专利名称：气固两相流流量测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气固两相流流量测量装置。
背景技术：
管道是用于传输的常用设备，在很多情况下需要精确计算管道中用气力传输的颗粒物料(即气固两相流)的流量。例如，高炉喷吹煤粉是国际炼铁界普遍采用的一项重要技术，然而在对工业炉煤粉燃烧前测量浓度时，大多使用常规热工仪表对在线煤粉进行测量，以求换煤的耗量，或用电子秤对配套的中间罐或喷煤罐进行计量。为了测量管道中流动的粉末状和小块状的混合物的流量，已经有厂商提出了在管道内设置用于测量的极板，其上设置有多个电极，用于统计管道内物体的流速和浓度，但是，由于混合物的流速很快，混合物很可能会损坏管道内的测量装置，增加测量的成本和难度，因此，难以有效地测量管道内物体的流量。针对相关技术中无法有效测量管道内气固两相流的流量问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容针对相关技术中无法有效测量管道内气固两相流的流量的问题，本实用新型提出一种气固两相流流量测量装置，能够以简单、有效的方式测量管道内气固两相流的流量，节省测量的成本，改善测量效果。本实用新型的技术方案是这样实现的根据本实用新型的一个方面，提供了一种气固两相流流量测量装置，用于对管道内气固两相流的流量进行测量。根据本实用新型的气固两相流流量测量装置包括多个流速测量电极对，以预定间隔沿管道的延伸方向在管道的外壁设置，其中，每个流速测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的流速测量电极；至少一个浓度测量电极对，其中，每个浓度测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的浓度测量电极；流量计算处理器，连接至多个流速测量电极对和至少一个浓度测量电极对。其中，对于每个流速测量电极对，其中成对设置的流速测量电极中的一个流速测量电极为发射端电极，另一个流速测量电极为接收端电极。此外，对于每个浓度测量电极对，其中成对设置的浓度测量电极中的一个浓度测量电极为发射端电极，另一和浓度测量电极为接收端电极。此外，浓度测量电极对的每个电极的面积大于多个流速测量电极对中每个电极的面积。可选地，流速测量电极对的数量为4个。此外，对于多个流速测量电极对和至少一个浓度测量电极对中的每个电极对，安置这些电极对的这部分管道由非金属材料制成。根据本实用新型的另一方面，还提供了一种气固两相流流量测量方法。根据本实用新型的气固两相流流量测量方法包括流量计算处理器接收多个流速测量电极对上报的流量采样数据，并且接收由至少一个浓度测量电极对上报的浓度采样数据，其中，多个流速测量电极对以预定间隔沿管道的延伸方向在管道外壁设置，每个流速测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的流速测量电极，每个浓度测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的浓度测量电极；流量计算处理器根据浓度采样数据和流量采样数据确定管道内颗粒物料的流量。该方法可进一步包括流量计算处理器预先从所有流速测量电极对组成的集合中选择部分或全部流速测量电极对作为获得并上报流量采样数据的多个流速测量电极对。此外，流量采样数据包括多个流速测量电极对采样得到的管道内各个颗粒物料集合的分布情况以及各个颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间信息。其中，流量计算处理器根据浓度采样数据和流量采样数据确定管道内颗粒物料的流量包括流量计算处理器根据流量采样数据中同一颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间差以及多个流速测量电极对之间的间隔长度，确定管道内颗粒物料的流速，并根据流速和浓度采样数据表示的浓度确定管道内颗粒物料的流量。并且，流量计算处理器通过对多个流速测量电极对采样得到的管道内各个颗粒物料集合的分布情况之间的相似度，确定对应于同一颗粒物料集合的流量采样数据，并得到同一颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间差。此外，对于每个流速测量电极对，其中成对设置的流速测量电极中的一个流速测量电极为第一发射端电极，另一个流速测量电极为第一接收端电极，第一发射端电极用于向第一接收端电极发送预定电磁波信号，第一接收端通过接收并记录电磁波信号来得到流量采样数据；对于每个浓度测量电极对，其中成对设置的浓度测量电极中的一个浓度测量电极为第二发射端电极，另一和浓度测量电极为第二接收端电极，第二发射端电极用于向第二接收端电极发送预定电磁波信号，第二接收端通过接收并记录电磁波信号来得到浓度采样数据。本实用新型通过在管道的两侧设置电极，相对的两个电极组成电极对，从而在管道外完成管道内气固两相流流量的测量，避免管道内流动的物体损坏测量设备，能够以简单、有效的方式测量管道内气固两相流的流量，节省测量的成本，改善测量效果。
