電導(dǎo)率對污水流量計(jì)測試精度的影響：

1.1　污水流量計(jì)原理
本文選用不同質(zhì)量濃度的煤泥在裝有污水流量計(jì)的液壓與流變試驗(yàn)臺上(實(shí)驗(yàn)原理如圖1)進(jìn)行管道輸送實(shí)驗(yàn).污水流量計(jì)根據(jù)電磁感應(yīng)原理測量流過管道中導(dǎo)電流體的流量,故使用污水流量計(jì)的前提是被測流體必須導(dǎo)電,且電導(dǎo)率不能低于閾值(即下限值).通用型污水流量計(jì)的閾值在(5×10-6)S/cm～10-4S/cm之間,若電導(dǎo)率低于閾值會產(chǎn)生誤差甚至不能測量.根據(jù)電磁感應(yīng)原理(如圖2),當(dāng)導(dǎo)電流體在磁場強(qiáng)度為B的磁場中切割磁力線時(shí),在線形長度為L的a和b兩點(diǎn)之間會產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,為

　兩接收電極之間的距離L為已知常數(shù),B為已知的磁場強(qiáng)度,故εab是單調(diào)函數(shù),隨υ的變化而變化.而瞬時(shí)流量Q等于流速υ與導(dǎo)管截面積S(常數(shù))的乘積,故有Q=K×εab,(2)
式中:K為儀器常數(shù).因此,只要測得εab,即可求得對應(yīng)的流量Q.

1.2　煤泥電導(dǎo)率測試原理及方法
在定制的圓柱狀絕緣料筒中裝入煤泥,利用參比電阻法測量不同質(zhì)量濃度下煤泥的電阻率.首先分別測出定值電阻R的兩端電壓U0和絕緣料筒兩端的電壓U.由式(3)求得該長度管道內(nèi)煤泥的電阻,并代入式(4)求得煤泥的電阻率,再由k=1/ρ求得煤泥的電導(dǎo)率,即

式中:ρ為電阻率;U為裝有煤泥的圓柱狀絕緣料筒兩端電壓;U0為定值電阻兩端的電壓;A為橫截面積;L為兩電極之間的距離.
采用四相電極參比電阻法測量煤泥電阻率,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示.實(shí)驗(yàn)步驟如下:①首先測量絕緣料筒內(nèi)徑及長度.用游標(biāo)卡尺多次從不同角度測量絕緣料筒的內(nèi)徑及長度并記錄,分別取平均值.②測量室內(nèi)溫度并記錄.③取適量煤泥加入一定的水,充分?jǐn)嚢?用含水率儀測量含水率并記錄,使含水率為32%左右,將配好的煤泥裝入絕緣料筒中,然后接通實(shí)驗(yàn)電路.④利用萬用表分別測量500Ω電阻兩端和絕緣料筒兩端的電壓,待電壓穩(wěn)定后讀數(shù)并記錄.⑤分別改變電源電壓和煤泥含水率,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟.
2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析
2.1　煤泥電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析
根據(jù)測量得到的數(shù)據(jù),以煤泥的質(zhì)量濃度作橫坐標(biāo),相應(yīng)質(zhì)量濃度煤泥的電導(dǎo)率作縱坐標(biāo),繪出煤泥電導(dǎo)率與其質(zhì)量濃度的關(guān)系圖(如圖4).再以電壓為橫坐標(biāo),相應(yīng)電壓下煤泥的電導(dǎo)率為縱坐標(biāo),繪出電壓與電導(dǎo)率的關(guān)系圖(如圖5).

