[发明专利]实时测定固气混合物中固体质量流量的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气力输送系统的测量系统，尤其涉及一种实时测定由气力输送系统输送的固气混合物中固体质量流量的系统和方法。

背景技术

气力输送系统是由流动气体作为载气将固体颗粒通过一个或者多个输送管道从一个容器中输送到另一容器中的系统。流动气体与固体颗粒形成固气混合物。气力输送系统广泛地用于多种工业场合，例如：用于发电的整体气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)工厂以及用于生产化学品的化工厂。

在气力输送系统中，为了控制、监测的目的，测量实时的固体质量流量一般是必要的。实时的固体质量流量一般定义为：单位时间内流过输送管道横截面的固体颗粒的质量值。目前具有多种方法用来实时测定固体质量流量。一种方法是采用可以直接输出固体质量流量的固体质量流量传感器直接测量获得。还有一种方法是利用多种传感器共同确定实时的固体质量流量。在使用多种传感器实时确定固体质量流量的方法中，首先利用一部分传感器来测定固气混合物的混合流量，然后其他传感器用于测定气体流量。最后将气体流量从混合流量中减去就可以获得实时的固体质量流量。

然而，在上述两种测量方法中，只获得了一个实时的固体质量流量的测量值。也就是说，如果其中一个传感器坏掉或者不能正常工作，将很难实时获得可靠的固体质量流量。有鉴于此，需要提供一种改进的测定系统和测定方法来实时获得可靠的固体质量流量。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种用于实时测定固气混合物中固体质量流量的系统。该系统包括数个传感器、数据融合单元以及估计单元。数个传感器产生数个测量信号以获得至少两个所述固体质量流量的测量值。该数据融合单元接收所述至少两个测量值且基于所述至少两个测量值建立状态空间模型。该估计单元对建立的状态空间模型进行估计，获取所述固体质量流量的估计值。

本发明的实施例还提供了一种用于实时测定固气混合物中固体质量流量的方法。该方法包括通过数个传感器产生表示所述固气混合物特征的数个测量信号；基于所述数个测量信号提供至少两个固体质量流量的测量值；基于所述至少两个测量值建立状态空间模型；以及估计所述状态空间模型以输出所述固体质量流量的估计值。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，以期更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明用于实时测定固气混合物中固体质量流量的系统的一个实施例的方框示意图；

图2为本发明用于实时测定固气混合物中固体质量流量的系统的另一个实施例的方框示意图；

图3为本发明用于实时测定固气混合物中固体质量流量的系统的另一个实施例与一个气力输送系统的连接关系示意图；

图4为图3中用于实时测定固气混合物中固体质量流量的系统的方框示意图；

图5为应用在图4所示系统的数据融合单元中的方法流程图。

具体实施方式

本发明系统涉及一种气力输送系统中气力输送系统的测量技术，尤其是指用于实时测定采用气力输送系统输送的固气混合物中固体质量流量的方法和系统(分别称为“测定系统”和“测定方法”)。

图1示意了本发明的一个实施例：测定系统10。测定系统10包括数个传感器12、运算单元14、数据融合单元16和估计单元18。在本发明中，“传感器”包括但不限于传感元件、仪表或者其他能够测量温度、表压、重量或者可以测量对象的其他特性且产生信号用于输出这些特性的测量装置。

数个传感器12用于测量固气混合物的多种特性，且输出表示这些特性的数个测量信号20。运算单元14接收测量信号20且基于接收的测量信号20产生数个不同的实时的固体质量流量的测量值22。数据融合单元16接收这些测量值22且基于所接收的测量值22建立一个状态空间模型24。最后，该估计单元18根据预先确定的估计算法估计所建立的状态空间模型24，从而得到实时的固体质量流量的估计值26。

图2示意了本发明的另一种实施例：测定系统28。测定系统28与测定系统10具有类似的结构。不同的是在测定系统28中，数个传感器12包括至少一个固体质量流量传感器30，其可以直接输出实时的固体质量流量的其中一个测量值32。测量值32绕开运算单元14直接输入数据融合单元16。在一个实施例中，测量值32首先输入运算单元14。然而测量值32在运算单元14中并不进行实质性运算。然后，测量值32输出运算单元14成为数据融合单元16的一个输入。

虽然在上文以及下文的数个实施例中没有特别提到，但是可以理解的是传感器一般产生的是模拟信号，所以在进行运算或者信息合成之前需要转化为数字信号。