專利名稱：氣固兩相流流量測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣固兩相流流量測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
管道是用于傳輸?shù)某Ｓ迷O(shè)備，在很多情況下需要精確計(jì)算管道中用氣力傳輸?shù)念w粒物料(即氣固兩相流)的流量。例如，高爐噴吹煤粉是國(guó)際煉鐵界普遍采用的一項(xiàng)重要技術(shù)，然而在對(duì)工業(yè)爐煤粉燃燒前測(cè)量濃度時(shí)，大多使用常規(guī)熱工儀表對(duì)在線煤粉進(jìn)行測(cè)量，以求換煤的耗量，或用電子秤對(duì)配套的中間罐或噴煤罐進(jìn)行計(jì)量。為了測(cè)量管道中流動(dòng)的粉末狀和小塊狀的混合物的流量，已經(jīng)有廠商提出了在管道內(nèi)設(shè)置用于測(cè)量的極板，其上設(shè)置有多個(gè)電極，用于統(tǒng)計(jì)管道內(nèi)物體的流速和濃度，但是，由于混合物的流速很快，混合物很可能會(huì)損壞管道內(nèi)的測(cè)量裝置，增加測(cè)量的成本和難度，因此，難以有效地測(cè)量管道內(nèi)物體的流量。針對(duì)相關(guān)技術(shù)中無法有效測(cè)量管道內(nèi)氣固兩相流的流量問題，目前尚未提出有效的解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)相關(guān)技術(shù)中無法有效測(cè)量管道內(nèi)氣固兩相流的流量的問題，本實(shí)用新型提出一種氣固兩相流流量測(cè)量裝置，能夠以簡(jiǎn)單、有效的方式測(cè)量管道內(nèi)氣固兩相流的流量，節(jié)省測(cè)量的成本，改善測(cè)量效果。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種氣固兩相流流量測(cè)量裝置，用于對(duì)管道內(nèi)氣固兩相流的流量進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)本實(shí)用新型的氣固兩相流流量測(cè)量裝置包括多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)，以預(yù)定間隔沿管道的延伸方向在管道的外壁設(shè)置，其中，每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的流速測(cè)量電極；至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，其中，每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的濃度測(cè)量電極；流量計(jì)算處理器，連接至多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)和至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)。其中，對(duì)于每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的流速測(cè)量電極中的一個(gè)流速測(cè)量電極為發(fā)射端電極，另一個(gè)流速測(cè)量電極為接收端電極。此外，對(duì)于每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的濃度測(cè)量電極中的一個(gè)濃度測(cè)量電極為發(fā)射端電極，另一和濃度測(cè)量電極為接收端電極。此外，濃度測(cè)量電極對(duì)的每個(gè)電極的面積大于多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)中每個(gè)電極的面積?？蛇x地，流速測(cè)量電極對(duì)的數(shù)量為4個(gè)。此外，對(duì)于多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)和至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)中的每個(gè)電極對(duì)，安置這些電極對(duì)的這部分管道由非金屬材料制成。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，還提供了一種氣固兩相流流量測(cè)量方法。根據(jù)本實(shí)用新型的氣固兩相流流量測(cè)量方法包括流量計(jì)算處理器接收多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)上報(bào)的流量采樣數(shù)據(jù)，并且接收由至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)上報(bào)的濃度采樣數(shù)據(jù)，其中，多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)以預(yù)定間隔沿管道的延伸方向在管道外壁設(shè)置，每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的流速測(cè)量電極，每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的濃度測(cè)量電極；流量計(jì)算處理器根據(jù)濃度采樣數(shù)據(jù)和流量采樣數(shù)據(jù)確定管道內(nèi)顆粒物料的流量。該方法可進(jìn)一步包括流量計(jì)算處理器預(yù)先從所有流速測(cè)量電極對(duì)組成的集合中選擇部分或全部流速測(cè)量電極對(duì)作為獲得并上報(bào)流量采樣數(shù)據(jù)的多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)。此外，流量采樣數(shù)據(jù)包括多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)采樣得到的管道內(nèi)各個(gè)顆粒物料集合的分布情況以及各個(gè)顆粒物料集合流經(jīng)多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)的時(shí)間信息。