[实用新型]两相流固相浓度检测仪

说明书

本实用新型是一种用于测量气固两相流中固相浓度的仪器，属于热工测量技术领域。

气固两相流动广泛存在于工业生产的许多领域，如火电厂锅炉的煤粉输送及喷吹系统、水泥厂水泥粉料的输送系统等等。现有能连续计量的测试方法主要有两类：一类是光学测试方法，它仅适用于固相浓度非常低的稀相系统；另一类是电学测试方法，它适用于固相浓度高的场合。对于煤粉喷吹系统，由于其固相浓度既不高又不太低，故上述光学法和已有的电学法都无法测量其固相浓度。

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能适用于煤粉喷吹系统中固相浓度测量的仪器。

本实用新型采用电学测试方法中的电容测量基本原理，再采用具有补偿特性的测量振荡电路，从而提高测量灵敏度和稳定性，以便能适用于煤粉喷吹系统中固相浓度的测量。本实用新型可由传感器、振荡器、解调器和频率—电压(F-V)转换器组成，其特点是振荡器采用具有补偿特性的振荡电路，由测量振荡器、补偿振荡器和混频器构成，传感器的输出端接测量振荡器的振荡回路，两个振荡器的输出端接混频器的两个对称输入端，混频器的输出端通过解调器与F-V转换器的输入端连接。测量振荡器和补偿振荡器发出的电磁波经混频器混频后，得到一个差频信号，它经过解调器滤去高频成分，再经过F-V转换器变成电压信号输出。

本实用新型与现有技术相比，具有灵敏度和稳定性好等特点，可以适用于煤粉喷吹系统的固相浓度较低的气固二相流的测量。由于两个振荡器的特性相同，当传感器未放入气固两相流场时，两个振荡器发出相同频率的电磁波，混频器无差频电磁波输出，故振荡器内部由各种不稳定因素引起的频率漂移相互抵消。当传感器进入测量的气固两相流场时，混频器输出差频信号Δf，该信号仅仅取决于被测量空间中固相浓度的变化，因此测量稳定性好。由于混频器输出的差频信号与振荡器的固有频率无关，故输出电压的相对变化率大，即灵敏度高。

图1为本实用新型的方框结构示意图；图2为传感器结构示意图；图3为实施方案的电路原理图。

本实用新型可采用附图所示的方案实现。图1中的传感器1可采用图2所示的结构，其他电路可采用图3所示的方案。传感器1采用低损耗、高稳定和对被测流场干扰小的结构，其电容量可为10～20PF，可由高频陶瓷管、铜管、钢丝和绝缘胶木构成，高频陶瓷管12、连接铜管13、测量铜管14和钢丝16之间采用同轴结构，钢丝16为轴心，绝缘胶木11和15既起固定作用又起密封作用，其中11与连接铜管13相连，15与测量铜管14相连，连接铜管13与测量铜管14连接；17为测量敏感区，钢丝16可以选用Φ1mm的不锈钢针。为了降低损耗和减小对被测流场的干扰，高频陶瓷管12与连接铜管13的直径之比可以为1∶6～8，绝缘胶木采用玻璃纤维胶木块。测量振荡器2和补偿振荡器3要求各项性能相同，所用元件需经筛选，以便能一一对应。特别是振荡回路的元件，应尽可能保证高性能，例如与传感器电容C1对称的电容C2采用温度系数低的云母电容，振荡管T1和T2采用高输入阻抗的场效应管，振荡线圈L1和L′1采用高频瓷为骨架的无磁芯线圈。测量振荡器2和补偿振荡器3均可采用改进的电容三点式振荡电路，混频器4可采用现有的对称输入型混频电路，解调器5可采用脉冲型滤波电路，F-V转换器6可采用现有的常规电路。混频器4的输出端与解调器5的输入端之间采用同轴电缆S连接，为使同轴电缆能同时传递直流电和交流测量信号，在混频器的输出端与同轴电缆S之间串接电容C3、在混频器电源与同轴电缆S之间串接电感L3，在同轴电缆S与解调器输入端之间接有电容C4和电感L4，分别起隔离交流信号与隔离直流信号的作用，从而让供电电源与部分信号转换电路(解调器、F-V转换器)都能远离测试现场，使测量与信号处理更为便利。