[發明專利]一種基于電信號的固液兩相流泵顆粒濃度的測量裝置和方法

有效

• 申請號: 202011640408.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112816379B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 劉厚林;程智明;吳賢芳;馬皓晨;談明高;董亮;王凱;王勇
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;E21C50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于電信號的固液兩相流泵顆粒濃度的測量方法，固液兩相流泵采用上機下泵的整體結構形式，泵體采用葉輪和導流體串聯形式組合而成，泵的進出口分別位于泵的下端和上端，介質流動方向為自下而上，水力循環管路分為泵進口段和泵出口段兩部分，泵進口段依次包括水箱、顆粒回收料斗、進口閥門、DN125鍍鋅管，并在進口兩倍管徑處安裝有進口壓力傳感器；泵出口段依次包括DN125鍍鋅管、電磁流量計、出口閥門，并在出口兩倍管徑處安裝有出口壓力傳感器；泵體上端安裝有變頻電機，作為固液兩相流泵的動力裝置，其三相電源輸入由三相交流變頻器的輸出端提供，所述固液兩相流泵包括首級葉輪、首級導流體、次級葉輪、次級導流體，首級葉輪和次級葉輪安裝于泵軸，泵軸和泵體上端的變頻電機軸連接實現動力傳遞，所述三相交流變頻器通過調節變頻器參數控制變頻電機運行狀態；其特征在于：測量方法包括如下步驟：

(1)通過單相介質作用時固液兩相流泵性能參數同步采集試驗，驗證測量裝置和測試系統的不確定度；

(2)固液兩相介質作用時固液兩相流泵性能參數同步采集試驗：

在額定流量工況下，進行額定轉速、不同顆粒濃度工況的性能測量試驗，和變轉速、不同顆粒濃度工況的性能測量試驗，性能參數包括轉速n，顆粒濃度C，流量Q，功率P；

(3)分析額定轉速下的顆粒濃度和功率變化規律，根據泵相似理論確定變轉速工況下顆粒濃度和功率變化規律的對應關系，同時以變轉速試驗數據進行對比驗證，最終建立適用于固液兩相流的顆粒濃度計算方法。

2.如權利要求1所述的測量方法，其特征在于，步驟(1)中，具體為：單相介質作用時，在不同流量工況下同步采集流量Q，揚程H，功率P，效率η，測定固液兩相流泵的外特性參數并得到外特性數據曲線，驗證試驗平臺和測試系統的不確定度。

3.如權利要求2所述的測量方法，其特征在于，

流量Q由泵出口段上的電磁流量計測得；

揚程H由進出口壓力傳感器測量得到進口壓力P_i和出口壓力P_o，再經過公式H＝(P_o-P_i)/ρg計算得到；

功率P由變頻器運行狀態參數讀取得到；

效率η由公式η＝(ρgQH)/P計算得到，其中ρ為固液兩相流泵輸送介質的密度，g為重力加速度，g＝9.8m/s²；

測定固液兩相流泵的外特性參數時測試次數為n，得到n組外特性數據曲線，n大于1。

4.如權利要求1所述的測量方法，其特征在于，步驟(2)中，具體為：

(A)測量固液兩相介質作用下固液兩相流泵性能參數，其中，額定轉速n由高速霍爾傳感器測得；顆粒濃度C根據水利循環管路體積計算得到，試驗時投放對應體積的顆粒；流量Q由出口管路電磁流量計測得；功率P₁由變頻器運行狀態參數讀取得到；

(B)在額定流量工況下，測量不同轉速、不同顆粒濃度工況下的功率P₂。

5.如權利要求1所述的測量方法，其特征在于，步驟(3)中，具體為：

(A)分析在額定轉速、額定流量工況下，固液兩相流泵功率P₁和顆粒濃度的變化規律，得到功率P₁和顆粒濃度之間的對應關系；

(B)依據泵相似理論，根據功率P₁和顆粒濃度之間的對應關系，建立方程計算公式，通過計算得出其他轉速工況下的顆粒濃度，同時功率P₂參數進行對比驗證，最終建立固液兩相流顆粒濃度測量計算方案，如公式所示：

0.5n≤n_M≤n

其中：C為顆粒濃度，單位為％；n_M為電機實際轉速，單位為r/min；n為電機額定轉速；P為實際工況功率，單位為kW。