[发明专利]用于矿浆的多毛细管在线流变仪

权利要求书

1.一种用于测量诸如采矿悬浮液之类的非牛顿流体的流变仪，其实现了在线测量并获取快速结果，包括：

a)至少两个毛细管（6），

b)泵（2），

c)分配段（5），

d)流控阀门（12），

e)流量计（3）和密度计（4），

f)速度计（13），

g)每个毛细管中的至少一对压力计（7），

h)用于排出的阀门（14），

i)用于输入清洗水的阀门（15），

j)微控制器（9），

k)数据传输装置，

l)服务器和数据库（10,11）。

2.根据权利要求1所述的流变仪，其中毛细管（6）具有不同直径并且可具有相同或不同长度。

3.根据权利要求1所述的流变仪，其中在每个毛细管(6）处测量悬浮液速度（v(r））（13）。

4.根据权利要求3所述的流变仪，其中诸如声呐装置、超声波（UPD超声波脉冲和USV光谱的映射）、核磁共振（NMR）以及NMR图像（NMRi）之类的悬浮液速度（v(r））仪器可用来进行测量。

5.根据权利要求1所述的流变仪，其中泵（2）是容积式泵。

6.根据权利要求1所述的流变仪，其中泵（2）将流导入毛细管（6）。

7.根据权利要求1所述的流变仪，其中泵（2）由微处理器(9）控制。

8.根据权利要求1所述的流变仪，其中分配段（5）位于泵（2）之外。

9.根据权利要求1所述的流变仪，其中分配段（5）包括至少两个臂。

10.根据权利要求1所述的流变仪，其中分配段（5）将泵（2）的流分给毛细管（6）。

11.根据权利要求1所述的流变仪，其中流控阀门（12）控制流向每个毛细管（6）的流。

12.根据权利要求1所述的流变仪，其中流控阀门（12）由微处理器(9）控制并交替操作。

13.根据权利要求1所述的流变仪，其中每对压力计（7）成对地布置在每个毛细管(6）的不同高度处。

14.根据权利要求1所述的流变仪，其中每个毛细管具有清洗系统（14）和（15）。

15.根据权利要求1所述的流变仪，其中流量计（3）、密度计（4）和速度计（13）获取的测量结果以及压力计（7）获取的测量结果被用来采用算法执行电流计的计算。

16.根据权利要求1所述的流变仪，其中微控制器（9）使流变仪组件同步。

17.根据权利要求1所述的流变仪，其中微控制器（9）收集数据并执行这些数据的处理。

18.根据权利要求16所述的流变仪，其中微处理器(9）通过传输装置将数据及其处理传送给服务器（10），传输装置可以是缆线或者是无线的。

19.根据权利要求1所述的流变仪，其中服务器（10）和数据库（11）预分析、存储并处理通过传输装置从微处理器传送过来的数据。

20.根据权利要求1所述的流变仪，其中服务器中的数据库存储了历史数据以便进行不同时间段（几个小时，几个当班时间，几天，几个月等）内的统计分析和趋势分析。

21.根据权利要求20所述的流变仪，其中数据被显示在趋势曲线中，趋势曲线在存在不期望变化的情况下具有警告标准。

22.一种利用算法来使用流变仪的方法，包括：

a)在多个毛细管(6)组的每个的不同高度处布置两个压力计(PZ_k1，PZ^Red_k1)、(PZ_k2，PZ^Red_k2)、(PZ_k3，PZ^Red_k3)，每个组的第二压力计被用作另一个失效时的冗余件，指数k表示第k个毛细管；

b)在每组两个压力计(PZ_k1，PZ^Red_k1)、(PZ_k2，PZ^Red_k2)、(PZ_k3，PZ^Red_k3)中，仅仅利用每对中的一个来获取同样的压力测量(P_1k，P^Red_1k)，(P_2k，P^Red_2k)，(P_3k，P^Red_3k)，下标k表示毛细管，Red表示冗余件；

c)在每个毛细管中，存在对压力差的三个测量结果(ΔP_12k，ΔP_23k，ΔP_31k)和(ΔP^Red_12k，ΔP^Red_23k，ΔP^Red_31k)；

d)每组两个压力计(PZ_k1，PZ^Red_k1)、(PZ_k2，PZ^Red_k2)、(PZ_k3，PZ^Red_k3)之间的距离是已知的，该距离被称为ΔL₁，ΔL₂和ΔL₃，总体上，对于第k个毛细管，这些距离将为ΔL_1k，ΔL_2k和ΔL_3k，其中k表示毛细管1，2，或3…n；

e)利用两个压力计的三个组(PZ_k1，PZ^Red_k1)、(PZ_k2，PZ^Red_k2)、(PZ_k3，PZ^Red_k3)中测得的压力值以及它们之间的距离ΔL_1k，ΔL_2k和ΔL_3k，计算压力梯度：

其中P'_ijk对应于毛细管k的压力计j和i之间的压力梯度；

f)利用元素V(r)测量速度曲线v(r)，该测量被用来校正由于壁效应产生的流率；

g)针对入口效应和壁面滑动进行压力校正

2)Q_real＝Q-Q_p

其中ΔP_e是入口效应的压强下降，ΔP_p是利用压力计测得的，Q_p是针对壁效应的流变，Q_p是由于壁效应产生的流率，Q是流量计测得的流率，R是毛细管半径；

h)现在利用相应的毛细管半径和压力梯度来计算切变应力(τ_w)，

其中P'_ijk对应于毛细管k的压力计j和i之间的压力梯度，R是毛细管的半径(直径D＝2R)；

i)利用流率和毛细管半径计算平均速度(V)，

j)计算表观角变形速度(γ_α&)，

k)获取表观流变图的第一点；

l)针对该毛细管重复该程序N次；

m)打开毛细管2的阀门，随后关闭毛细管1的阀门并清洗毛细管1和3；

n)针对毛细管2执行步骤a)至l)；

o)打开毛细管3的阀门，随后关闭毛细管2的阀门并清洗毛细管2；

p)针对毛细管3执行步骤a)至l)；

q)打开毛细管n的阀门，随后关闭毛细管n-1的阀门；

r)针对毛细管n执行步骤a)至l)；

s)利用这个新的数据量，重新检查入口效应和壁效应并计算新的表观流变图；

t)检查测量点，并将值平滑化和/或去除异常值；

u)选择最适合实验室测量(例如，宾汉)的流变模型，或者使微处理器尝试不同模型；

v)对得到的点执行用于获取角变形速度的一些方法(例如，Rabinowitsch-Mooney方法[Z.Y.Wang et al.,2010])；

w)通过优化获取模型的流变参数(例如，最小二乘法)；

x)获取从中获取屈服应力和粘性的曲线。