[發明專利]一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀及其測量方法

在審

• 申請號: 202011084495.2
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112325956A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 李亞軍;章小祥;楊瑾;王恒山;高慶豐
• 申請（專利權）人: 南京中宇自動化有限公司
• 主分類號: G01F1/86
• 分類號: G01F1/86
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 竇賢宇

1.一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是，包括：

插接于氣固兩相流管道的傳感模塊，以及與所述傳感模塊連接的分析單元；

所述傳感模塊由距離為200mm的二個傳感器組成；

所述傳感器包括插接于所述氣固兩相流管道的探頭，以及與所述探頭連接的傳感器底座；所述傳感器底座內設有與所述探頭連接的靜電感應片，以及與所述靜電感應連接的放大器；

所述二個傳感器中的放大器通過電纜連接；

所述電纜接通分析單元；

所述分析單元包括與電纜接通信號調理模塊，以及與所述信號調理模塊連接的嵌入式低功耗主機。

2.根據權利要求1所述的一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是：所述氣固兩相流管道與所述傳感模塊接觸部設有密封機構；

所述密封機構包括安裝在所述氣固兩相流管道上的適配部，以及插接與所述適配部且與所述探頭固定連接的插接部。

3.根據權利要求2所述的一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是：所述適配部固定安裝在所述氣固兩相流管道上的適配殼體，設置在所述適配殼體內的適配道，以及設置在所述適配道端部的適配凸球。

4.根據權利要求2所述的一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是：所述插接部包括與所述探頭固定連接的插接底座，所述插接底座上開有與適配凸球適配的適配凹槽；

當插接部與適配部接觸工作時，適配凸球與適配凹槽卡接適配時，探頭穿透適配道與氣固兩相流管道內部接觸。

5.根據權利要求2所述的一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是：所述適配部與所述插接部接觸處設有密封環；所述密封環包括與適配道固定連接的固定部，以及套接探頭的抵接部。

6.根據權利要求5所述的一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是：所述固定部包括與所述適配道固定連接的兩組固定環，以及設置在兩組固定環之間的壓縮彈簧。

7.根據權利要求5所述的一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是：所述抵接部包括依次套接所述探頭的回彈彈簧、彈簧墊片、彈簧卡塊、橡膠圈、以及膠圈卡塊；

當固定部與抵接部接觸時，插接底座擠壓膠圈卡塊，進而擠壓橡膠圈、彈簧卡塊、彈簧墊片和回彈彈簧與固定環抵接，當適配凸球與適配凹槽卡接后達到最佳密封位置。

8.根據權利要求5所述的一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是：所述插接底座上靠近適配凹槽端上開有預定角度的滑道；適配凸球卡接在適配殼體內，所述適配凸球與適配殼體卡接面設有壓力彈簧，所述壓力彈簧與所述適配凸球固定連接；所述適配凸球至少五分之三部分設置在適配殼體內；所述探頭為可伸縮探頭，所述探頭內部設有伸縮桿。

9.根據權利要求1所述的一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀，其特征是：所述嵌入式低功耗主機內設有數據采集卡；所述信號調理模塊用于進行對探頭接收到的信號進行原始信號的前置放大、隔離放大、低通濾波、再次放大；

所述嵌入式低功耗主機內設有計算模塊，帶電煤粉產生一定的電場，當帶電煤粉粒子通過傳感器上的金屬感應探頭時，在探頭表面產生等量感應電荷，大量帶電煤粉在探頭處的移動，可以產生感應電流，感應電流的大小與流經探頭的煤粉質量流量、粒子粒度直徑有關，其近似函數關系為：

=++

其中，表示比例常數，表示質量流量，表示平均粒度直徑，表示相關流速，表示感生系數，表示電流，表示溫度修正函數；顆粒物介質的濃度檢測是利用傳感器感應交流電荷擾動量與顆粒物介質的濃度值成正相關性的關系，在運用測得的實時流速并對其進行修正后，便可以準確地測得兩相流流體中顆粒物介質的相對濃度值，經現場標定后就可得到顆粒物介質濃度值的絕對值。

10.一種感應式高溫氣固兩相流流量測量儀的測量方法，其特征是，包括：

步驟1、在被測管道上以互成120度角的方向開直徑為20mm圓孔，安裝傳感器，三根探針成星形布置，此兩根探針可保證檢測可覆蓋全部管道截面，以減少不穩定的煤粉流分布對檢測結果的影響；由于傳感器測量的是煤粉所帶的靜電信號，所以需要在管道上開孔，開孔位置選擇在流場比較穩定的地方，建議開孔位置選擇距離上一個管道彎折處4-6倍管徑以上，距離下一個管道彎折處2-4倍管徑以上處；

在被測管道上先沿著管道方向相隔5cm開兩個直徑為20mm圓孔，安裝傳感模塊；再以相隔120度角的方向在管道同一截面上開4個同樣的圓孔，用以安裝傳感模塊，每根探頭長度160mm，傳感模塊按120度分布，保證檢測可覆蓋全部管道截面，以減少不穩定的煤粉流分布對檢測結果的影響，6個傳感器輸出兩路信號；

步驟2、當傳感器安裝完成后，此時通過電纜進行將兩路信號傳輸至信號調理模塊中進行信號處理；

信號處理的過程為：原始小信號前置放大——信號的隔離放大——信號低通濾波(帶通濾波)——信號再次放大——進入數據采集板送入嵌入式低功耗主機中對信號進行處理顯示；

步驟3、帶電煤粉產生一定的電場，當帶電煤粉粒子通過傳感器上的金屬感應探頭時，在探頭表面產生等量感應電荷，大量帶電煤粉在探頭處的移動，可以產生感應電流，感應電流的大小與流經探頭的煤粉質量流量、粒子粒度直徑有關，其近似函數關系為：

=++

其中，表示比例常數，表示質量流量，表示平均粒度直徑，表示相關流速，表示感生系數，表示電流，表示溫度修正函數；顆粒物介質的濃度檢測是利用傳感器感應交流電荷擾動量與顆粒物介質的濃度值成正相關性的關系，在運用測得的實時流速并對其進行修正后，便可以準確地測得兩相流流體中顆粒物介質的相對濃度值，經現場標定后就可得到顆粒物介質濃度值的絕對值；

步驟4、而當傳感模塊與管道需要進行密封時，此時通過密封機構進行對傳感模塊與管道需要進行密封，此時將適配部安裝在氣固兩相流管道上，此時通過插接部進行插接適配部，通過適配凸球與適配凹槽卡接，進而使得適配部與插接部進行完成卡接，此時探頭穿透適配道與氣固兩相流管道內部接觸；

步驟5、而在適配凸球與適配凹槽卡接過程中，固定部與抵接部進行接觸，由插接底座擠壓膠圈卡塊，進而擠壓橡膠圈、彈簧卡塊、彈簧墊片和回彈彈簧與固定環抵接，進而再進行擠壓兩組固定環，以及設置在兩組固定環之間的壓縮彈簧，由擠壓橡膠圈、彈簧卡塊、彈簧墊片和回彈彈簧與固定環和兩組固定環以及設置在兩組固定環之間的壓縮彈簧完成擠壓，進而完成密封；當適配凸球與適配凹槽卡接后達到最佳密封位置。