　圖4的電導(dǎo)率變化曲線表明,隨著煤泥質(zhì)量濃度的增大,其電導(dǎo)率逐漸降低,并在質(zhì)量濃度為66%時(shí)相交于一點(diǎn);圖5的電導(dǎo)率變化曲線表明,隨著電壓的增大,電導(dǎo)率有逐漸增大趨勢.分析圖4與圖5可得到以下結(jié)論:①圖4曲線整體呈下降趨勢,說明電導(dǎo)率隨著煤泥質(zhì)量濃度的增大而減小.當(dāng)質(zhì)量濃度低于63%時(shí),不同電壓下電導(dǎo)率隨質(zhì)量濃度變化基本成平行關(guān)系,說明電導(dǎo)率與質(zhì)量濃度和電壓成一定的線性關(guān)系;當(dāng)質(zhì)量濃度為63%～66%時(shí),電導(dǎo)率與質(zhì)量濃度成一定線性關(guān)系,而與電壓不成線性關(guān)系,仍有一定的下降梯度;當(dāng)質(zhì)量濃度大于66%時(shí),電導(dǎo)率隨其增加顯著下降,但是曲線較為復(fù)雜,不易判斷其相互關(guān)系,將用稱重法進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證.②圖5曲線整體呈上升趨勢,說明電導(dǎo)率隨電壓的增大而增大.相比電導(dǎo)率隨質(zhì)量濃度的變化,其增大幅度較小.當(dāng)質(zhì)量濃度由61.38%上升到63.20%即增大了1.82%時(shí),電導(dǎo)率增大了0.03mS/cm,而當(dāng)質(zhì)量濃度由63.20%增大到66.25%即增大了3.05%時(shí),電導(dǎo)率卻增加了不到0.01mS/cm.說明質(zhì)量濃度低于63.20%時(shí),電導(dǎo)率變化較明顯;當(dāng)質(zhì)量濃度為66.25%時(shí),電導(dǎo)率為恒定值0.033mS/cm.
2.2　污水流量計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析
首先分析污水流量計(jì)流速數(shù)據(jù)的重復(fù)性.圖6是當(dāng)管內(nèi)流速為0.1m/s(即濃密膏體輸送流速下限)時(shí),污水流量計(jì)測量由大到小的3種質(zhì)量濃度分別為73%,69%,63%的煤泥的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線.由圖可見濃度較高時(shí)污水流量計(jì)難以測出穩(wěn)定的流速數(shù)值,而當(dāng)濃度較低且煤泥流動(dòng)性非常好時(shí)測量數(shù)值較為穩(wěn)定.圖7是質(zhì)量濃度為63%時(shí)污水流量計(jì)的3次測試曲線,可見其重復(fù)性良好,故測量結(jié)果可信.相比較煤泥電導(dǎo)率的測試結(jié)果,可以看出當(dāng)質(zhì)量濃度低于63%時(shí),電導(dǎo)率較大,且不同質(zhì)量濃度下電導(dǎo)率變化穩(wěn)定.故推測當(dāng)質(zhì)量濃度低于63%,電導(dǎo)率高于0.035mS/cm時(shí),污水流量計(jì)應(yīng)用于煤泥管道輸送時(shí)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較高.

其次提取污水流量計(jì)的流速數(shù)據(jù)換算并積分后與稱重質(zhì)量進(jìn)行對比,分析其數(shù)據(jù)誤差,結(jié)果如表1.可以通過污水流量計(jì)積分后的總流量與稱重?cái)?shù)據(jù)的吻合程度來分析,若二者吻合較好則說明污水流量計(jì)在線測量數(shù)據(jù)顯示雖然可能受到氣泡的影響,但是總流量可以準(zhǔn)確測量;若二者相差較大,則說明污水流量計(jì)不適合對較高質(zhì)量濃度煤泥進(jìn)行測量.從表1可以看出污水流量計(jì)在質(zhì)量濃度為69%,73%時(shí)誤差較大,故測量不準(zhǔn)確;在質(zhì)量濃度為63%時(shí)測量誤差較小,說明其測量較準(zhǔn)確.該對比實(shí)驗(yàn)與之前的重復(fù)性分析相符,說明用質(zhì)量濃度及電3、結(jié)論
本文通過對煤泥的電導(dǎo)率及污水流量計(jì)管道輸送流量的測量,得出以下結(jié)論:
1)煤泥的電導(dǎo)率數(shù)值隨其質(zhì)量濃度的降低而增大,并且在一定范圍內(nèi)隨質(zhì)量濃度的變化效果更明顯.且污水流量計(jì)不適合較高質(zhì)量濃度煤泥管道流量的測量,但在較低濃度測量時(shí)重復(fù)性良好,測量結(jié)果準(zhǔn)確可信,且濃度越低,測量效果越好.
2)污水流量計(jì)在濃密膏體管道流量測量中能否應(yīng)用與其電導(dǎo)率及濃度有關(guān)系.電導(dǎo)率越大,污水流量計(jì)測量效果越好.應(yīng)用于煤泥時(shí),得出當(dāng)質(zhì)量濃度上限值為63%,電導(dǎo)率下限值為0.035mS/cm時(shí),污水流量計(jì)可用于測其流量.
3)通過對煤泥的研究,可以推測當(dāng)污水流量計(jì)應(yīng)用于赤泥、電石泥、污泥等其它濃密膏體的管道輸送時(shí),也應(yīng)有相應(yīng)的濃度及電導(dǎo)率閾值,其數(shù)值可通過試驗(yàn)獲得.