[发明专利]气固两相流流量测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气固两相流流量测量装置和方法。

背景技术

管道是用于传输的常用设备，在很多情况下需要精确计算管道中用气力传输的颗粒物料(即气固两相流)的流量。

例如，高炉喷吹煤粉是国际炼铁界普遍采用的一项重要技术，然而在对工业炉煤粉燃烧前测量浓度时，大多使用常规热工仪表对在线煤粉进行测量，以求换煤的耗量，或用电子秤对配套的中间罐或喷煤罐进行计量。

为了测量管道中流动的粉末状和小块状的混合物的流量，已经有厂商提出了在管道内设置用于测量的极板，其上设置有多个电极，用于统计管道内物体的流速和浓度，但是，由于混合物的流速很快，混合物很可能会损坏管道内的测量装置，增加测量的成本和难度，因此，难以有效地测量管道内物体的流量。

针对相关技术中无法有效测量管道内气固两相流的流量问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中无法有效测量管道内气固两相流的流量的问题，本发明提出一种气固两相流流量测量装置和方法，能够以简单、有效的方式测量管道内气固两相流的流量，节省测量的成本，改善测量效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种气固两相流流量测量装置，用于对管道内气固两相流的流量进行测量。

根据本发明的气固两相流流量测量装置包括：多个流速测量电极对，以预定间隔沿管道的延伸方向在管道的外壁设置，其中，每个流速测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的流速测量电极；至少一个浓度测量电极对，其中，每个浓度测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的浓度测量电极；流量计算处理器，连接至多个流速测量电极对和至少一个浓度测量电极对。

其中，对于每个流速测量电极对，其中成对设置的流速测量电极中的一个流速测量电极为发射端电极，另一个流速测量电极为接收端电极。

此外，对于每个浓度测量电极对，其中成对设置的浓度测量电极中的一个浓度测量电极为发射端电极，另一和浓度测量电极为接收端电极。

此外，浓度测量电极对的每个电极的面积大于多个流速测量电极对中每个电极的面积。

可选地，流速测量电极对的数量为4个。

此外，对于多个流速测量电极对和至少一个浓度测量电极对中的每个电极对，安置这些电极对的这部分管道由非金属材料制成。

根据本发明的另一方面，还提供了一种气固两相流流量测量方法。

根据本发明的气固两相流流量测量方法包括：流量计算处理器接收多个流速测量电极对上报的流量采样数据，并且接收由至少一个浓度测量电极对上报的浓度采样数据，其中，多个流速测量电极对以预定间隔沿管道的延伸方向在管道外壁设置，每个流速测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的流速测量电极，每个浓度测量电极对均包括成对设置并且位于管道外壁两侧的浓度测量电极；流量计算处理器根据浓度采样数据和流量采样数据确定管道内颗粒物料的流量。

该方法可进一步包括：流量计算处理器预先从所有流速测量电极对组成的集合中选择部分或全部流速测量电极对作为获得并上报流量采样数据的多个流速测量电极对。

此外，流量采样数据包括多个流速测量电极对采样得到的管道内各个颗粒物料集合的分布情况以及各个颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间信息。

其中，流量计算处理器根据浓度采样数据和流量采样数据确定管道内颗粒物料的流量包括：流量计算处理器根据流量采样数据中同一颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间差以及多个流速测量电极对之间的间隔长度，确定管道内颗粒物料的流速，并根据流速和浓度采样数据表示的浓度确定管道内颗粒物料的流量。

并且，流量计算处理器通过对多个流速测量电极对采样得到的管道内各个颗粒物料集合的分布情况之间的相似度，确定对应于同一颗粒物料集合的流量采样数据，并得到同一颗粒物料集合流经多个流速测量电极对的时间差。

此外，对于每个流速测量电极对，其中成对设置的流速测量电极中的一个流速测量电极为第一发射端电极，另一个流速测量电极为第一接收端电极，第一发射端电极用于向第一接收端电极发送预定电磁波信号，第一接收端通过接收并记录电磁波信号来得到流量采样数据；

对于每个浓度测量电极对，其中成对设置的浓度测量电极中的一个浓度测量电极为第二发射端电极，另一和浓度测量电极为第二接收端电极，第二发射端电极用于向第二接收端电极发送预定电磁波信号，第二接收端通过接收并记录电磁波信号来得到浓度采样数据。