一种气固两相流流量监测装置及方法与流程

1.本发明属于电厂性能技术领域，具体涉及一种气固两相流流量监测装置及方法。


背景技术：

2.进行电厂性能试验时需要测量入炉煤粉粉量和一次风量。一般入炉煤粉由一次风气力输送进入炉膛。为使燃烧充分均匀，一般采用多层多点喷入，因此煤粉管道数量较多。目前使用的测量方法为每根粉管本别进行等时长的等速取样，再进行称重从而估算煤粉管道内的煤粉流量；使用毕托管测量压降从而计算管内气流速度。
3.目前已有的固体流量计往往只能测量固体流量如称重式流量计，或者只能间歇性测量小流量的固体颗粒如电容式流量计，如中国专利cn102889909a，或者流阻过大，如科氏力流量计。
4.基于上述现有技术分析，可以看出现有技术存在缺点为：无法同时测量多相流，不具有气密性。无法连续测量大流量且流量稳定的粒子流。流阻过大，测量数据不准。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中气固两相流流量检测存在的问题，本发明目提供了一种气固两相流流量监测装置及方法，本发明可以连续在线监测大流量粒子流，且气密性好，不会造成流体泄露。
6.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.一种气固两相流流量监测装置，包括测量端和监测端；
8.所述测量端包括探头、连杆、风速模块和应变片，其中，探头通过连杆固定于流道内壁面上，应变片设置在所述连杆上；风速模块布置于流道内；
9.所述监测端包括控制单元，控制单元包括减法器、第一除法器和第二除法器，应变片和风速模块均与减法器输入端电连接；所述减法器输出端和探头均与第一除法器的输入端电连接，所述第一除法器和第二除法器电连接。
10.作为本发明的进一步改进，所述探头为薄片状耐磨合金。
11.作为本发明的进一步改进，所述连杆沿流道径向布置。
12.作为本发明的进一步改进，所述探头布置于流道中心，正对来流方向。
13.作为本发明的进一步改进，所述应变片布置在连杆的中部。
14.作为本发明的进一步改进，所述风速模块设置在连杆一侧，且风速模块的设置点与连杆的设置点布置在同一圆弧上。
15.作为本发明的进一步改进，所述监测端还包括显示器，所述显示器与所述控制单元电连接。
16.作为本发明的进一步改进，所述监测端还包括报警器，所述报警器与所述控制单元电连接。
17.一种气固两相流流量监测装置的检测方法，包括：
18.获取应变片和风速模块的测量数据；
19.根据风速模块测得的风速，计算出气相流体对探头的作用力f0，应变片测得的探头实际受力f1为气相流体和固相颗粒对探头作用力的合力，通过减法器11计算f1-f0，可算出固相颗粒对探头的作用力f2。
20.获取减法器11输出端和探头1的数据，根据f＝δm*v进行除法算出单位时间内击中探头的粒子质量δm；
21.获取再根据探头面积s0与通流面积s1之比a＝s1/s0，算出流道内瞬时固相质量流量q＝δm*a。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.本发明气固两相流流量监测装置产品，通过设置在流道内的探头、风速模块和应变片，可能解决以前产品存在的诸多问题：可以连续在线监测大流量粒子流，不受取样困难的限制，尤其是在流道内实时测量，具有气密性好，不会造成流体泄露的优点。流道内流动阻力小，对流场干扰小。各个测量单元结构小，不会堵塞，无需频繁维护。可以进行实时测量，提供实时测量数据。
附图说明
24.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中，相同的部件使用了相同标记。附图为整体结构示意，并未按照实际比例绘制。
25.图1为本发明测量端的流道内布置图；
26.图2为本发明的一种气固两相流流量监测装置硬件结构示意图；
27.图3为本发明的监测端的结构示意图
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
30.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
31.如图1和图2所示，本发明提供一种气固两相流流量监测装置，包括测量端和监测端，测量端包括探头1，连杆2，风速模块3和应变片4。其中，探头1通过连杆2固定于流道壁面
上。风速模块3布置于流道内用于测量流道内气相流速。
32.其中，如图1所示，探头1通过连杆2固定于流道内壁面上，应变片4设置在所述连杆2上；风速模块3布置于流道内；
33.如图2所示，所述监测端包括控制单元10，控制单元10包括减法器11、第一除法器12和第二除法器13，应变片4和风速模块3均与减法器11输入端电连接；所述减法器11输出端和探头1均与第一除法器12的输入端电连接，所述第一除法器12和第二除法器13电连接。
34.其中，减法器11获取应变片4和风速模块3的测量数据，根据风速模块测得的风速，可以算出气相流体对探头的作用力f0，应变片测得的探头实际受力f1为气相流体和固相颗粒对探头作用力的合力，通过减法器11计算f1-f0即可算出固相颗粒对探头的作用力f2。
35.第一除法器12用于获取减法器11输出端和探头1的数据，根据f＝δm*v进行除法可算出单位时间内击中探头的粒子质量δm。
36.第二除法器13，获取再根据探头面积s0与通流面积s1之比a＝s1/s0即可算出流道内瞬时固相质量流量q＝δm*a。
37.所述探头1为薄片状耐磨合金，布置于流道中心，正对来流方向。连杆2上布置有应变片4，用于测量连杆2应变。
38.所述风速模块3可以根据实际应用场景选用合适的风速测量装置，并不局限于任何一种具体的风速测量装置。
39.为了获得准确的测量结果，需要对各个部件进行安装要求，可选的，所述连杆2沿流道径向布置。所述探头1布置于流道中心，正对来流方向。应变片4布置在连杆2的中部。
40.风速模块3设置在连杆2一侧，且风速模块3的设置点与连杆2的设置点布置在同一圆弧上。可以确保风速模块的测量结果和探头1的数据无误差。
41.如图3所示，作为可选实施例，监测端包括控制单元10和显示器20，所述控制单元10包括减法器11、第一除法器12和第二除法器13；减法器11用于根据风速模块测得的风速，可以算出气相流体对探头的作用力f0，应变片测得的探头实际受力f1为气相流体和固相颗粒对探头作用力的合力。因此f1-f0即可算出固相颗粒对探头的作用力f2。
42.由于固相颗粒完全由气力输送因此固相颗粒流速与气相相同。第一除法器12用于根据f＝δm*v即可算出单位时间内击中探头的粒子质量。
43.第二除法器13用于再根据探头面积与通流面积之比即可算出流道内瞬时固相质量流量。
44.监测端还包括显示器20，所述显示器20与所述控制单元10电连接。因此采集应变片与风速模块的信号并传输至控制单元10即可实现对固相质量流量的实时在线监测，并通过显示器20进行显示。
45.所述监测端还包括报警器30，所述报警器30与所述控制单元10电连接，当测量数据出现严重偏离时进行报警，具体控制通过设置阈值来判断是否超过阈值，超过即报警。
46.本发明不做软件改进，其中计算部分采用购买的加法器和除法器实现，采购集成的加法器和除法器，仅做硬件之间的改进。且对本领域而言，单独加法器和除法器的方法也是常规的计算方法，本发明仅仅是将三个采样端的单元进行结合以实现气固两相流流量监测，作为硬件的改进进行保护。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人
员来说，其依然可以对前述实施例所述的技术方案进行修订，或者对其中部分技术特性进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修订、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。