[發明專利]用于確定多相介質的至少一種組分的體積分量的設備

有效

• 申請號: 201210163454.1
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102967608A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: C.貝爾
• 申請（專利權）人: 克洛納測量技術有限公司
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 杜荔南;李家麟

技術領域

本發明涉及一種基于發射到多相介質中的電磁有效信號的運行時間來確定多相介質的至少一種組分的體積分量的設備，具有至少一個用于將有效信號發射到多相介質中的發送設備、具有至少一個用于接收有效信號的接收設備和具有用于確定有效信號在發送設備與接收設備之間的運行時間的分析設備。此外，本發明還涉及一種用于運行用來確定多相介質的至少一種組分的體積分量的這種設備的方法。

背景技術

可以在技術工藝中出于完全不同的原因對由多種組分組成的多相介質的組分的體積分量而感興趣。例如在輸送多相介質時，一般情況下感興趣的是組成和從而所輸送的介質的密度，因為只有如此才能作出關于在工藝內當前的輸送程度如何或何種量在時間單位內以何種組成被輸送的陳述。這里示例性地要提及的是氣動輸送，該氣動輸送是散狀物料輸送的特定類型并且在氣動輸送的情況下，氣體（例如空氣或氮氣）被用作為輸送介質。而將要運輸的散狀物料稱為被輸送介質。通常，通過管或管道進行輸送，所述管或管道相對外部空間是密封的。特定的應用例如是輸送粉碎的煤，所述煤被用于對煤炭發電站或高爐的燃燒室進行送料。

在輸送多相介質時重要的工藝參量是被輸送介質的質量流，其中適用的是：

。

被輸送介質的體積流又通過

描述，其中v是被輸送介質的速度，A是輸送管的橫截面并且是被輸送介質的體積分量。

與以氣動方式輸送的散狀物料的所示例子無關地，從現有技術中已知：通過在測量技術上檢測電磁波在介質中的傳播速度來推斷出多相介質（例如兩相流體混合物）的體積分量，因為該傳播速度眾所周知地是與材料有關的，也即與介質的相對介電常數和相對磁導率有關：

。

如果多相介質的各個介質的磁特性可忽略，則電磁波的傳播速度近似地得出為。

已知的是，多相介質、尤其是氣體固體混合物的有效相對介電常數可以借助于適當的混合公式確定，其中每個混合公式的組成部分是各個所混合的介質的相對介電常數以及其占總體積的體積分量。如果電磁波在多相介質內的傳播速度在測量技術上被確定，則可以通過前述混合公式推斷出被輸送介質的體積分量，對此目前將不詳細地進行探討，在專業文獻（例如Sihvola,?A:?Mixing?Rules?with?complex?Dielectric?Coefficients,?Subsurface?Sensing?Technologies?and?Applications,?Vol.?1,?No.?4,?2000）中找到細節。

此外從現有技術中已知，為了確定兩相介質的成分的體積分量首先對電磁波的傳播速度進行空測量，其中輸送管的內部空間填充有已知介電常數的介質。于是通過與空測量相比傳播速度的變化可以作出關于多相介質的有效相對介電常數的陳述，該多相介質例如可以以兩相流體的形式存在。于是利用該信息可以計算被輸送介質的感興趣的體積分量。已知的是，借助于傳輸測量進行這樣的確定（Baer,?C.,?Musch,?T.,?Gerding,?M.:?Conceptual?Design?of?a?Procedure?for?Density?Monitoring?of?Pulverized?Fuels?in?Pneumatic?Conveying?Systems?with?Microwaves?(8-12?GHz),?Proceedings?of?the?6th?German?Microwave?Conference,?2011年3月14－16日,?達姆施塔特,?德國）。

在此情況下，給包含多相介質的體積施加由發送設備發射的有效信號，其中該有效信號經過多相介質并且最后再次利用接收設備接收。在發送設備與接收設備之間的運行路程的長度已知并且測量有效信號的運行時間的情況下，可以推斷出以有效信號形式存在的電磁波的傳播速度并且從而最后也推斷出多相介質的感興趣的組分的體積分量。利用網絡分析器可以在按實驗室的構造中獲得關于由多相介質所填充空間的傳遞特性的感興趣的信息，但是該解決方案在設備技術上是耗費的并且因此也是昂貴的。此外，這里存在以下問題：由發送設備發射到多相介質中的有效信號不僅在直接路程上通過介質到達接收設備，而且更確切地說干擾信號也被接收，所述干擾信號例如由在容納多相介質的容器或管的壁處的反射引起，使得對所接收的總信號內的原本感興趣的有效信號的識別造成困難。

發明內容