图1是根据本实用新型实施例的流量测量装置中的电极对设置在管道两侧的示意图；图2是根据本实用新型实施例的流量测量装置设置于管道的结构图；图3是根据本实用新型实施例的流量测量方法的流程图。
具体实施方式
根据本实用新型的实施例，提供了一种气固两相流流量测量装置。[0028]如图1所示，根据本实用新型实施例的气固两相流流量测量装置包括管道16 ；4个流速测量电极对12至15，以预定间隔沿管道16的延伸方向在管道的外壁设置，其中，每个流速测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的流速测量电极，也就是说，一个流速测量电极对包括两个电极，一个电极设置在管道16的一侧，另一个电极设置在管道16的另一侧，而非位于管道16的空腔内；可选地，流速测量电极对的数量也可以是2个、3个或者多于4个；浓度测量电极对11，其中，每个浓度测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的浓度测量电极，也就是说，一个浓度测量电极对包括两个电极，一个电极设置在管道16的一侧，另一个电极设置在管道16的另一侧，而非位于管道空腔内；可选地，浓度测量电极对的数量可以是多个，如果需要设置多个浓度测量电极对，则其他的浓度测量电极对的电极也可以采用类似的方式设置在管道16的两侧，本文不再详细描述；流量计算处理器(未在图1中示出)，连接至多个流速测量电极对和至少一个浓度测量电极对。其中，对于每个流速测量电极对(电极对12至15中的每一个)，其中成对设置的流速测量电极中的一个流速测量电极为发射端电极，另一个流速测量电极为接收端电极。 类似地，对于每个浓度测量电极对，其中成对设置的浓度测量电极中的一个浓度测量电极为发射端电极，另一和浓度测量电极为接收端电极。具体地，对于每个流速测量电极对，其中成对设置的流速测量电极中的一个流速测量电极为第一发射端电极，另一个流速测量电极为第一接收端电极，第一发射端电极用于向第一接收端电极发送预定电磁波信号，第一接收端通过接收并记录电磁波信号来得到流量采样数据。当内管内有物体(例如，气固两相流)流过时，必然会对发射的电磁波造成扰动及衰减，从而使另一电极(极板)产生信号变化。对于每个浓度测量电极对，其中成对设置的浓度测量电极中的一个浓度测量电极为第二发射端电极，另一和浓度测量电极为第二接收端电极，第二发射端电极用于向第二接收端电极发送预定电磁波信号，第二接收端通过接收并记录电磁波信号来得到浓度采样数据此外，浓度测量电极对的每个电极的面积大于多个流速测量电极对中每个电极的面积。并且，对于多个流速测量电极对和至少一个浓度测量电极对中的每个电极对，设置这些电极对的这部分管道由非金属材料制成，也就是说，多个流速测量电极对和至少一个浓度测量电极对在管道的延伸方向上排列，而设置这些电极对的管道部分是非金属管段，从而保证电极能够进行测量。可选地，该部分管段由非金属材料(例如，可以是高强度、 低阻力的塑料材料)制成。此外，设置上述电极对的非金属管外需要嵌套金属外管作为保护。只要保证相对的两个电极之间没有金属管壁等金属阻挡物即可。图2示出了根据本实用新型实施例的流量测量装置。其中，管道1中设置有内管4， 在内管4的管壁外两侧，可以设置上述的流量测量电极和浓度测量电极(图2中未示出)， 法兰2与外管(金属保护管)连接，流量计算处理器3可以设置在内管4的上方，与流量测量电极和浓度测量电极连接。根据本实用新型的另一实施例，还提供了一种流量测量方法。如图3所示，根据本实用新型实施例的气固两相流流量测量方法包括步骤S301，流量计算处理器接收多个流速测量电极对上报的流量采样数据，并且接收由至少一个浓度测量电极对上报的浓度采样数据，其中，多个流速测量电极对以预定间隔沿管道的延伸方向在管壁外设置，每个流速测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的流速测量电极，每个浓度测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的浓度测量电极；步骤S303，流量计算处理器根据浓度采样数据和流量采样数据确定管道内颗粒物料的流量。其中，该方法可进一步包括流量计算处理器预先从所有流速测量电极对组成的集合中选择部分或全部流速测量电极对作为获得并上报流量采样数据的多个流速测量电极对。具体地，流量采样数据包括多个流速测量电极对采样得到的管道内各个颗粒物料集合的分布情况以及各个颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间信息。