摘要：针对煤浆流量波动影响安全稳定生产这一问题，以齐鲁二化德士古煤气化装置为背景，从设备等方面对煤浆流量计的波动原因进行分析，从关键参数设置等方面进行了总结和归纳，提高仪表可靠性，使氧煤比高和煤浆流量低两个停车联锁可以长期投用，保证装置运行的安全性。
关键词：水煤浆电磁流量计；波动原因；维护注意事项；氧煤比高和煤浆流量低联锁
德士古水煤浆气化技术是目前国内煤化工项目的主流技术，工艺控制的核心是经过磨机磨化筛选、煤浆泵加压后的水煤浆和氧流量比的科学准确监控。
目前氧气流量测量技术稳定可靠，新型煤化工工艺和恶劣多变的现场条件致使煤浆流量测量的难度很大，一旦煤浆流量测量不准，极易造成氧煤比失控，过氧或缺氧，轻则造成有效气成分波动，严重的会造成炉头煤浆管线窜氧爆炸或洗涤塔过氧燃爆。煤浆流量波动较大会致使煤浆联锁和氧煤比联锁无法投用，造成安全生产隐患。
下面就流量波动原因及维护注意事项进行分析，降低对生产安全和经济运行的影响。
1装置及流量计简介
作为本文应用背景的齐鲁二化煤气化装置采用德士古水煤浆气化技术，3台气化炉两开一备，操作压力6.5MPa，单炉日投煤量750t/d。煤浆固体含量58～64%，煤浆泵选用德国FELUWA三缸双软管隔膜泵，出口压力8.5～9.5MPa，流量19～48m3/h。煤浆流量计采用德国科隆公司生产的高压电磁流量计，设置三台，立管安装2台，炉头水平管一台。逻辑三取二设置参与气化炉SIS（紧急停车系统）的氧煤比高（570）及煤浆流量低（13.1N3/H）两个联锁。
2 波动原因分析
工业生产是一个有机的整体，影响流量计检测的因素较多，下面主要从设备、仪表本身和回路以及电磁干扰等方面进行探讨。
2.1 煤浆泵出口压力波动和管线振动
加压泵动作时存在脉动流是必然的，普通装置采用的螺杆泵波动量很小（波动量一般在0.5～5%）。而德士古气化炉因其工艺要求，需要将水煤浆加压值6～9.6MPa才能达到最佳的雾化效果，所以采用隔膜泵。即使在满负荷下，其脉动流波动量也很大（波动量一般在6～15%），若某一个隔膜工作腔出问题，流场变化引起的脉动，会进一步加大波动量【1】。
齐鲁二化煤气化装置隔膜泵本身比普通双缸式稳定性要高，且在出口设置压力缓冲罐，对消除流量波动非常重要。在生产出现波动的情况下，应及时观察煤浆泵出口压力，同时适当降低负荷，逐个确认煤浆泵隔膜腔体压力是否均衡、缓冲罐压力设置是否合理。
由于现场传感器的线路板安装采用接插件形式，配线硬度较大，煤浆管线振动易使接插件或电源线松动，造成接触不良，影响流量指示。
2.2 电磁干扰的影响
2.2.1煤浆质量
煤炭中含有的铜、铁等金属，磨机的磨棒在研磨煤炭时会脱落部分金属颗粒，后续的除铁措施不可能完全清除，会对隔膜泵隔膜产生威胁。同时煤浆流过电磁流量计时，金属颗粒会使电机表面的接触电化学电势突然变化，影响指示。
2.2.2管道材质
齐鲁二化煤气化装置水煤浆管线采用碳钢材质，停车后，管线内壁会氧化产生大量的氧化铁锈，水煤浆对管线的摩擦致使铁锈脱落随煤浆进入下游，通过电磁流量计时，加大对电极的干扰；流量计工作时传感器测量腔内产生的磁场会使金属颗粒磁化，吸附在电极附近，形成极化电压，进一步增大波动量。
2.2.3仪表接地
电磁流量计满量程输出信号只有2.5～8毫伏，流量很小时输出低至微伏，外界略有干扰就会致使仪表输出波动，所以电磁流量计的接地特别重要【2】。
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电磁流量计的测量管、外壳、屏蔽线以及转换器、二次表都要接地；检测器、转换器应单独接地，接地电阻小于10欧姆；仪表回路应单端接地，避免多端接地因电位不同引入干扰。
