[其他]高炉喷吹煤粉单支管流量测量装置

说明书

高炉喷吹煤粉单支管流量测量装置，适用于高炉喷吹煤粉的单支管流量测量，也适用于类似系统的气固双流体的固体质量流量的在线测量。

目前国际上公知的气固双相流体的流量测量通常是双参数测量，必须同时检测出固体物料在输送管道中的占空浓度和速度，然后计算出流量。在气固双相流体的流动过程中，在线检测浓度和速度都是比较复杂的，因而流量在线测量比较困难并使装置成本昂贵。国外常用的有下面几种类型：1、直接检测正比于管道内流体质量的物理量，如利用正比于管道内质量的Coliabs力（哥氏力），目前存在的问题是（1）无法精确地区分固体质量流量与气体质量流量。（2）传感装置过于精密，维护使用比较复杂。2、使用电差方法的质量流量计，即在管道上安装一个扩张管，通过测量直和扩张管上的压力差，计算出固体质量比和气体流量率，从而计算出固体质量流量率。采用这种方法测量，用于检测气固双相流体的微差压变送器不易解决，特别是用于高浓度的情况下。3、通过分别测量浓度和速度来求出流量，典型的方法是静电容度化测浓度，用互相关方法测速度，这种方法物料水分变化影响很大，物料在管壁上粘附致使仪表零点飘移。

本发明的目的是提出一种适用于工业在线应用能直接测量出气固双相流体的固体粉料质量流量率的装置。

本发明是采用流量噪声为检测信号，测量气固双相流体固体粉料质量流量率。其基本原理如下：气固双相流体在输送管道中呈无规则的湍流状态，局部空间内的固体浓度中叠加有微小随机波动，这种浓度的波动称为流量噪声。流量噪声是气固双相流体在流动过程中必然发生的固有属性，它产生于输送气体压力的波动，固体下料的非均匀性，固体颗粒与管壁的碰撞与反射，固体颗粒之间碰撞等多种原因，直接提取的流量噪声含有上述多种原因造成的浓度波动，是一种随机信号，为保证噪声信号的平稳性，必须采取统计测量方法，提取流量噪声中频段较高的噪声信号。这部分流量噪声是由固体颗粒的碰撞与反射产生，与固体质量流量率存在单直线性关系。

在输送管道上安装一个电容传感器，气固双相流体通过传感器构成的电场空间，由于固体颗粒的存在改变了空间介电常数，使传感器的电容量相应于固体浓度产生变化，电容度化中所含的高频微小随机波动正比于流量噪声，变送器将电容噪声信号转换成供二次仪表处理的电压信号X（t），通过大量的动态在线测量试验证明当传感器变送器设计合理时，

E ［X2(t)］]]>＝lim 1/(T) ∫₀^TX²（t）dtαM（t）

式中M（t）为固体质量量流量率，因此只要对变送器输出信号进行线性整流和积分平均，即可测出固体质量流量率。

电容传感器它如图2所示主要是由两个半园型电极对拼构成，传感器必须能兼顾在煤粉导电时能正常工作，在煤粉绝缘时有足够灵敏度，因此采用在半边极片上加绝缘层的结构方式，另一个极片接地。

对电特性稳定的固体粉料（如烟煤、水泥、石灰、面粉…）根据该原理研制成的检测装置－经标定，即可使用。而对于无烟煤这种固体物料，其电特性往往随每批煤的品种不同而改变，只要在上述检测方法的基础上进行在线修正，以适应目前我国高炉喷吹无烟煤的特定对象。在线动态修正原理是采用时间重量计算出真实流量率，与在同一时间内的测量值进行比较，通过线性回归统计方法，确定出测量标定曲线的斜率A和截距B，然后加以修正，从而保证固体介质的电特性发生变化时，达到所应有的测量精度。

当煤粉通过电容传感器的空间电场时，（象图3所示）传感器的电容量发生变化，使振荡器A的振荡频率fo也产生相应的改变△f，经调节器C将频率变化转换成电压变化△V（t），然后分为两路，一路经低通滤波器D，取出相应于平均浓度起的电压信号△V（t），与一个固定参考电压V_s比较求差，然后经比较放大器E进行放大，产生出反馈控制电V_o加在变容二极管上，（F为电－电容转换，主要由变容二极管完成）使变容二极管的等效电容量发生变化，由于变容二极管也并加在振荡器A的振荡槽路中，因而补偿了由于平均