水煤漿磁翻柱液位計輸送過程中，由于磁翻柱液位計泵選型和機械損失、管線彎頭設(shè)計及管徑、系統(tǒng)長時間運行出現(xiàn)的管網(wǎng)結(jié)垢等，對輸送效率產(chǎn)生影響。水煤漿磁翻柱液位計輸送系統(tǒng)主要由泵站和管線組成，通過加壓泵站將水煤漿輸送一定距離。長距離管線中間要設(shè)置若干加壓泵站。水煤漿的流變特性和磁翻柱液位計輸送特性比較復(fù)雜，本文基于生產(chǎn)實際，預(yù)設(shè)基于現(xiàn)場工藝流程的兩種樣品、3 種規(guī)格磁翻柱液位計(Φ100mm、200mm、300mm)實驗，在理論結(jié)合實際的前提下展開摩阻損失規(guī)律性研究。

 

1 實驗樣本及臺架

優(yōu)選較為廣泛的兩種不同規(guī)格濃度神府煤水煤漿，將其標定命名為 1#、2#樣本。實驗臺架依據(jù)工程已有設(shè)備進行相應(yīng)儀器儀表微調(diào)與加裝。主體實驗臺架(圖 1)由 1 － 螺桿泵、2 － 煤漿過濾器、3 － 清水桶、4 － 攪拌桶、5 － 工作量器、6 － 分配器、7 － 氣動換向器、8 － 溫度傳感器、9 － 密度計、10 －電磁流量計、11 － 壓差變送器、12 － 磁翻柱液位計、13 － 出口母管、14 － 膠泵、15 － 磁翻柱液位計閥門等部件組成。為提高實驗進度，獲取多組實驗數(shù)據(jù)，加裝 NXS －4C型水煤漿黏度儀、JJ －1 型定時電動攪拌器、HB43型快速水分測定儀于相應(yīng)位置，并進行標準化校定。開啟運行臺架，空載試運 12h 測定系統(tǒng)穩(wěn)定性，并保證備用電源接入后進行樣本添加與相應(yīng)實驗。其中 1#、2#樣本先期基礎(chǔ)參數(shù)化驗結(jié)果見表 1。

2 實驗方案

制定水煤漿流變性實驗和水煤漿磁翻柱液位計輸送實驗。流變性實驗較為簡單，簡單概述為設(shè)定電動攪拌器在預(yù)定轉(zhuǎn)速和時間內(nèi)進行工作。攪拌至樣品均勻無沉淀后進行濃度測定和相應(yīng)流變性實驗。水煤漿磁翻柱液位計輸送實驗要在預(yù)設(shè)好固定磁翻柱液位計直徑下進行變流速式的磁翻柱液位計壓力損失綜合測定，以方便后續(xù)運用相應(yīng)計算方法進行設(shè)備選型和輸送能耗及磁翻柱液位計應(yīng)力擾動式的分析。實驗臺管線長度8m，可以進行不同管徑下的多流速管損壓力綜合測定，并收集相應(yīng)數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)擬合，得出相應(yīng)水煤漿摩阻損失變化規(guī)律。操作規(guī)范如下:

(1)按照實驗臺架測試規(guī)范進行不同磁翻柱液位計的分體壓力測試和動力部件耐久性測試，并添加清水介質(zhì)進行臺架穩(wěn)定性及相關(guān)儀表靈敏度測定。標定相應(yīng)誤差系數(shù)與工況。

(2)確保實驗臺架穩(wěn)定可靠后，分別添加 1#、2#樣本進行泵體轉(zhuǎn)速可控前提下的變流速測試。

(3)觀察儀表及其相關(guān)參數(shù)，待系統(tǒng)穩(wěn)定后進行磁翻柱液位計平均流速、測試段兩端點間壓力差和溫度等預(yù)期實驗數(shù)據(jù)的收集與擬合。完備參數(shù)記錄，準備下步臺架測試流程。

3 數(shù)據(jù)分析

為簡化分析流程，對現(xiàn)場生產(chǎn)急需驗證的水煤漿磁翻柱液位計輸送實驗數(shù)據(jù)做重點分析。根據(jù)原理性經(jīng)驗，水煤漿管輸過程中由于不同管徑和介質(zhì)密度的影響，相應(yīng)的介質(zhì)流速與磁翻柱液位計壓力損失存在

規(guī)律性。摩阻損失和部分固體顆粒沉降是誘發(fā)水煤漿磁翻柱液位計壓力輸送損失的主要原因。在此，因為實驗樣品粒度較細，故認為實驗在均質(zhì)流前提下進行。所以，在忽略顆粒影響后測定計算平均流速下雷諾數(shù)為 8 ～ 200，＜ 4000 界限。樣品在 20℃、直徑100mm、200mm、300mm 磁翻柱液位計媒介下進行實驗。

測定相應(yīng)磁翻柱液位計壓力損失圖譜數(shù)據(jù)如圖 2。由圖 2 可知，常規(guī)實驗框架下，在溫度、水煤漿濃度參數(shù)固定時，磁翻柱液位計壓損與水煤漿平均流速呈正比。故細小磁翻柱液位計直徑會帶來較大的樣品壓力損失，同種規(guī)格的不同濃度樣品輸送對壓力損失參數(shù)影響不靈敏。而在同一樣品平均流速前提下，細小磁翻柱液位計直徑會帶來較大的磁翻柱液位計壓力損失。

 

在工程實踐中，由于 100mm 的磁翻柱液位計壓力損失過大且流速可調(diào)域度過小，經(jīng)濟性與可操作性較弱，不具有現(xiàn)場實際運用的意義。故本次實驗充分論證200mm ～ 300mm 管徑在現(xiàn)場實踐中具有絕對優(yōu)勢，符合磁翻柱液位計輸送設(shè)計與經(jīng)濟評定標準。

圖 2a 1#樣品在不同磁翻柱液位計直徑下水煤漿平均流速對磁翻柱液位計壓力損失的影響

圖 2b 2#樣品在不同磁翻柱液位計直徑下水煤漿平均流速對磁翻柱液位計壓力損失的影響

 

4 結(jié)語

綜上所述，在溫度、濃度等一定的條件下，磁翻柱液位計壓力損失隨水煤漿平均流速的增大而增加，磁翻柱液位計直徑越小，壓力損失增大趨勢越明顯。在水煤漿平均流速相同的條件下，磁翻柱液位計直徑越小磁翻柱液位計壓

力損失越大。磁翻柱液位計直徑為 200mm ～ 300mm 時，樣品水煤漿在磁翻柱液位計輸送中的壓力損失在工業(yè)應(yīng)用合理范圍內(nèi)，適宜磁翻柱液位計輸送經(jīng)濟性。