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、管線彎頭設計及管徑、系統長時間運行出現的管網結垢等，對輸送效率產生影響。水煤漿磁翻柱液位計輸送系統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雜，本文基于生產實際，預設基于現場工藝流程的兩種樣品、3 種規格磁翻柱液位計(Φ100mm、200mm、300mm)實驗，在理論結合實際的前提下展開摩阻損失規律性研究。

 

1 實驗樣本及臺架

優選較為廣泛的兩種不同規格濃度神府煤水煤漿，將其標定命名為 1#、2#樣本。實驗臺架依據工程已有設備進行相應儀器儀表微調與加裝。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，獲取多組實驗數據，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 測定系統穩定性，并保證備用電源接入后進行樣本添加與相應實驗。其中 1#、2#樣本先期基礎參數化驗結果見表 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，簡單概述為設定電動攪拌器在預定轉速和時間內進行工作。攪拌至樣品均勻無沉淀后進行濃度測定和相應流變性實驗。水煤漿磁翻柱液位計輸送實驗要在預設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，以方便后續運用相應計算方法進行設備選型和輸送能耗及磁翻柱液位計應力擾動式的分析。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，并收集相應數據進行數學擬合，得出相應水煤漿摩阻損失變化規律。操作規范如下:

(1)按照實驗臺架測試規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，并添加清水介質進行臺架穩定性及相關儀表靈敏度測定。標定相應誤差系數與工況。

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

(3)觀察儀表及其相關參數，待系統穩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期實驗數據的收集與擬合。完備參數記錄，準備下步臺架測試流程。

3 數據分析

為簡化分析流程，對現場生產急需驗證的水煤漿磁翻柱液位計輸送實驗數據做重點分析。根據原理性經驗，水煤漿管輸過程中由于不同管徑和介質密度的影響，相應的介質流速與磁翻柱液位計壓力損失存在

規律性。摩阻損失和部分固體顆粒沉降是誘發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。

測定相應磁翻柱液位計壓力損失圖譜數據如圖 2。由圖 2 可知，常規實驗框架下，在溫度、水煤漿濃度參數固定時，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，同種規格的不同濃度樣品輸送對壓力損失參數影響不靈敏。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域度過小，經濟性與可操作性較弱，不具有現場實際運用的意義。故本次實驗充分論證200mm ～ 300mm 管徑在現場實踐中具有絕對優勢，符合磁翻柱液位計輸送設計與經濟評定標準。

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應用合理范圍內，適宜磁翻柱液位計輸送經濟性。