[发明专利]高温物料流率测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种高温物料流率测量装置及其测量方法，该装置包括靶片、靶杆、应变传感器和采控装置等。靶杆选用空心杆状结构，靶片和应变传感器分别设置在靶杆两端。靶杆和靶片伸入待测高温物料通道，并将靶杆的另一端与其壁面固定连接。高温物料对靶片形成冲击使得靶片产生变形；通过应变传感器检测并将形变量信号传递到采控装置，得到靶杆在高温物料冲击力F作用下的形变量ε，通过公式计算出高温物料平均冲击速度通过公式计算得到高温物料流率G_s。本发明采用靶片受力并通过机械传动将信号传给传感器的方式，避免传感器在高温环境下工作，具有测量方法简单、扰动小等优点。

技术领域

本发明涉及高温物料流率测量装置及其测量方法，属于燃烧技术领域。

背景技术

密相颗粒管道输送是一种广泛应用于能源、化工、石油以及冶金等行业的过程，物料流率的在线测量有利于提高生产效率、监测管道运行状态等。但一方面气固密相流动时颗粒会对测量设备产生冲刷，破坏测量设备。另一方面，许多高温密相输送设备运行于高温环境下，限制了许多传感器的应用。目前已有的测量方法集中于冷态实验台，缺乏能应用于热态设备的成熟技术。

目前的冷态测量方法主要包括称重法、示踪粒子法、声学/光学传感器法以及冲击式流量计法。称重法是对于竖直或者倾斜放置的管道而言，在运行某一时刻突然阶段物料的下降通路，通过测量物料堆积速率来计算物料流率。但该方法仅在冷态实验台内可以观察，且会破坏设备连续运行状态。示踪粒子法和声学/光学传感器法对传感器要求较高，而目前尚未有能直接应用于高温环境中的传感器。此外，也有学者提出利用冲击式流量计测量循环流化床中立管内的物料流率，通过将倒置V型盘放入冷态实验台的立管稀相区中，通过测量受力来反推物料流率。该方法能在线测量，亦可通过合适结构设计满足高温测量需求，但是稀相区颗粒冲击的不均匀性给该种方法带来了较大的测量误差。

综上可知，已有的测量方法由于破坏设备连续运行、不能耐受高温运行环境等原因不能实现高温下密相物料流率的测量需求。

发明内容

本发明旨在提供高温物料流率测量装置及其测量方法，能够应用于高温物料流率的测量。

本发明通过以下技术方案实现：

高温物料流率测量装置，包括靶片、靶杆和应变传感器，以及与所述应变传感器相连的采控装置；所述靶杆选用空心杆状结构；所述靶片固定设置在所述靶杆的一端，所述应变传感器设置在靶杆与所述靶片相对的另一端。

上述技术方案中，所述测量装置还包括保护套管和吹扫器；所述保护套管呈套筒式设置在所述靶杆外，所述吹扫器分别与所述保护套管和所述采控装置相连。

上述技术方案中，所述保护套管内壁面设置有挡板，所述挡板环绕着设置在所述保护套管与所述靶杆之间，所述挡板与所述靶片的最小距离为0.01～0.5m。

上述技术方案中，所述靶杆上设置有若干热电偶，所述热电偶与所述采控装置相连。

上述技术方案中，所述保护套管壁面开设有若干排料孔，排料孔设置在所述挡板与所述应变传感器之间。

上述技术方案中，所述保护套管外还设置有水冷套管。

一种冲击式高温物料流率测量方法，包括：

选定待测高温物料通道，将所述靶杆和靶片从待测高温物料通道壁面伸入所述待测高温物料通道，并将所述靶杆的另一端与待测高温物料通道壁面固定连接，使得所述靶片与靶杆的中心轴线与高温物料的流向垂直；

高温物料在所述待测高温物料通道中流动，对所述靶片形成冲击使得靶片产生变形；通过应变传感器检测靶杆形变量信号，并将形变量信号传递到所述采控装置，得到所述靶杆在高温物料冲击力F作用下的形变量ε，通过公式计算出高温物料平均冲击速度其中，C_D为靶片绕流阻力系数，ρ为待测高温物料通道内高温物料的密度，A为靶片的受力面积；