专利名称：一种固体物料流量测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种物料流量测量的方法及装置，尤其涉及一种利用流动的固体物料与测量元件之间的传热特性间接测量单相固体物料流量测量方法及装置。
现有技术中根据不同的测量原理以及不同的测量对象和实际要求，对物料流量测量已有了较多方面的研究。目前主要有射线法、比容法、力学法和混合法。射线法是利用射线穿越气固两相流时固体与气体对射线影响不同来计算流量的，由于目前对射线源安全性问题的考虑，致使在工业应用中一直受到影响。比容法是根据固体与气体的介电常数的差异计算物料的流量，而不同条件下固体热物料的介电常数变化较大，实测信号的稳定性给测量结果带来数量级上的误差。力学法是通过测量固体物料下降时对测量元件的冲击力来反映流量，而测量元件的固定、力的传输以及测量元件与固体物料所在管道间的密封无法解决。混合法是根据固体热物料与其他不同温度的物质混合前后温度的变化计算固体的流量。该方法中混合是前提，要求比较准确了解被测固体物料与混合介质的比热容和混合介质的温度、流量；且测量对象和混合介质的温度在混合前后应有较大的变化，因此在实际应用中有一定的局限性。例如在循环流化床锅炉以及其他循环流化床反应器中，这一前提条件不存在，因此在实际中不能使用。
针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的和任务是利用流动的固体物料与测量元件之间的传热特性，提供一种间接测量各种温度下的单相固体物料流量测量的方法及装置，使其不仅测量方法简单，安装方便，且对测量对象和测量元件没有影响，而且测量结果可靠，价格便宜。
本发明是通过以下技术方案实现的该固体物料流量测量的方法，其特征包括以下步骤a、采用一个或多个内部通有水、空气或其它流体介质的测量管，使该测量管通过被测物料流动截面的中心；b、在测量管的进口、出口及被测物料流动截面内安装温度传感器，分别测得测量介质的进、出口温度和被测物料的温度信号；c、在测量管内安装流量传感器，测得测量介质的流量信号；d、将采集的温度和流量信号输入到二次仪表，根据测量管进、出口测量介质的吸(放)热量和介质流量与物料流量的关系式，利用数据处理程序计算并显示出固体物料的流量。
实现上述测量方法的一种测量装置，其特征在于该装置包括一个含有上述数据处理程序的二次仪表和一个或多个内部通有水、空气或其它流体介质的测量管，并在测量管的进口、出口及被测物料流动截面内装有温度传感器，在测量管的进口装有流量传感器和流量调节阀，并用联接管将测量管、流量调节阀和流量传感器连接起来。
附

图1为本发明的结构原理示意图图中1.测量管 2.温度传感器 3.流量传感器 4.联接管 5.流量调节阀 6.二次仪表 7.在下降管中流动的固体物料 8.测量介质。
下面结合附图具体说明本发明的测量原理、测量步骤及最佳实施方式该测量装置包括一个含数据处理程序的二次仪表6和一个或多个内部通有水、空气或其它流体介质的测量管1，测量管1根据固体物料的温度选择普通碳钢或合金钢。在测量管的进口、出口及被测物料流动截面内分别装有温度传感器2，被测物料流动截面一般为圆形、方形或其它轴对称图形。在测量管的进口装有流量传感器3，该传感器可根据介质的不同选择液体或气体流量计。流量调节阀5用于调节测量介质的流量在合适的范围内，并用联接管4将测量管1、流量调节阀5和流量传感器3连接起来。
本发明是利用流动的固体物料与测量管之间的传热特性间接测量各种温度下的物料流量。其测量原理是根据测量管进、出口测量介质的吸(放)热量与物料流动流量的关系进行测量的。
