[发明专利]含尘气流流量和浓度的在线监测方法及装置

摘要

一种含尘气流流量和浓度的在线监测方法及装置，通过标定和理论计算，采用探针动压和管道阻力配合计算出含尘气流的流量和浓度，探针具有防堵和防磨措施，测量管道阻力的静压测量装置也具有防堵措施，保证测量的准确可靠。本方法具有适用范围广，测量设备简单运行可靠性高，没有转动、活动部件、不易损坏，不增加额外的管道阻力，不受粉尘成分变化的影响，测量精度较高等优点。

主权项

1.一种含尘气流流量和浓度的在线监测方法，其步骤如下：1)在纯气体状态下，采用常规标准测风元件——皮托管根据等截面法测量管道内的气流平均动压Δpd，同时用探针测量管道内控制点的差压Δp0，对探针(1)进行标定，得到探针的流量标定系数kkb为：$k_{\mathrm{kd}}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Delta p}}_d}{{\mathrm{\Delta p}}_0}}$ 2)在纯气体状态下，测量被测管段的各段管道的阻力，根据管道阻力特性公式计算得到被测管段的摩擦阻力系数λ0和管段内节流元件和弯头的局部阻力系数ξ0；3)根据管道特性选取含粉状态下摩擦阻力修正系数kλ和局部阻力修正系数kξ，由下式计算得到管道阻力的浓度修正系数k：$k=\frac{k_{\lambda }{{\lambda }_0}_D^L+{\xi }_0{k}_{\xi }}{{{\lambda }_0}_D^L+{\xi }_0}$ 4)探针的流量标定系数kkb、管道阻力的浓度修正系数k均预置在计算机(6)的测量计算程序中，将测量探针(1)插入带粉尘的管道中，迎向气流的一支测量气流的全压，背向气流的一支测量气流的背压，得到输出差压Δp1和两个静压测点(2)输出的管道阻力差压Δp2，并由静压测点(2-2)得到管道内的静压ps，通过热电偶(3)得到管道内的温度t；5)通过选取大气压力pa，根据测量得到的静压ps和温度t由气流密度公式计算得到管道内的气流密度ρ为：$\rho =1.293\times \frac{273}{273+t}\times \frac{p_a+p_s}{101325}---\mathrm{kg}/m^3$ 6)通过探针差压Δp1由探针差压公式$\Delta p_1=\frac{1}{2k_{\mathrm{kb}}^2}\rho w^2(1+k_{\mu }\times \mu )$ 计算出浓度为0时的风速w1，其中kμ为探针差压浓度修正系数：$w_1=k_{\mathrm{kb}}\sqrt{\frac{2\Delta p_1}{\rho (1+k_{\mu }\times \mu )}}$ 7)根据管道的阻力特性由管道阻力特性公式计算出浓度为0时，在风速为w1的情况下纯气体状态时的管道阻力差压ΔP20为：$\Delta p_2^0=\frac{1}{2}\rho w^2({\lambda }_0\frac{L}{D}+{\xi }_0)$ 则阻力比$R=\Delta P_2/\Delta P_2^0,$ 通过公式R＝1+kμ计算得到浓度μ1为：${\mu }_1=\frac{R-1}{k}$ 8)将求出的浓度值μ1代入探针差压式$\Delta P_1=\frac{1}{2}{k}_{\mathrm{kb}}\rho w^2(1+k_{\mu }\times \mu ),$ 求出该浓度下的气流速度w2，使用本步骤得到的风速w2重复进行上述计算，得到了第二次计算的浓度值μ2，将得到的速度w2、浓度值μ2 与上次的计算速度w1、浓度值μ1比较，如果误差小于0.5％，计算机认为已经得到了准确的气流速度和粉尘浓度，否则重复步骤7、8直至两次计算出的速度、浓度误差小于0.5％；9)通过计算机(6)内的在线监测程序实时显示测量结果，并可通过该程序查询历史记录。