[发明专利]一种还原炉流量监控装置

摘要

为了避免现有技术中存在的上述不足之处，使气体流量测量较为容易地实施，本发明提供了一种还原炉流量监控装置，用于对某种供给还原炉的气体进行流量监控，包括：N个第一超声波检测单元、2N个第二超声波检测单元、4N个第三超声波检测单元、第一供气管道、第二供气管道、第三供气管道和处理单元。本发明以低成本实现了大量程比的还原炉运送气体的流量监控，并利用管道内和管道间的流量互补方式实现了流量监控精度的提高。超声波流量检测天然地具有大量程比，因此相对现有技术而言不但降低了管道铺设成本，更适用于更大范围两成比变化的工业生产应用。

主权项

1.一种还原炉流量监控装置，用于对某种供给还原炉的气体进行流量监控，包括：N个第一超声波检测单元、2N个第二超声波检测单元、4N个第三超声波检测单元、第一供气管道、第二供气管道、第三供气管道和处理单元，其中所述第一供气管道、第二供气管道和第三供气管道用于向还原炉提供气体，其内径均为r、长度均L，材质相同且彼此平行地设置；N个第一超声波检测单元设置于所述第一供气管道内，2N个第二超声波检测单元设置于第二供气管道内，4N个第二超声波检测单元设置于所述第三供气管道内，其中N为大于2的自然数；所述处理单元根据所述第一超声波检测单元、第二超声波检测单元和第三超声波检测单元对所述气体进行流量监控；所述N个第一超声波检测单元以沿所述第一供气管道长度方向延伸的直线方向、以间隔Di设置，其中所述Di满足：Di+1＝2×Di，i＝1，2，…，N‑1；所述N个第二超声波检测单元以沿所述第二供气管道长度方向延伸的第一直线方向、以间隔Ei设置，其中所述Ei满足：Ei+1＝2×Ei，i＝1，2，…，N‑1；另外N个第二超声波检测单元以沿所述第二供气管道长度方向延伸的第二直线方向、以间隔E’ i设置，其中所述E’i满足：E’i＝(1/2)×(Ei+Ei‑1)，且所述第二直线方向与所述第一直线方向相对于第二供气管道长度方向上的轴线呈90度，其中E0＝0；第1个到第N个第三超声波检测单元以沿所述第三供气管道长度方向延伸的第一直线方向、以间隔Fi设置，其中所述Fi满足：Fi+1＝2×Fi，i＝1，2，…，N‑1；第N+1到第2N个第三超声波检测单元以沿所述第三供气管道长度方向延伸的第二直线方向、以间隔F’ i设置，其中所述F’i满足：F’i＝(1/2)×(Fi+Fi‑1)，且所述第二直线方向与所述第一直线方向相对于第三供气管道长度方向上的轴线呈90度，其中F0＝0；第2N+1个第三超声波检测单元到第3N个第三超声波检测单元以及第3N+1个第三超声波检测单元到第4N个第三超声波检测单元被设置在经过所述第1个到第N个第三超声波检测单元以及所述第N+1到第2N个第三超声波检测单元的等距螺旋曲线上且被设置于分别到上述第三超声波检测单元沿该曲线等距离的位置，其中第2N+1个第三超声波检测单元到第3N个超声波检测单元连线以及第3N+1个第三超声波检测单元到第4N个超声波检测单元连线均平行于所述第一直线方向和第二直线方向；其特征在于，所述第一超声波检测单元的每一个均设置有第一超声波传感器、第一超声波发射器、电源模块以及无线通信模块，且所述第二超声波检测单元和第三超声波检测单元的每一个均设置有第一超声波传感器、第一超声波发射器、第二超声波传感器、第二超声波发射器、电源模块以及无线通信模块；所述第一超声波检测单元、第二超声波检测单元和第三超声波检测单元的每一个的无线通信模块和电源模块位于其被安装于的供气管道外部；所述第一超声波检测单元、第二超声波检测单元和第三超声波检测单元的每一个的第一超声波传感器和第一超声波发射器位于其被安装于的供气管道内部，且对于每一个第一超声波检测单元、每一个第二超声波检测单元或每一个第三超声波检测单元，第j个第一超声波传感器的朝向与和第j‑1超声波检测单元的第一超声波发射器的朝向呈90度