[发明专利]基于电磁信号互相关的浓密膏体流速测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种浓密膏体管道输送领域的流量测量方法，特别是涉及一种基于电磁信号互相关的浓密膏体流速测量方法及装置。 

背景技术

高浓度黏稠固体废弃物，是指工业生产及市政污水处理过程中产生的含固量高、粘度大、颗粒细的固-液两相废弃物或副产品，含固量一般为该行业机械固液分离后的最大值，常温常压下一般不具流动性，在高压管道输送时呈“不沉降似均质浓密膏体”，因此亦称浓密膏体。 包括煤炭行业的原生煤泥、给排水行业的脱水污泥、制造行业的工业污泥、石化行业的油渣和油泥及有色金属行业的赤泥等，涉及二十余个与国民经济息息相关的行业。 

在设计浓密膏体管道输送系统时，处理、处置及资源化利用浓密膏体工艺均要求能够精确监控浓密膏体的流量。然而，至今没有能够用于浓密膏体现场输送的流量计。为了解决浓密膏体流量测量问题，相关研究人员论证、试用过几种流量计，但都没有成功: 

涡轮流量计，采用多叶片的转子（涡轮）感受流体平均流速。由于膏体粘度大，会与叶片产生很大的摩擦力矩，且浓密膏体输送流速低，在叶片上产生的转动力矩较小，很难克服摩擦力矩和流体阻力使叶片产生稳定的转动，因此该流量计难以测量浓密膏体的流量。

超声波流量计，通过检测流体对超声波脉冲的作用来进行流量测量。浓密膏体流速远小于声速，产生的多普勒效应微弱，且多普勒流量计适合测量中值粒径在0.3mm～1.7mm之间的两相流，而不适合浓密膏体（如：煤泥的中值粒径d₅₀≈37.56μm， 城市脱水污泥的中值粒径d₅₀≈44.88μm）。 

电磁流量计，采用法拉第电磁感应定律作为测量原理。由于浓密膏体含水率低（质量百分数23%～33%），所以它的电导较小（约为 S/cm），而电磁流量计的原理要求被测介质的电导率不能低于S/cm，二者较为接近，可能造成电磁流量计灵敏度不高，电信号与流速呈非线性关系。实际上，该流量计也测不准浓密膏体管道流量。 

专利号为ZL 2011 1 0270135.6 ，授权公告日2012年10月31日的发明专利“一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法”，该专利案的设计提出了一种通过人工投放示踪磁块，利用示踪磁块经过两线圈的时间差法测量浓密膏体管道输送中的流速、流量参数，该专利虽可测出浓密膏体的流速，但该专利目前只适用实验室环境，而在工业现场，投放示踪物难度较大，数据不能连续测量与实时显示。所提供的较佳实例的示速磁块投放装置改进困难，因此该专利应用于浓密膏体管道输送工程流速与流量的测量还需进一步研究。 

鉴于上述现有的浓密膏体流速测量技术存在的缺陷，本发明人基于丰富的专业知识，积极研究创新，提出了基于电磁信号互相关的浓密膏体流速测量方法及装置。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。  

发明内容

本发明的目的在于：解决浓密膏体工业现场流量测量无专用方法及装置的难题，提出基于电磁信号互相关的浓密膏体流速测量方法及装置，完成工业现场浓密膏体管道流量的测量，此方法可实现管道输送过程中流速、流量参数的实时获取、数据的自动化处理和存储，降低操作人员的劳动强度，具有很大工程应用价值。 

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的两个测点的互相关分析法，将上下游两个传感器测量的信号进行相关分析。传感器采用广义的霍尔原理：浓密膏体在管道输送过程中，其载流子在外加磁场中作切割磁感线运动，由于电极安装在管道截面垂直于磁场的直径两端，这样两电极间就会产生电荷积累，形成垂直于物料流动方向的电动势，即为一个用于互相关分析的电信号。