金屬電極，如果是管道内測量介 質的(de)原因污染電極，則必須清理(lǐ)電磁傳感器管壁和(hé)電極表面垢狀物(wù)體和(hé)鐵磁 性物(wù)質，避免其對(duì)水(shuǐ)煤漿測量産生的(de)影(yǐng)響。這(zhè)一點非常重要，必須切記。大(dà) 量的(de)工作實踐證明(míng)了(le)這(zhè)一點.
　　6.電磁傳感器的(de)安裝位置和(hé)接地要求
　　1)電磁流量計傳感器安裝位置應遠(yuǎn)離煤漿泵，減小煤漿泵脈動輸出的(de)影(yǐng)響，垂直管道安裝的(de)電磁流量計盡量提高(gāo)安裝位置，一般提高(gāo)到垂直管道的(de) 最高(gāo)層安裝。
　　2)漿液型電磁流量計的(de)接地要求非常嚴格，一定要把系統的(de)地線接到傳 感器法蘭兩端和(hé)電磁轉換器外殼接地端，保持良好的(de)接地，提高(gāo)電磁流量計抗電磁幹擾的(de)能力。系統的(de)接地電阻要求小于 10 歐姆。
　　7.漿液型電磁流量計的(de)設置
　　由于水(shuǐ)煤漿的(de)特性可(kě)知它是一種固液二相液流。液體時(shí)的(de)固體成分(fēn)高(gāo)， 粘度大(dà)，流動性較差，關鍵是它的(de)電導率爲約 20μs/cmCONTROL ENGINEERING China版權所有，且不穩定。接近電 磁流量計測量電導率的(de)下(xià)限，測量過程中，水(shuǐ)煤漿在瞬間的(de)不均勻性，造成 煤漿濃度過高(gāo)，介質電導率下(xià)降，就可(kě)能使電磁流量計在線測量時(shí)流量信号 控制的(de)大(dà)幅波動，造成轉換器顯示和(hé)輸出電流信号大(dà)幅跳變，嚴重時(shí)電磁轉換器信号回零的(de)情況，引起裝置 DCS控制的(de)互動聯鎖機構誤認爲管道内沒有水(shuǐ)煤漿而跳車，造成重大(dà)的(de)生産事故。這(zhè)是我們必須避免出現的(de)，保護措施，一般來(lái)說，提高(gāo)聯鎖保護的(de)可(kě)靠性。一台水(shuǐ)煤漿氣化(huà)爐的(de)每一條水(shuǐ)煤漿測量 管道上安裝三台電磁流量計，或在一條測量管道上安裝二台電磁流量計外加 一台煤漿泵，根據煤漿泵轉速換算(suàn)出的(de)流量參考值。采用(yòng)三選二的(de)保護方式。 即：一台電磁流量計波動超過設定的(de)流量值不跳車保護，而二台電磁流量計（或煤漿泵流量）同時(shí)低于設定的(de)下(xià)限值（一般爲工藝流量下(xià)限的(de) 40%），水(shuǐ) 煤漿氣化(huà)爐的(de)互動聯鎖機構動作跳車，斷開氧氣噴嘴的(de)氧氣，避免汽化(huà)爐爆 炸事故的(de)發生。電磁流量計的(de)工作原理(lǐ)爲法拉第電磁感應原理(lǐ)，用(yòng)于測量密閉管道内的(de)
　　導電液體。所以測量介質的(de)導電率高(gāo)低是一項最重要的(de)指标， 測量靈敏度高(gāo)。它的(de)漿液型轉換器獨具特點，采用(yòng)新穎多(duō)頻(pín)勵磁方式，勵磁 頻(pín)率根據傳感器口徑可(kě)以調整，使測量時(shí)的(de)電磁流量計零點穩定，測量準确，反映速度快(kuài)的(de)優點。電磁傳感器采用(yòng)開儀公司獨特的(de)不鏽鋼塗覆碳化(huà)鎢電極結構，導管内襯改進的(de)聚氨脂襯裏材料，耐磨性能更好，工作壓力≤6.3MPa 時(shí)電極采用(yòng)内插 式結構，工作壓力＞6.3MPa 時(shí)電極采用(yòng)外插式結構控制工程網版權所有，耐磨性和(hé)耐壓性更好。漿液型電磁流量計内置漿液測量 專用(yòng)軟件，在 漿液測量時(shí)程序對(duì)漿液測量進行運算(suàn)和(hé)補償。
　　8.水(shuǐ)煤漿測量時(shí)漿液型電磁流量計轉換器的(de)設置用(yòng)帶有串行接口的(de)個(gè)人(rén)計算(suàn)機連接 E-magE 型漿液型轉換器的(de) RS232C 串行通(tōng)訊接口（9 針）插座進行通(tōng)訊，對(duì)轉換器的(de)工作參數進行編程。
　　1、運行菲格瑞思自主研發軟件。
　　2、打開漿液型電磁轉換器漿液測量工作程序。程序在漿液測量過程中進行運算(suàn)和(hé)補償，提高(gāo)了(le)漿液測量可(kě)靠性和(hé)穩定性。
　　3、按水(shuǐ)煤漿的(de)測量優化(huà)設置流量菜單“時(shí)常常數”（Flow Pesp）的(de)數值，使顯示和(hé)輸出更加穩定。
　　4、設置模拟輸出菜單的(de)“模拟輸出反向”爲禁止輸出，隻允許電磁流量 計測正向流量時(shí)，有電流輸出，防止因系統故障造成水(shuǐ)煤漿在管道内回流，電磁轉換器繼續有電流輸出造成系統 DCS  誤判斷而出事故。因爲電磁流量計是一個(gè)雙向測量儀表，而電磁流量計輸出的(de)電流不分(fēn)測量方向，是一個(gè)方向 的(de)信号輸出。所以設置禁止“模拟輸出反向”輸出後，當反向流量時(shí)電流輸 出隻有零點 4mA 輸出。
　　5、按水(shuǐ)煤漿液體電導率的(de)現場(chǎng)實測值優化(huà)設置空管檢測菜單的(de)“空管閥 值”項的(de)參數，提高(gāo)測量的(de)靈敏度。
　　6、正确按漿液型電磁傳感器的(de)口徑設置傳感器菜單的(de)漿液系數（snsrFact4）的(de)數值，使漿液測量狀态更加穩定。