科里奥利质量流量计在煤直接液化装置中应用.pdf

石油化工设计 Petrochemical Design 科里奥利质量流量计在煤直接液化装置中的应用 白 亮 (中国石化工程建设有限公司，北京 100101) 摘要 ：煤直接液化装置中，油煤浆通过煤粉、催化剂和溶剂油按照一定比例混合制成，工艺中对油煤 浆比例有着严格要求。因此煤粉及催化剂的精确计量和给料，对于油煤浆的精确配比起着至关重要的作 用。阐述 了科里奥利力与粉体质量的关系，并分析了科里奥利质量流量计的结构及工作原理。同时结合 称重及给料系统的控制原理，论述了科里奥利质量流量计如何满足精确计量的要求。另外，对给料设备 在现场中出现的问题从原理上进行 了分析，并给出了实际的改造方案。 关键词 ：科里奥利质量流量计 给料设备 PID调节 粉体啧流现象 针对我国石油资源相对短缺，煤炭资源丰富 — — 扭矩 ，N ·m； 的现状，以煤作为替代原料的煤液化、煤化工项 目 — — 半径，m。 已逐渐从试验阶段走向工业化阶段。 1 科里奥利质量流量计基本原理及结构 科里奥利力是以牛顿力学为基础 ，1835年 由 法国气象学家科里奥利提出，为了描述旋转体系 的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，当 一 个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋 图 1 科里奥利原理不意 转体系，其轨迹是一条曲线。旋转体系认为有一 个力驱使质点运动轨迹形成曲线，这个力就是科 科里奥利计量原理为工业生产中的固体物料 里奥利力(以下简称科 氏力)。如图 1所示，在离 质量测量提供了一个简单易行的方法，图2展示 心力的作用下物体将沿径向运动，同时由于科 氏 了科里奥利质量流量计的内部结构：在流量计 内 力(F)的作用，物体将沿切向运动，当旋转体系的 部设有一恒速回转的测量盘，盘上有径向分布的 角速度一定时，科氏力 与物体的质量成正比。 叶片。来 自稳流给料设备的粉料进入流量计，落 F：2m( ) 到与驱动轴相连的测量盘中心，粉料在离心力的 式中：——科里奥利力，N； 作用下，由内向外运动。由于圆盘 自身转动，粉料 m——物体质量，kg； 与圆盘在切线方向上产生相对运动，在运动过程 (cJ——角速度，rad／s_1-21(下同)； 中粉料与叶片相接触，产生科氏力，此力对回转测 — — 物体径向速度，m／s。 量盘产生一个反作用运动力矩。通过与电机相连 科里奥利质量流量计应用了质点在均匀转动 的扭矩传感器测出该力矩，由公式 (2)即可得到粉 参照系中作相对运动时受到科里奥利力作用的力 学原理，通过检测科氏力的力矩来获得物体质量 收稿 日期 ：2015—04—15。 流量。 作者简介：白亮，男，2007年毕业于西安交通大学工业 工程专业，获工学和管理学双学士学位，工程师，主要 P=M／(R) (2) 从事石油化工动设备的设计工作。联系电话：010— 式中：P——给料量 ，t／h； E—mail：bailiang@ sei．com．cn