[发明专利]气固混合相流的流量计及流量测量方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别涉及到煤化工领域中气固混合相流（例如粉煤）的质量流量计及其测量方法。

背景技术

目前，煤化工粉煤流量计量通常采用的方法是：用核辐射式装置测量粉煤的浓度，以及独立安装的速度检测仪表测量粉煤的流速。在核辐射式浓度测量设备中，需要使用钴或者铯作为辐射源，存在有核泄漏的危险以及核废料处理问题。由于其测得的浓度值包含了输送气体的密度，并且压力和温度的变动会导致气体密度发生变化，从而影响到煤粉浓度的测量精度。速度检测仪表由于内衬材料及结构设计等因素，无法克服由于高压力所造成的测量元件的变形以及磨损问题，其通常的最高工作压力仅为4MPa到5MPa，尚无法达到10MPa。另外其各测量装置是分体安装的，从而导致测得的速度和浓度间产生时间上的不同步，进而使测量结果进一步产生偏差。上述测量系统的测量精度偏差一般都在5%以上，如果考虑到温度和压力波动的影响，精度会更低。

发明内容

本发明的目的就是在于克服上述的问题，从多个方面进行改进，从而实现在高压下对气固混合相流（例如粉煤）的流量进行连续稳定的精确测量。

本发明的上述目的是通过提供一种用于测量气固混合相流的质量流量的流量计实现的。

本发明所涉及的用于测量气固混合相流的质量流量的流量计包括测量管、浓度传感器、速度传感器和信号处理单元，所述测量管在测量时被安装在传输待测流的管道中。所述浓度传感器和速度传感器被安装在测量管上。

优选地，所述流量计还包括被安装在测量管上的温度传感器。

优选地，所述测量管包括内管、设置在所述内管径向外侧的外管和用于将所述内管和外管与所述管道连接起来的法兰套管。所述温度传感器、浓度传感器和速度传感器被设置在所述内管和外管之间。

优选地，所述流量计还包括设置在所述外管和信号处理单元之间的散热隔热部件。

优选地，所述内管由耐磨陶瓷制成。

优选地，所述内管与所述法兰套管之间设置密封结构，该密封结构包括锥面密封、径向密封元件和轴向密封元件。

优选地，所述速度传感器包括设置所述内管外侧并且彼此轴向相间隔的两个测量环。

优选地，所述浓度传感器包括径向相对地设置在所述内管外周上的两个电极组，其中一个电极组为发射极，另一个电极组为接收极。

本发明还涉及用流量计测量气固混合相流的质量流量的方法，包括：预先获得测量管内孔的横截面面积（A）；通过浓度传感器获得测量管中的所述流的浓度（K）；通过速度传感器获得测量管中的所述流的速度（V）；由信号处理单元计算所述流的质量流量（Q）。

优选地，所述测量管上设置温度传感器以获得所述流的温度，并在所述信号处理单元中使用所述温度（T）对计算结果进行修正。

优选地，在所述测量管和信号处理单元设有散热隔热部件，并根据所述温度（T）计算所述散热隔热部件的隔热长度。

优选地，所述测量管包括内管、设置在所述内管径向外侧的外管和用于将所述内管和外管与所述管道连接起来的法兰套管，其中所述温度传感器、浓度传感器和速度传感器被设置在所述内管和外管之间。

优选地，所述速度传感器包括设置所述测量管上的彼此轴向相间隔的两个测量环，并且测量速度（V）的步骤是利用相关法原理测得的。

优选地，所述浓度传感器包括径向相对地设置在所述测量管外周上的两个电极组，其中一个电极组为发射极，另一个电极组为接收极，并且所述测量浓度（K）的步骤是利用固体物料对电磁波产生的衰减效应实现的。

本发明采用了速度、浓度、温度设计的一体化设计，克服了分体安装方案所引起的测量速度和浓度时间上的不同步，使得测量结果更加具有实时性，从而提高了测量结果的真实性和可靠性；同时一体化结构节省了安装空间，为测量仪表的安装、维护、标定带来极大的方便。本发明填补了工业自动化测量领域中高压气固两相流质量流量测量的空白。

附图简述

图1是本申请的高压粉煤流量计的一个实施例沿轴向方向的剖视图；

图2是所述流量计的隔热部件的剖视图；

图3是所述流量计的密封结构的示意图。

附图标记列表：

1、散热隔热部件； 2、信号处理单元；  3、温度传感器；4、密封部件；41、径向密封元件；42、轴向密封元件； 5、浓度传感器； 6、速度传感器； 7、测量管；71、内管； 72、外管；73、法兰套管；11、散热部分；12、隔热部分。