角，其中j为大于2且小于第一超声波检测单元、第二超声波检测单元或第三超声波检测单元的数量的正整数；所述第二超声波检测单元和第三超声波检测单元的每一个的第二超声波传感器和第二超声波发射器位于其被安装于的供气管道外部，并记第二超声波检测单元中第1个到第N个为第一组第二超声波检测单元，第N+1个到第2N个为第二组第二超声波检测单元；记第三超声波检测单元中第1个到第N个为第一组第三超声波检测单元，第N+1个到第2N个为第二组第三超声波检测单元，第2N+1个第三超声波检测单元中第1个到第3N个为第三组第三超声波检测单元，第3N+1个到第4N个为第四组第三超声波检测单元；所述第二超声波检测单元的每一个和所述第三超声波检测单元的每一个的第二超声波传感器和第二超声波发射器的朝向，使得：在t时刻：第一组第二超声波检测单元中的第k个的第二超声波传感器与第一组第三超声波检测单元中的第k‑1个的第二超声波发射器的连线与第一组第二超声波检测单元中的第k个的第二超声波发射器与第一组第三超声波检测单元中的第k+1个的第二超声波传感器的连线相互垂直；第二组第二超声波检测单元中的第k个的第二超声波传感器与第三组第三超声波检测单元中的第k‑1个的第二超声波发射器的连线与第二组第二超声波检测单元中的第k个的第二超声波发射器与第三组第三超声波检测单元中的第k+1个的第二超声波传感器的连线相互垂直；在2t时刻：第一组第二超声波检测单元中的第k个的第二超声波传感器与第二组第三超声波检测单元中的第k‑1个的第二超声波发射器的连线与第一组第二超声波检测单元中的第k个的第二超声波发射器与第二组第三超声波检测单元中的第k+1个的第二超声波传感器的连线相互垂直；第二组第二超声波检测单元中的第k个的第二超声波传感器与第四组第三超声波检测单元中的第k‑1个的第二超声波发射器的连线与第二组第二超声波检测单元中的第k个的第二超声波发射器与第四组第三超声波检测单元中的第k+1个的第二超声波传感器的连线相互垂直，其中k为大于1且小于N的正整数；所述处理单元用于在t时刻，通过时差法得到第一供气管道中检测得到的气体流量其中v_m为第m个第一超声波检测单元通过时差法计算得到的流量；通过时差法得到第二供气管道中第一组第二检测单元检测得到的气体流量其中v_{m，第一组第二检测单元}为第一组第二超声波检测单元的第m个通过时差法计算得到的流量；通过时差法得到第二供气管道中第二组第二检测单元检测得到的气体流量其中v_{m，第二组第二检测单元}为第二组第二超声波检测单元的第m个通过时差法计算得到的流量；通过时差法得到第三供气管道中第一组第三检测单元检测得到的气体流量其中v_{m，第一组第三检测单元}为第一组第三超声波检测单元的第m个通过时差法计算得到的流量；通过时差法得到第三供气管道中第三组第三检测单元检测得到的气体流量其中v_{m，第三组第三检测单元}为第三组第三超声波检测单元的第m个通过时差法计算得到的流量；所述处理单元用于在2t时刻，通过时差法得到第一供气管道中检测得到的气体流量其中v'_m为第m个第一超声波检测单元通过时差法计算得到的流量；通过时差法得到第二供气管道中第一组第二检测单元检测得到的气体流量其中v'_{m，第一组第二检测单元}为第一组第二超声波检测单元的第m个通过时差法计算得到的流量；通过时差法得到第二供气管道中第二组第二检测单元检测得到的气体流量其中v'_{m，第二组第二检测单元}为第二组第二超声波检测单元的第m个通过时差法计算得到的流量；通过时差法得到第三供气管道中第二组第三检测单元检测得到的气体流量其中v_{m，第二组第三检测单元}为第二组第三超声波检测单元的第m个通过时差法计算得到的流量；通过时差法得到第三供气管道中第四组第三检测单元检测得到的气体流量其中v_{m，第四组第三检测单元}为第四组第三超声波检测单元的第m个通过时差法计算得到的流量；所述处理单元还用于确定气体流量V：