[發明專利]一種遠程還原爐流量監控系統

有效

• 申請號: 201610246749.3
• 申請日: 2016-04-19
• 公開（公告）號: CN105651350B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 劉立峰;芮立國
• 申請（專利權）人: 成都瑞途電子有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 楊春

1.一種遠程還原爐流量監控系統，包括管道子系統、超聲波檢測子系統、處理子系統，其中，所述超聲波檢測子系統被設置在所述管道子系統內部，且處理子系統用于從所述超聲波檢測子系統獲得向還原爐供氣的流量監控信息；

所述管道子系統包括第一供氣管道、第二供氣管道和第三供氣管道，所述第一供氣管道、第二供氣管道和第三供氣管道用于向還原爐提供氣體，其內徑均為r、長度均L，材質相同且彼此平行地設置；

所述超聲波檢測子系統包括N個第一超聲波檢測單元、2N個第二超聲波檢測單元和4N個第三超聲波檢測單元，N個第一超聲波檢測單元設置于所述第一供氣管道內，2N個第二超聲波檢測單元設置于第二供氣管道內，4N個第二超聲波檢測單元設置于所述第三供氣管道內，其中N為大于2的自然數；

所述處理子系統包括處理單元，所述處理單元根據所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元對所述氣體進行流量監控；

所述N個第一超聲波檢測單元以沿所述第一供氣管道長度方向延伸的直線方向、以間隔D_i設置，其中所述D_i滿足：D_i+1＝2×D_i，i＝1，2，…，N-1；

所述N個第二超聲波檢測單元以沿所述第二供氣管道長度方向延伸的第一直線方向、以間隔E_i設置，其中所述E_i滿足：E_i+1＝2×E_i，i＝1，2，…，N-1；另外N個第二超聲波檢測單元以沿所述第二供氣管道長度方向延伸的第二直線方向、以間隔E’_i設置，其中所述E’_i滿足：E’_i＝(1/2)×(E_i+E_i-1)，且所述第二直線方向與所述第一直線方向相對于第二供氣管道長度方向上的軸線呈90度，其中E₀＝0；

第1個到第N個第三超聲波檢測單元以沿所述第三供氣管道長度方向延伸的第一直線方向、以間隔F_i設置，其中所述F_i滿足：F_i+1＝2×F_i，i＝1，2，…，N-1；

第N+1到第2N個第三超聲波檢測單元以沿所述第三供氣管道長度方向延伸的第二直線方向、以間隔F’ _i設置，其中所述F’_i滿足：F’_i＝(1/2)×(F_i+F_i-1)，且所述第二直線方向與所述第一直線方向相對于第三供氣管道長度方向上的軸線呈90度，其中F₀＝0；

在經過所述第1個到第N個第三超聲波檢測單元以及所述第N+1到第2N個第三超聲波檢測單元的等距螺旋曲線上，設置分別到上述第三超聲波檢測單元沿該曲線等距離的位置的第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N個第三超聲波檢測單元以及第3N+1個第三超聲波檢測單元到第4N個第三超聲波檢測單元，其中第2N+1個第三超聲波檢測單元到第3N個超聲波檢測單元連線以及第3N+1個第三超聲波檢測單元到第4N個超聲波檢測單元連線均平行于所述第一直線方向和第二直線方向；

其特征在于，所述第一超聲波檢測單元的每一個均設置有第一超聲波傳感器、第一超聲波發射器、電源模塊以及無線通信模塊，且所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個均設置有第一超聲波傳感器、第一超聲波發射器、第二超聲波傳感器、第二超聲波發射器、電源模塊以及無線通信模塊；

所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的無線通信模塊和電源模塊位于其被安裝于的供氣管道外部；

所述第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的第一超聲波傳感器和第一超聲波發射器位于其被安裝于的供氣管道內部，且對于每一個第一超聲波檢測單元、每一個第二超聲波檢測單元或每一個第三超聲波檢測單元，第j個第一超聲波傳感器的朝向與和第j-1超聲波檢測單元的第一超聲波發射器的朝向呈90度角，其中j為大于2且小于第一超聲波檢測單元、第二超聲波檢測單元或第三超聲波檢測單元的數量的正整數；

所述第二超聲波檢測單元和第三超聲波檢測單元的每一個的第二超聲波傳感器和第二超聲波發射器位于其被安裝于的供氣管道外部，并記第二超聲波檢測單元中第1個到第N個為第一組第二超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個為第二組第二超聲波檢測單元；記第三超聲波檢測單元中第1個到第N個為第一組第三超聲波檢測單元，第N+1個到第2N個為第二組第三超聲波檢測單元，第2N+1個第三超聲波檢測單元中第1個到第3N個為第三組第三超聲波檢測單元，第3N+1個到第4N個為第四組第三超聲波檢測單元；

所述第二超聲波檢測單元的每一個和所述第三超聲波檢測單元的每一個的第二超聲波傳感器和第二超聲波發射器的朝向，使得：

在t時刻：第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第一組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發射器的連線與第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波發射器與第一組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲波傳感器的連線相互垂直；第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第三組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發射器的連線與第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波發射器與第三組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲波傳感器的連線相互垂直；

在2t時刻：第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第二組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發射器的連線與第一組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波發射器與第二組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲波傳感器的連線相互垂直；第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波傳感器與第四組第三超聲波檢測單元中的第k-1個的第二超聲波發射器的連線與第二組第二超聲波檢測單元中的第k個的第二超聲波發射器與第四組第三超聲波檢測單元中的第k+1個的第二超聲波傳感器的連線相互垂直，其中k為大于1且小于N的正整數；

所述處理單元用于在t時刻，通過時差法得到第一供氣管道中檢測得到的氣體流量其中v_m為第m個第一超聲波檢測單元通過時差法計算得到的流量；通過時差法得到第二供氣管道中第一組第二檢測單元檢測得到的氣體流量其中v_{m，第一組第二檢測單元}為第一組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過時差法得到第二供氣管道中第二組第二檢測單元檢測得到的氣體流量其中v_{m，第二組第二檢測單元}為第二組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過時差法得到第三供氣管道中第一組第三檢測單元檢測得到的氣體流量其中v_{m，第一組第三檢測單元}為第一組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過時差法得到第三供氣管道中第三組第三檢測單元檢測得到的氣體流量其中v_{m，第三組第三檢測單元}為第三組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；

所述處理單元用于在2t時刻，通過時差法得到第一供氣管道中檢測得到的氣體流量其中v'_m為第m個第一超聲波檢測單元通過時差法計算得到的流量；通過時差法得到第二供氣管道中第一組第二檢測單元檢測得到的氣體流量其中v'_{m，第一組第二檢測單元}為第一組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過時差法得到第二供氣管道中第二組第二檢測單元檢測得到的氣體流量其中v'_{m，第二組第二檢測單元}為第二組第二超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過時差法得到第三供氣管道中第二組第三檢測單元檢測得到的氣體流量其中v_{m，第二組第三檢測單元}為第二組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；通過時差法得到第三供氣管道中第四組第三檢測單元檢測得到的氣體流量其中v_{m，第四組第三檢測單元}為第四組第三超聲波檢測單元的第m個通過時差法計算得到的流量；

所述處理單元還用于確定氣體流量V：