2.2.4施工作业影响
外部电磁干扰对流量计会有影响，特别是现场电焊等产生小范围强烈声光电磁干扰的作业，要严禁在在运仪表附近作业，国内有过近距电焊作业引起流量计波动导致气化炉跳车的案例。
2.3 仪表回路和仪表本身原因
2.3.1 回路故障
在流量计的检测回路中，仪表供电线缆触点接触不良是导致煤浆流量计无指示（指示为零）的原因之一，我厂一次开车过程中，一台流量计在出现波动情况后指示突降至零，维护人员对仪表回路排查，确认是仪表供电线接点接触不良引起的。
室内控制柜系统卡件故障导致仪表信号波动和开路的可能性也存在，本装置流量计信号设置是通过安全栅一分二进DCS和SIS系统，在流量指示异常的时候，可对比排除故障。
2.3.2 仪表本身原因
由于煤浆介质的高含固量以及介质化学成份的复杂性，对流量计的电极材质耐磨性有较高的要求。我厂采用的德国进口科隆电磁流量计使用耐磨ETFE衬里和HC电极，耐磨性较好。使用中损坏的流量计一般情况下衬里和电极都比较完好，故障较多出现在转换器电路板。
3.维护操作注意事项
3.1 仪表关键参数设置
3.1.1 阻尼时间
德士古气化炉的安全联锁方案对流量计阻尼时间有严格的限制，当煤浆管线被堵住，切断氧气的时间只有8～10秒，如果流量计阻尼时间过大，就会产生过氧爆炸的危险。根据GE工艺包的要求，一般设置≤3S。
3.1.2流体流向
选择单向流，在介质反向流动时仪表指示为零，低联锁动作保护设备。避免因合成气（氧气）倒灌导致爆炸，国内曾分出现过该类事故。
3.1.3 噪声、脉冲滤波
在低电导率、高固含量、多气泡/气体化学成分下抑制噪声、意外PH变换【3】。设置ON位，当干扰增大时适当提高滤波宽度。根据实际维护经验，滤波能较好克服因煤质以及设备故障引起的气泡噪声和异常脉动，稳定流量。
3.2 波动情况下的强制操作注意事项
氧煤比（体积流量比）高和煤浆流量低联锁停车是保护生产和设备、人身安全的重要措施，在煤浆流量出现波动的情况下，正确规范的操作是至关重要的。
流量计三取中参与工艺氧煤比控制，当一台流量计出现波动的情况下，为保证仪表的可用性，就需要对SIS系统中波动流量计示值进行强制。而因工艺负荷的调整影响氧煤比控制值，就需要流量计强制值及时跟随工艺负荷进行调整。一旦调整不及时，工艺提高负荷，氧流量增加，另两台流量计有一台出现波动指示偏低时，就会引发高氧煤比联锁停车。我厂曾发生过一次相似事件。
3.3 对电磁流量计的使用建议
流量计带电时，介质中铁锈会被传感器内壁的磁场吸附在电极附近，对电极形成极化电压干扰造成流量计波动。气化炉停车后对流量计停电后再清洗管线，避免吸附在电极附近的铁锈不能除尽。
4 结束语
通过对煤气化装置煤浆流量计量难的分析，对水煤浆电磁流量计的波动原因进行分析，查找影响稳定准确测量的原因，在维护时采取针对性的措施提高仪表可靠性和可用性，使氧煤比高和煤浆流量低两个停车联锁可以投用，保证生产的安全性。自装置开车10年多以来，随着维护水平和设备稳定性的提高，煤浆流量计波动情况呈下降趋势，使电磁流量计在煤气化生产中进一步发挥其特长和优点。
参考文献
【1】王志魁 化工原理 北京 化学工业出版社 2004
【2】朱炳兴 王森 仪表工试题集 北京 化学工业出版社 2002
【3】科隆公司 科隆电磁流量计使用手册 科隆公司 2004
论文作者:刘江涛
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/8/7
标签：流量计论文; 流量论文; 联锁论文; 仪表论文; 电极论文; 管线论文; 比高论文; 《城镇建设》2019年第10期论文;