其中，流量計(jì)算處理器根據(jù)濃度采樣數(shù)據(jù)和流量采樣數(shù)據(jù)確定管道內(nèi)顆粒物料的流量包括流量計(jì)算處理器根據(jù)流量采樣數(shù)據(jù)中同一顆粒物料集合流經(jīng)多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)的時(shí)間差以及多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)之間的間隔長(zhǎng)度，確定管道內(nèi)顆粒物料的流速，并根據(jù)流速和濃度采樣數(shù)據(jù)表示的濃度確定管道內(nèi)顆粒物料的流量。并且，流量計(jì)算處理器通過對(duì)多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)采樣得到的管道內(nèi)各個(gè)顆粒物料集合的分布情況之間的相似度，確定對(duì)應(yīng)于同一顆粒物料集合的流量采樣數(shù)據(jù)，并得到同一顆粒物料集合流經(jīng)多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)的時(shí)間差。此外，對(duì)于每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的流速測(cè)量電極中的一個(gè)流速測(cè)量電極為第一發(fā)射端電極，另一個(gè)流速測(cè)量電極為第一接收端電極，第一發(fā)射端電極用于向第一接收端電極發(fā)送預(yù)定電磁波信號(hào)，第一接收端通過接收并記錄電磁波信號(hào)來得到流量采樣數(shù)據(jù)；對(duì)于每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的濃度測(cè)量電極中的一個(gè)濃度測(cè)量電極為第二發(fā)射端電極，另一和濃度測(cè)量電極為第二接收端電極，第二發(fā)射端電極用于向第二接收端電極發(fā)送預(yù)定電磁波信號(hào)，第二接收端通過接收并記錄電磁波信號(hào)來得到濃度采樣數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型通過在管道的兩側(cè)設(shè)置電極，相對(duì)的兩個(gè)電極組成電極對(duì)，從而在管道外完成管道內(nèi)氣固兩相流流量的測(cè)量，避免管道內(nèi)流動(dòng)的物體損壞測(cè)量設(shè)備，能夠以簡(jiǎn)單、有效的方式測(cè)量管道內(nèi)氣固兩相流的流量，節(jié)省測(cè)量的成本，改善測(cè)量效果。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的流量測(cè)量裝置中的電極對(duì)設(shè)置在管道兩側(cè)的示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的流量測(cè)量裝置設(shè)置于管道的結(jié)構(gòu)圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的流量測(cè)量方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種氣固兩相流流量測(cè)量裝置。[0028]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣固兩相流流量測(cè)量裝置包括管道16 ；4個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)12至15，以預(yù)定間隔沿管道16的延伸方向在管道的外壁設(shè)置，其中，每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的流速測(cè)量電極，也就是說，一個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)包括兩個(gè)電極，一個(gè)電極設(shè)置在管道16的一側(cè)，另一個(gè)電極設(shè)置在管道16的另一側(cè)，而非位于管道16的空腔內(nèi)；可選地，流速測(cè)量電極對(duì)的數(shù)量也可以是2個(gè)、3個(gè)或者多于4個(gè)；濃度測(cè)量電極對(duì)11，其中，每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的濃度測(cè)量電極，也就是說，一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)包括兩個(gè)電極，一個(gè)電極設(shè)置在管道16的一側(cè)，另一個(gè)電極設(shè)置在管道16的另一側(cè)，而非位于管道空腔內(nèi)；可選地，濃度測(cè)量電極對(duì)的數(shù)量可以是多個(gè)，如果需要設(shè)置多個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，則其他的濃度測(cè)量電極對(duì)的電極也可以采用類似的方式設(shè)置在管道16的兩側(cè)，本文不再詳細(xì)描述；流量計(jì)算處理器(未在圖1中示出)，連接至多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)和至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)。其中，對(duì)于每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)(電極對(duì)12至15中的每一個(gè))，其中成對(duì)設(shè)置的流速測(cè)量電極中的一個(gè)流速測(cè)量電極為發(fā)射端電極，另一個(gè)流速測(cè)量電極為接收端電極。 類似地，對(duì)于每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的濃度測(cè)量電極中的一個(gè)濃度測(cè)量電極為發(fā)射端電極，另一和濃度測(cè)量電極為接收端電極。具體地，對(duì)于每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的流速測(cè)量電極中的一個(gè)流速測(cè)量電極為第一發(fā)射端電極，另一個(gè)流速測(cè)量電極為第一接收端電極，第一發(fā)射端電極用于向第一接收端電極發(fā)送預(yù)定電磁波信號(hào)，第一接收端通過接收并記錄電磁波信號(hào)來得到流量采樣數(shù)據(jù)。