基于料位模型的污泥柱塞泵自校正体积流量软测量研究.pdf
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1、91第 43 卷第 4 期能 源 工 程基于料位模型的污泥柱塞泵自校正体积流量软测量研究龚苏平(浙江浙能电力股份有限公司 台州发电厂,浙江 台州,318016)摘要:由于湿污泥流动性差且不稳定,无法建立稳定流场,国内外目前没有成熟可用的流量测量技术。通过基于湿污泥仓料位模型建立了污泥柱塞泵自校正体积流量软测量方法,测量湿污泥仓的料位变化量推算出对应时间段柱塞泵泵出的污泥体积量,通过两者的数学关系建模和实时自校准,根据柱塞泵的运行周期,计算得到可用的污泥柱塞泵瞬时流量。实际应用的案例分析表明,基于料位模型的污泥柱塞泵自校正体积流量软测量方法有效,可供同类工艺系统借鉴。关键词:湿污泥,柱塞泵,软测
2、量,自校准中图分类号:TK37文献标识码:ADOI:10.16189/j.nygc.2023.04.014A soft measurement method for self-correcting volume flow of sludge plunger pumpGONG Suping(Taizhou power plant,Taizhou 318016,China)Abstract:Due to the poor fluidity and unstable flow of wet sludge,it is impossible to establish a stable flow fiel
3、d,and there is no mature and available flow measurement technology at home and abroad.By establishing a soft measurement method of self-calibrated volumetric flow rate of the sludge plunger pump based on the material level model of the wet sludge silo,the volumetric volume of sludge pumped out by th
4、e plunger pump during the corresponding time period was deduced by measuring the amount of material level change of the wet sludge silo.By modeling the mathematical relationship between the two and real-time self-calibration,the available instantaneous flow rate of the sludge plunger pump was calcul
5、ated according to the operating cycle of the plunger pump.Case studies of practical applications show that the self-calibrated volume flow soft measurement method of the sludge plunger pump based on the material level model is effective and feasible for scenarios using similar process systems.Key wo
6、rds:wet sludge plunger pump soft measurement self-calibration收稿日期:2023-03-10作者简介:龚苏平(1984-),男,江西进贤人,工程师,从事发电厂仪控专业工作。0引言为提高锅炉燃烧效率和减少污染物排放,近年来国内外许多电厂都采用污泥干化掺烧技术1。该技术工艺将城市生活污水处理厂的污泥进行干化处理后,与传统固体燃料掺混并燃烧,可有效降低污泥的体积和重量,减轻对环境的污染。污泥进厂测量一般采用称重的方法:运输车辆进厂前,先过秤计量车辆重量,然后在卸载后再次过秤,根据两次过秤的差值计算出污泥的实际重量。典型的污泥干化系统所处理的
7、污泥是通过汽车运输进厂,倒入湿污泥仓中,通过污泥柱塞泵将污泥从湿污泥仓提升到干化机进行干化处理,再进行干污泥掺配入电厂燃煤中燃烧发电。污泥泵送工艺方案通常是将污泥从低位污泥仓泵至高位的干化机,泵送系统长期处于高扬程的反向负载状态2。使用污泥柱塞泵进行污泥的泵送提升输送,需要可用的流量测量技术。谢敏等3选取分维作为表征污泥颗粒形态的重要参数,考查图像法、小角度光散射法和沉降法在污泥分维VOL.43No.4Aug.2023第 43 卷第 4 期2023 年 8 月能 源 工 程ENERGY ENGINEERING92VOL.43No.4测量中的应用。罗章等4根据污泥比阻测量原理,对污泥比阻测量方法
8、进行改进,简化其测量手段、缩短其测量周期,极大提高了河湖疏浚泥浆的污泥比阻测定效率。软测量方法是利用一些易于实时测得与被测变量密切相关的变量,通过在线分析来估计不可测或难测量变量的方法。该方法已得到广泛应用,且在热工参数的测量中效果良好5。但目前国内外没有成熟的测量手段,污泥进厂测量方式依然存在局限性:实施过程中对操作人员技术水平要求高;称量设备的精度和故障率的不确定性,以及污泥本身的特性(如水分含量、密度等)对测量结果也有影响;间接质量指标、在线分析仪表的应用都存在限制条件,并需要较多的成本投入6。因此,本文基于湿污泥仓料位模型研究了污泥柱塞泵自校正体积流量软测量方法,通过建立数学建模及实时
9、自校准,根据当前柱塞泵的运行周期,计算得到可用的污泥柱塞泵瞬时流量。1软测量方法模型设计柱塞泵体积流量的软测量需要先建立方法模型。对于在现场已经投入运行的柱塞泵来说,其工作腔截面是固定的,其行程也是固定的,这就可确定柱塞泵推送一次排放出的物料的单位体积V1c。柱塞泵的行程时间和运行间隔时间决定了柱塞泵多长时间推送一次,如果每次推送都能充满柱塞泵的腔室,就可以根据其运行周期简单计算出污泥的体积流量。柱塞泵的小时统计推送次数为 n,其推送的物料单位体积为 V1c,则可根据这两个参数计算出柱塞泵 1 小时的体积流量为:Vh=nV1c(1)式中:Vh为小时体积流量,m3/h,n 为小时推送次数;V1c
10、为柱塞泵结构单次推送体积,m3。实际运行中柱塞泵在进料时,物料不一定能充满整个柱塞泵工作腔室,且进料和出料切换阀也存在关闭不够严密,有一定的泄漏回流量。因此,实际运行中物料单位体积 V1r的值在运行中是永远小于柱塞泵活塞缸工作体积 V1c的,而且还会随着物料的性状变化而变化。运行中的柱塞泵工作腔充满度的不同,也会有不同的变化。如果湿污泥仓没有新的进料情况下,湿污泥仓的料位 L 在运行中是连续下降的,运行操作人员通过湿污泥仓的料位 L 的 1 小时下降变化值和污泥仓水平截面积 Sc就可以计算得到精确的 1 小时体积流量:Vh=(Lt Lt-1)Sc(2)式中:Vh为小时体积流量 m3/h;Lt为
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