并且，在流量计算处理器根据浓度采样数据和流量采样数据确定管道内颗粒物料的流量时，流量计算处理器根据流量采样数据中同一颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间差以及多个流速测量电极对之间的间隔长度，确定管道内颗粒物料的流速，并根据流速和浓度采样数据表示的浓度确定管道内颗粒物料的流量。其中，流量计算处理器通过对多个流速测量电极对采样得到的管道内各个颗粒物料集合的分布情况之间的相似度，确定对应于同一颗粒物料集合的流量采样数据，并得到同一颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间差。也就是说，测量流速的原理是根据某一粒子团经过每一组电极的时间差计算出粒子流的速度。如图1所示的装置，设置了 4组流速测点(4对流速测量电极)是为了能够适应流速变化很大的不同工况。即在流速不高的工况时，使用相邻最近的两组电极；在流速很高时，采用相邻最远的两组电极。当然，也可以采用更多组的电极，具体的电极选择方式也可以根据实际情况而灵活配置。其中，对于每个流速测量电极对，其中成对设置的流速测量电极中的一个流速测量电极为第一发射端电极，另一个流速测量电极为第一接收端电极，第一发射端电极用于向第一接收端电极发送预定电磁波信号，第一接收端通过接收并记录电磁波信号来得到流量采样数据；对于每个浓度测量电极对，其中成对设置的浓度测量电极中的一个浓度测量电极为第二发射端电极，另一和浓度测量电极为第二接收端电极，第二发射端电极用于向第二接收端电极发送预定电磁波信号，第二接收端通过接收并记录电磁波信号来得到浓度采样数据。借助于上述方案，本实用新型的流量测量方案能够针对气固两相流实现流量的测量，能够适用于高流速的场景并实现高精度的测量，且实现方式简单，成本较低。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型
6的保护范围之内。
权利要求1.一种气固两相流流量测量装置，用于对管道内气固两相流的流量进行测量，其特征在于，包括多个流速测量电极对，沿所述管道的延伸方向在所述管道的外壁设置，其中，每个流速测量电极对均包括成对设置并且位于所述管道外壁两侧的流速测量电极；至少一个浓度测量电极对，其中，每个浓度测量电极对均包括成对设置并且位于所述管道外壁两侧的浓度测量电极；流量计算处理器，连接至所述多个流速测量电极对和所述至少一个浓度测量电极对。
2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，对于所述每个流速测量电极对， 其中成对设置的流速测量电极中的一个流速测量电极为发射端电极，另一个流速测量电极为接收端电极。
3.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，对于每个所述浓度测量电极对， 其中成对设置的浓度测量电极中的一个浓度测量电极为发射端电极，另一和浓度测量电极为接收端电极。
4.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述浓度测量电极对的每个电极的面积大于所述多个流速测量电极对中每个电极的面积。
5.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，所述流速测量电极对的数量为4个。
6.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，对于所述多个流速测量电极对和所述至少一个浓度测量电极对中的每个电极对，安置这些电极对的这部分管道由非金属材料制成。
专利摘要本实用新型公开了一种气固两相流流量测量装置，其中，该装置包括多个流速测量电极对，以预定间隔沿管道的延伸方向在管道的外壁设置，其中，每个流速测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的流速测量电极；至少一个浓度测量电极对，其中，每个浓度测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的浓度测量电极；流量计算处理器，连接至多个流速测量电极对和至少一个浓度测量电极对。本实用新型通过在管道的两侧设置电极，相对的两个电极组成电极对，从而在管道外完成管道内气固两相流流量的测量，避免管道内流动的物体损坏测量设备，能够以简单、有效的方式测量管道内气固两相流的流量，节省测量的成本，改善测量效果。
文档编号G01F1/56GK202221322SQ20112025553
公开日2012年5月16日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者李及成, 李晓华, 章社砥 申请人:青岛科联环保仪器有限公司
专业数控铣床产品供应商
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