當(dāng)內(nèi)管內(nèi)有物體(例如，氣固兩相流)流過時(shí)，必然會(huì)對(duì)發(fā)射的電磁波造成擾動(dòng)及衰減，從而使另一電極(極板)產(chǎn)生信號(hào)變化。對(duì)于每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的濃度測(cè)量電極中的一個(gè)濃度測(cè)量電極為第二發(fā)射端電極，另一和濃度測(cè)量電極為第二接收端電極，第二發(fā)射端電極用于向第二接收端電極發(fā)送預(yù)定電磁波信號(hào)，第二接收端通過接收并記錄電磁波信號(hào)來得到濃度采樣數(shù)據(jù)此外，濃度測(cè)量電極對(duì)的每個(gè)電極的面積大于多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)中每個(gè)電極的面積。并且，對(duì)于多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)和至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)中的每個(gè)電極對(duì)，設(shè)置這些電極對(duì)的這部分管道由非金屬材料制成，也就是說，多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)和至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)在管道的延伸方向上排列，而設(shè)置這些電極對(duì)的管道部分是非金屬管段，從而保證電極能夠進(jìn)行測(cè)量。可選地，該部分管段由非金屬材料(例如，可以是高強(qiáng)度、 低阻力的塑料材料)制成。此外，設(shè)置上述電極對(duì)的非金屬管外需要嵌套金屬外管作為保護(hù)。只要保證相對(duì)的兩個(gè)電極之間沒有金屬管壁等金屬阻擋物即可。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的流量測(cè)量裝置。其中，管道1中設(shè)置有內(nèi)管4， 在內(nèi)管4的管壁外兩側(cè)，可以設(shè)置上述的流量測(cè)量電極和濃度測(cè)量電極(圖2中未示出)， 法蘭2與外管(金屬保護(hù)管)連接，流量計(jì)算處理器3可以設(shè)置在內(nèi)管4的上方，與流量測(cè)量電極和濃度測(cè)量電極連接。根據(jù)本實(shí)用新型的另一實(shí)施例，還提供了一種流量測(cè)量方法。如圖3所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的氣固兩相流流量測(cè)量方法包括步驟S301，流量計(jì)算處理器接收多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)上報(bào)的流量采樣數(shù)據(jù)，并且接收由至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)上報(bào)的濃度采樣數(shù)據(jù)，其中，多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)以預(yù)定間隔沿管道的延伸方向在管壁外設(shè)置，每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的流速測(cè)量電極，每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的濃度測(cè)量電極；步驟S303，流量計(jì)算處理器根據(jù)濃度采樣數(shù)據(jù)和流量采樣數(shù)據(jù)確定管道內(nèi)顆粒物料的流量。其中，該方法可進(jìn)一步包括流量計(jì)算處理器預(yù)先從所有流速測(cè)量電極對(duì)組成的集合中選擇部分或全部流速測(cè)量電極對(duì)作為獲得并上報(bào)流量采樣數(shù)據(jù)的多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)。具體地，流量采樣數(shù)據(jù)包括多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)采樣得到的管道內(nèi)各個(gè)顆粒物料集合的分布情況以及各個(gè)顆粒物料集合流經(jīng)多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)的時(shí)間信息。并且，在流量計(jì)算處理器根據(jù)濃度采樣數(shù)據(jù)和流量采樣數(shù)據(jù)確定管道內(nèi)顆粒物料的流量時(shí)，流量計(jì)算處理器根據(jù)流量采樣數(shù)據(jù)中同一顆粒物料集合流經(jīng)多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)的時(shí)間差以及多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)之間的間隔長(zhǎng)度，確定管道內(nèi)顆粒物料的流速，并根據(jù)流速和濃度采樣數(shù)據(jù)表示的濃度確定管道內(nèi)顆粒物料的流量。其中，流量計(jì)算處理器通過對(duì)多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)采樣得到的管道內(nèi)各個(gè)顆粒物料集合的分布情況之間的相似度，確定對(duì)應(yīng)于同一顆粒物料集合的流量采樣數(shù)據(jù)，并得到同一顆粒物料集合流經(jīng)多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)的時(shí)間差。也就是說，測(cè)量流速的原理是根據(jù)某一粒子團(tuán)經(jīng)過每一組電極的時(shí)間差計(jì)算出粒子流的速度。如圖1所示的裝置，設(shè)置了 4組流速測(cè)點(diǎn)(4對(duì)流速測(cè)量電極)是為了能夠適應(yīng)流速變化很大的不同工況。即在流速不高的工況時(shí)，使用相鄰最近的兩組電極；在流速很高時(shí)，采用相鄰最遠(yuǎn)的兩組電極。