[发明专利]一种感应式高温气固两相流流量测量仪及其测量方法在审

专利信息
申请号: 202011084495.2 申请日: 2020-10-12
公开(公告)号: CN112325956A 公开(公告)日: 2021-02-05
发明(设计)人: 李亚军;章小祥;杨瑾;王恒山;高庆丰 申请(专利权)人: 南京中宇自动化有限公司
主分类号: G01F1/86 分类号: G01F1/86
代理公司: 南京泰普专利代理事务所(普通合伙) 32360 代理人: 窦贤宇
地址: 211100 江苏省南*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 感应 高温 两相 流流 测量仪 及其 测量方法
【权利要求书】:

1.一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是,包括:

插接于气固两相流管道的传感模块,以及与所述传感模块连接的分析单元;

所述传感模块由距离为200mm的二个传感器组成;

所述传感器包括插接于所述气固两相流管道的探头,以及与所述探头连接的传感器底座;所述传感器底座内设有与所述探头连接的静电感应片,以及与所述静电感应连接的放大器;

所述二个传感器中的放大器通过电缆连接;

所述电缆接通分析单元;

所述分析单元包括与电缆接通信号调理模块,以及与所述信号调理模块连接的嵌入式低功耗主机。

2.根据权利要求1所述的一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是:所述气固两相流管道与所述传感模块接触部设有密封机构;

所述密封机构包括安装在所述气固两相流管道上的适配部,以及插接与所述适配部且与所述探头固定连接的插接部。

3.根据权利要求2所述的一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是:所述适配部固定安装在所述气固两相流管道上的适配壳体,设置在所述适配壳体内的适配道,以及设置在所述适配道端部的适配凸球。

4.根据权利要求2所述的一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是:所述插接部包括与所述探头固定连接的插接底座,所述插接底座上开有与适配凸球适配的适配凹槽;

当插接部与适配部接触工作时,适配凸球与适配凹槽卡接适配时,探头穿透适配道与气固两相流管道内部接触。

5.根据权利要求2所述的一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是:所述适配部与所述插接部接触处设有密封环;所述密封环包括与适配道固定连接的固定部,以及套接探头的抵接部。

6.根据权利要求5所述的一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是:所述固定部包括与所述适配道固定连接的两组固定环,以及设置在两组固定环之间的压缩弹簧。

7.根据权利要求5所述的一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是:所述抵接部包括依次套接所述探头的回弹弹簧、弹簧垫片、弹簧卡块、橡胶圈、以及胶圈卡块;

当固定部与抵接部接触时,插接底座挤压胶圈卡块,进而挤压橡胶圈、弹簧卡块、弹簧垫片和回弹弹簧与固定环抵接,当适配凸球与适配凹槽卡接后达到最佳密封位置。

8.根据权利要求5所述的一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是:所述插接底座上靠近适配凹槽端上开有预定角度的滑道;适配凸球卡接在适配壳体内,所述适配凸球与适配壳体卡接面设有压力弹簧,所述压力弹簧与所述适配凸球固定连接;所述适配凸球至少五分之三部分设置在适配壳体内;所述探头为可伸缩探头,所述探头内部设有伸缩杆。

9.根据权利要求1所述的一种感应式高温气固两相流流量测量仪,其特征是:所述嵌入式低功耗主机内设有数据采集卡;所述信号调理模块用于进行对探头接收到的信号进行原始信号的前置放大、隔离放大、低通滤波、再次放大;

所述嵌入式低功耗主机内设有计算模块,带电煤粉产生一定的电场,当带电煤粉粒子通过传感器上的金属感应探头时,在探头表面产生等量感应电荷,大量带电煤粉在探头处的移动,可以产生感应电流,感应电流的大小与流经探头的煤粉质量流量、粒子粒度直径有关,其近似函数关系为:

=++

其中,表示比例常数,表示质量流量,表示平均粒度直径,表示相关流速,表示感生系数,表示电流,表示温度修正函数;颗粒物介质的浓度检测是利用传感器感应交流电荷扰动量与颗粒物介质的浓度值成正相关性的关系,在运用测得的实时流速并对其进行修正后,便可以准确地测得两相流流体中颗粒物介质的相对浓度值,经现场标定后就可得到颗粒物介质浓度值的绝对值。

10.一种感应式高温气固两相流流量测量仪的测量方法,其特征是,包括:

步骤1、在被测管道上以互成120度角的方向开直径为20mm圆孔,安装传感器,三根探针成星形布置,此两根探针可保证检测可覆盖全部管道截面,以减少不稳定的煤粉流分布对检测结果的影响;由于传感器测量的是煤粉所带的静电信号,所以需要在管道上开孔,开孔位置选择在流场比较稳定的地方,建议开孔位置选择距离上一个管道弯折处4-6倍管径以上,距离下一个管道弯折处2-4倍管径以上处;

在被测管道上先沿着管道方向相隔5cm开两个直径为20mm圆孔,安装传感模块;再以相隔120度角的方向在管道同一截面上开4个同样的圆孔,用以安装传感模块,每根探头长度160mm,传感模块按120度分布,保证检测可覆盖全部管道截面,以减少不稳定的煤粉流分布对检测结果的影响,6个传感器输出两路信号;

步骤2、当传感器安装完成后,此时通过电缆进行将两路信号传输至信号调理模块中进行信号处理;

信号处理的过程为:原始小信号前置放大——信号的隔离放大——信号低通滤波(带通滤波)——信号再次放大——进入数据采集板送入嵌入式低功耗主机中对信号进行处理显示;

步骤3、带电煤粉产生一定的电场,当带电煤粉粒子通过传感器上的金属感应探头时,在探头表面产生等量感应电荷,大量带电煤粉在探头处的移动,可以产生感应电流,感应电流的大小与流经探头的煤粉质量流量、粒子粒度直径有关,其近似函数关系为:

=++

其中,表示比例常数,表示质量流量,表示平均粒度直径,表示相关流速,表示感生系数,表示电流,表示温度修正函数;颗粒物介质的浓度检测是利用传感器感应交流电荷扰动量与颗粒物介质的浓度值成正相关性的关系,在运用测得的实时流速并对其进行修正后,便可以准确地测得两相流流体中颗粒物介质的相对浓度值,经现场标定后就可得到颗粒物介质浓度值的绝对值;

步骤4、而当传感模块与管道需要进行密封时,此时通过密封机构进行对传感模块与管道需要进行密封,此时将适配部安装在气固两相流管道上,此时通过插接部进行插接适配部,通过适配凸球与适配凹槽卡接,进而使得适配部与插接部进行完成卡接,此时探头穿透适配道与气固两相流管道内部接触;

步骤5、而在适配凸球与适配凹槽卡接过程中,固定部与抵接部进行接触,由插接底座挤压胶圈卡块,进而挤压橡胶圈、弹簧卡块、弹簧垫片和回弹弹簧与固定环抵接,进而再进行挤压两组固定环,以及设置在两组固定环之间的压缩弹簧,由挤压橡胶圈、弹簧卡块、弹簧垫片和回弹弹簧与固定环和两组固定环以及设置在两组固定环之间的压缩弹簧完成挤压,进而完成密封;当适配凸球与适配凹槽卡接后达到最佳密封位置。

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