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電磁流量計在浆液循环泵管道流量测量中的应用

來源:作者:发表时间:2019-03-05 09:44:44

 摘要 :随着空气中颗粒污染物和气体污染物的比例增高,造成了较为严重的大气污染,甚至是酸雨的危害。空气中二氧化硫等污染物的主要来源是含硫燃料的燃烧,而火电厂脱硫系统中的浆液循环泵又是整个系统的耗能大户,运行电费占脱硫运行成本的 60% 以上。本文提出一种基于电磁的测量浆液循环泵管道内流体流量的流量计,根据测得的流量即可对泵的效率进行判定,并及时对效率低下的泵进行维护。

 
 引言
随着近年来科学技术的发展以及工业节能减排的重视,火电厂对烟气净化排放的要求也越来越高。火电厂发电时燃烧煤会排放出大量的二氧化硫 [1],它是全世界范围内检测到的对环境影响**严重的大气污染物 [2]。因此,解决环境问题刻不容缓。现在火电厂主流的脱硫方法是石灰石 / 石膏湿法脱硫,如何提高该系统的效率和降低能耗是节能减排的关键。现在市面上的流量计多种多样,与各种传统的流量计相比 , 電磁流量計具有非接触测量、无流动压损、宽工作范围、便携性好、适合大管径及大流量测量场合等方面 的特点 [3]。
 
1 测量原理
本文介绍的浆液循环泵管道流量测量系统是基于电磁多普勒法的,电磁测量方法有很多,其中多普勒法具备诸多优点 :(1)可以将检测元件置于管壁外而不与被测流体直接接触,不破坏流体的流场,没有压力损失 ;(2)外夹式超声多普勒流量计的安装、检修均不影响管路系统及设备的正常运行 ;(3)超声多普勒流量测量精度受流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响小 [4]。
 
在電磁流量計进行流量测量的过程中,电磁探头 T发出频率为 Tf 的超声发射信号,发射信号经过流体和流体中杂质(通常是固体颗粒或小气泡)反射,由电磁探头 R 对管道中传递过来的电磁进行接收。由于流体及其内部杂质与管道壁上安装的传感器 T、传感器 R 具有一定相对速度,因此根据多普勒效应,发射信号经过流体杂质接收到的反射信号频率变为 f ,而接收传感器 R 收到的由杂质颗粒反射的发射信号的频率是 Rf 。
 
2 系统设计
本文根據多普勒法測量原理設計了一種適用于漿液循環泵的流量測量裝置,包括硬件設計和軟件設計,以及實驗環境的搭建。
 
2.1 硬件设计部分
本文设计的多普勒法流量测量系统以新型 DSC 芯片为核心,主要负责系统的控制和信号的处理功能。电路分为数字板和模拟板,硬件框图如图 1 所示。其中模拟信号发射、接收和处理部分位于模拟板,AD 信号采样及传输、显示等模块位于数字板上,系统流程为 :DSC给 DDS 发送触发信号,DDS 产生固定频率、幅度和相位的正弦波信号,经过功率放大和谐振放大后由发射探头进行信号发射 ;回波信号接收到后经过 LNA 放大电路、带通滤波器后,进行混频解调,解调后的信号经过低通滤波器后由 DSC 自带的 AD 模块进行信号采样,并进一步对信号进行处理计算频差,并**终得到流量数据 ;测量数据可以通过 FLASH 进行存储、也可通过 OLED 显示屏进行实时显示或者通过 GPRS 无线传输至远方监控中心。
硬件部分图
2.2 软件设计部分
本文所涉及的软件设计是针对 DSC 芯片进行的,DSC使用 Microchip 公司的 dsPIC 系列芯片,所用编译软件是Microchip 公司的 MAPLAB 软件使用 C 语言进行编写。本文软件部分的设计采用模块化和结构化的设计思想,方便整个程序及各个模块功能的调试。[6] 软件流程框图如图 2所示。
软件流程图
3 实验测试
首先,需要搭建實驗環境和平台。實驗平台由水泵、管道、儲液桶、含固酸性液體以及實驗儀器組成,將含固酸性液體倒入儲液桶中攪拌均勻,打開水泵使固液混合物在管道中流動,待流速穩定後使用本文設計的流量測量裝置進行流量測量。
测量结果
4 结语
本文設計的多普勒流量測量系統對含固酸性液體進行了流量測量,測量結果誤差不大,精度良好,但由于是實驗室搭建的臨時測試環境,具有一定的局限性,實驗還有改進的空間。