當(dāng)然，也可以采用更多組的電極，具體的電極選擇方式也可以根據(jù)實(shí)際情況而靈活配置。其中，對(duì)于每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的流速測(cè)量電極中的一個(gè)流速測(cè)量電極為第一發(fā)射端電極，另一個(gè)流速測(cè)量電極為第一接收端電極，第一發(fā)射端電極用于向第一接收端電極發(fā)送預(yù)定電磁波信號(hào)，第一接收端通過接收并記錄電磁波信號(hào)來得到流量采樣數(shù)據(jù)；對(duì)于每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，其中成對(duì)設(shè)置的濃度測(cè)量電極中的一個(gè)濃度測(cè)量電極為第二發(fā)射端電極，另一和濃度測(cè)量電極為第二接收端電極，第二發(fā)射端電極用于向第二接收端電極發(fā)送預(yù)定電磁波信號(hào)，第二接收端通過接收并記錄電磁波信號(hào)來得到濃度采樣數(shù)據(jù)。借助于上述方案，本實(shí)用新型的流量測(cè)量方案能夠針對(duì)氣固兩相流實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量，能夠適用于高流速的場(chǎng)景并實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量，且實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，成本較低。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型
6的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種氣固兩相流流量測(cè)量裝置，用于對(duì)管道內(nèi)氣固兩相流的流量進(jìn)行測(cè)量，其特征在于，包括多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)，沿所述管道的延伸方向在所述管道的外壁設(shè)置，其中，每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于所述管道外壁兩側(cè)的流速測(cè)量電極；至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，其中，每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于所述管道外壁兩側(cè)的濃度測(cè)量電極；流量計(jì)算處理器，連接至所述多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)和所述至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于，對(duì)于所述每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)， 其中成對(duì)設(shè)置的流速測(cè)量電極中的一個(gè)流速測(cè)量電極為發(fā)射端電極，另一個(gè)流速測(cè)量電極為接收端電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于，對(duì)于每個(gè)所述濃度測(cè)量電極對(duì)， 其中成對(duì)設(shè)置的濃度測(cè)量電極中的一個(gè)濃度測(cè)量電極為發(fā)射端電極，另一和濃度測(cè)量電極為接收端電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于，所述濃度測(cè)量電極對(duì)的每個(gè)電極的面積大于所述多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)中每個(gè)電極的面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于，所述流速測(cè)量電極對(duì)的數(shù)量為4個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量測(cè)量裝置，其特征在于，對(duì)于所述多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)和所述至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)中的每個(gè)電極對(duì)，安置這些電極對(duì)的這部分管道由非金屬材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種氣固兩相流流量測(cè)量裝置，其中，該裝置包括多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)，以預(yù)定間隔沿管道的延伸方向在管道的外壁設(shè)置，其中，每個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的流速測(cè)量電極；至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)，其中，每個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)均包括成對(duì)設(shè)置并且位于管道外壁兩側(cè)的濃度測(cè)量電極；流量計(jì)算處理器，連接至多個(gè)流速測(cè)量電極對(duì)和至少一個(gè)濃度測(cè)量電極對(duì)。本實(shí)用新型通過在管道的兩側(cè)設(shè)置電極，相對(duì)的兩個(gè)電極組成電極對(duì)，從而在管道外完成管道內(nèi)氣固兩相流流量的測(cè)量，避免管道內(nèi)流動(dòng)的物體損壞測(cè)量設(shè)備，能夠以簡(jiǎn)單、有效的方式測(cè)量管道內(nèi)氣固兩相流的流量，節(jié)省測(cè)量的成本，改善測(cè)量效果。
文檔編號(hào)G01F1/56GK202221322SQ20112025553
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者李及成, 李曉華, 章社砥 申請(qǐng)人:青島科聯(lián)環(huán)保儀器有限公司