[發(fā)明專利]用于確定兩相流負載的微波測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780067822.3
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN109906369B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 漢斯·格奧爾格·康拉茲;克里斯蒂安·迪普涅;塞奧佐羅斯·緹弗緹蒂斯
• 申請（專利權(quán)）人: 普美康過程測量控制有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G01F1/66;G01F1/74
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

本發(fā)明涉及一種微波測量裝置，用于在管或通道系統(tǒng)中確定具有小的和極小的固體和/或液體顆粒的氣態(tài)載體介質(zhì)的兩相流的負載。為此，微波，優(yōu)選地具有波導(dǎo)基波頻率的0.95和1.05倍之間的頻率，被耦合到管或通道系統(tǒng)(1)的導(dǎo)電區(qū)段中，所述區(qū)段由場桿(4、4')限定并且由此用作共振器，并且由于具有固體和/或液體顆粒的載體介質(zhì)的載荷確定共振器的共振頻率的偏移。為了抑制由在管或通道系統(tǒng)(1)中反射、衍射和/或疊加的微波引起的干擾，提供了分配給每個場桿(4、4')的兩個輔助場桿(分別為6、7和6'、7')。與波導(dǎo)基波的波長相比，輔助場桿(分別為6、7和6'、7')布置在與相關(guān)的場桿(4、4')相距一小段距離，并且和兩個輔助場桿(6、7和6'、7'分別)分別相對于場桿(4、4')以α＝+45°±10°和/或α＝?45°±10°和/或α＝+135°±10°和/或α＝?135°±10°的角度布置，其中分配給場桿(4、4')的兩個輔助場桿(分別為6、7和6'、7')形成90°±20°的角度。根據(jù)本發(fā)明的解決方案的特殊優(yōu)點在于簡單且節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)，即使在復(fù)雜的空間條件下，也可以將測量裝置集成到現(xiàn)有的管或通道系統(tǒng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微波測量裝置，用于在管或通道系統(tǒng)中確定具有小的和非常小的固體和/或液體顆粒的氣態(tài)載體介質(zhì)的兩相流負載。本發(fā)明的一個優(yōu)選應(yīng)用領(lǐng)域是確定在大體積氣動固體運送系統(tǒng)中具有固體顆粒的氣流的負載，例如，在燃煤電廠的管或通道系統(tǒng)中負載帶有粉煤的氣流的負載。

背景技術(shù)

已知借助于微波確定在管或通道系統(tǒng)中具有氣態(tài)載體介質(zhì)的兩相流的顆粒負載。為此目的，在相當(dāng)多的已知解決方案中，將預(yù)定頻率或預(yù)定頻率范圍的微波耦合到作為測量區(qū)段準(zhǔn)備的管或通道系統(tǒng)的導(dǎo)電區(qū)段中，并且在測量區(qū)段的末尾評估,例如頻率，的微波的參數(shù)的改變。優(yōu)選地，由此使用波導(dǎo)基波的頻率或波導(dǎo)基波周圍的頻率范圍，以避免不必要地使評估復(fù)雜化和/或使干擾最小化。因此，耦合微波的預(yù)定頻率或預(yù)定頻率范圍取決于測量區(qū)段的幾何尺寸。

該測量基于物理原理，即載有固體顆粒的氣態(tài)載體介質(zhì)的介電常數(shù)取決于氣態(tài)載體介質(zhì)中夾帶和微波所經(jīng)歷的固體顆粒的數(shù)量，取決于他們在其中傳播的介質(zhì)的介電常數(shù)，例如，它們的共振頻率、它們的振幅、和它們的相位的參數(shù)的變化。

例如，DE 44 26280 A1公開了一種用于確定具有固體的氣流的負載的方法，特別是用于在燃煤發(fā)電廠中控制具有粉煤的鍋爐的燃燒，其中氣流中的固體含量是從沿著攜帶氣流的測量區(qū)段吸收電磁波推斷出。

DE 33 17 215 A1公開了一種定量確定樣品顆粒的方法，其中將樣品顆粒引入由微波發(fā)生器產(chǎn)生的電磁場中，其中至少測量電磁場參數(shù)的變化并且從測量的變化推斷出樣品顆粒的數(shù)量。

由于對干擾的高敏感性和低測量精度，上述解決方案僅發(fā)現(xiàn)很少的實際應(yīng)用。對干擾的高敏感性和低測量精度是由源自在管或通道系統(tǒng)中反射并且滲透到測量區(qū)段的微波的干擾引起的。特別是通過小負載，耦合的微波在如在波導(dǎo)的管或通道系統(tǒng)中長距離傳導(dǎo)并且在收縮部、分支、彎曲部、或末端處反射和/或衍射。因此，來回運行的波被疊加，從而導(dǎo)致難以評估測量信號或測量結(jié)果的顯著失真。

為了避免這種干擾，已經(jīng)開發(fā)出采用具有特定幾何形狀的微波共振器的解決方案。例如，EP 0 669 522 A2描述了一種用于測量粉末-氣體混合物中的粉末質(zhì)量流量的裝置和方法，其中微波共振器附接在輸送管線的外側(cè)或圍繞運送管線作為空腔共振器。當(dāng)空腔共振器從外側(cè)附接到輸送管線時，僅在粉末-氣體混合物的部分流動中進行測量。當(dāng)通常是大體積輸送管線的情況時，粉末-氣體混合物的不同顆粒負載發(fā)生在輸送管線的橫截面上，并且可以在一定程度上預(yù)期增加的顆粒濃度的鏈，僅在粉末-氣體混合物的部分流動中進行測量可能存在嚴(yán)重缺陷。利用圍繞運送管線的空腔來防止這種測量誤差。但是，相應(yīng)的共振器與相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性相關(guān)聯(lián)，這也可能需要運送管線本身中的干預(yù)，并且因此由于空間有限，在大容量輸送管線中實際上不可行。因此，所描述的解決方案限于僅具有相對低流速的應(yīng)用，諸如在粉末涂覆設(shè)備中。