若测量介质进口温度为t1(℃)，出口温度为t2(℃)，流量为G0(kg/h)，则测量介质的吸(放)热量Q0为Q0＝G0[cf(t2)t2-cf(t1)t1]cf(t)为测量介质在温度为t时的热比容。测量介质的吸(放)热量是固体物料通过测量管的表面积F0与测量介质进行热量交换的。传热量Q1＝KF0(ts-tf)，由于测量管的吸(放)热量与物料的总热容相比很小，对固体物料的温度ts影响很小，测量介质的平均温度tf为tf＝(t2-t1)/2而传热系数K为固体物料流量G1的函数，即K＝f(G1)G1＝f1(K)测量介质的吸(放)热量应等于传热量，Q0＝Q1，即G0[cs(t2)t2-cs(t1)t1]＝KF0(ts-tf)则K＝G0[cs(t2)t2-cs(t1)t1]/[F0(ts-tf)]固体物料流量G1为G1＝f1(G0[cs(t2)t2-cs(t1)t1]/[F0(ts-tf)])。
上述公式给出了固体物料流量G1与测量数据之间的数学关系。
根据上述测量原理及装置，本发明的测量步骤如下将一个或多个内部通有水、空气或其它流体介质的测量管1，穿过被测物料流动截面的中心；开启并调节流量调节阀5，使一定流量的介质8流经测量管1，通过测量管1的表面与固体物料7换热，介质流出测量管1后温度将发生变化。在测量管的进口、出口及被测物料流动截面内安装温度传感器2，分别测得测量介质的进、出口温度和被测物料的温度信号；在测量管内安装流量传感器3，测得测量介质的流量信号；将采集的温度和流量信号输入到含数据处理程序的二次仪表6中，根据测量管进、出口测量介质的吸(放)热量和介质流量与物料流量的关系式，利用数据处理程序计算并在二次仪表上直接显示出固体物料的流量值。
上述测量是在固体物料为不含气体或含气体较少的条件下进行的。当固体物料的温度比较接近常温(低于60℃)时，测量管为放热式，即测量介质的进口温度较高(高于70℃)，当固体物料的温度比较高(高于60℃)时，测量管为吸热式，即测量介质的进口温度应较低(低于50℃)。
本发明的优点是操作工艺简单，安装方便，同时不受被测对象、安装设备及其它外界因素的影响，因此测量结果可靠，精度较高。而且使用的各种测量元件均为成本低廉的、性能可靠的热工仪表，故成本低，维护量小。特别适用于循环流化床锅炉或其它循环流化床反应器中，亦可用于其它单相下降流动的固体物料的流量测量中。
权利要求
1.一种固体物料流量测量的方法，其特征包括以下步骤a、采用一个或多个内部通有水、空气或其它流体介质的测量管，使该测量管通过被测物料流动截面的中心；b、在测量管的进口、出口及被测物料流动截面内安装温度传感器，分别测得测量介质的进、出口温度和被测物料的温度信号；c、在测量管内安装流量传感器，测得测量介质的流量信号；d、将采集的温度和流量信号输入到二次仪表，根据测量管进、出口测量介质的吸(放)热量和介质流量与物料流量的关系式，利用数据处理程序计算并显示出固体物料的流量。
2.如权利要求1所述测量方法的装置，其特征在于该装置包括一个含有上述数据处理程序的二次仪表和一个或多个内部通有水、空气或其它流体介质的测量管，并在测量管的进口、出口及被测物料流动截面内装有温度传感器，在测量管的进口装有流量传感器和流量调节阀，并用联接管将测量管、流量调节阀和流量传感器连接起来。
全文摘要
一种固体物料流量测量方法及装置,涉及一种利用流动的固体物料与测量元件之间的传热特性间接测量物料流量的方法及装置。本发明采用内部通有水、空气或其它流体介质的测量管及温度、流量传感器作为测量元件,根据测量管进、出口测量介质的吸(放)热量和介质流量与物料流量的关系式,利用二次仪表直接显示出固体物料的流量。该方法操作简单,安装方便,同时不受被测对象、安装设备及其它外界因素的影响,测量结果可靠,精度较高。该装置成本低,维护量小。特别适用于循环流化床锅炉或其它循环流化床反应器中,亦可用于其它单相下降流动的固体物料的流量测量中。
文档编号G01F1/68GK1271088SQ0010901
公开日2000年10月25日 申请日期2000年6月2日 优先权日2000年6月2日
发明者吕俊复, 岳光溪, 任维 申请人:清华大学