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气力输送设备如何测量管道中固体颗粒质量流量?
- 2021-02-02-

 

  如何用气力输送设备测量管道中固体颗粒的质量流量?

  气力输送系统管道中固体颗粒的在线连续测量和跟踪控制是普遍接受的要求,需要相当数量的固体流量计来满足不同的工业过程,在一定范围内具有市场潜力。

  一、质量流量测量方法及相关产品的研究现状

  固体颗粒的质量流量测量是一个技术问题。为此,国内外学者做了大量的研究工作,研究的测量方法大多涉及一些新技术。利用传统单相流量计和多相流模式进行多参数辨识的研究工作也很多。同时,将软测量技术引入气力输送系统参数测试领域。软测量技术包括模式识别、状态估计、过程参数识别、模糊数学、人工神经网络等。它是一种通过使用易于在线测量和离线分析信息的辅助过程变量来提供主要过程参数在线估计的技术,可用于解决复杂和不确定气力输送系统的质量流量测量问题。

  二、质量流量测量技术

  1.节流方法

  测量固体颗粒的质量流量计可分为节流型和非节流型。实际现场试验和研究证明,这些设备适用于测量各种工业过程中受重力影响的固体质量流量。机械式固体流量计的测量值与固体质量流量成正比,但对固体颗粒大小、化学成分和湿度的变化基本不敏感。所有油门传感器都有磨损问题。由于传感器安装的侵入性、运动颗粒的磨损、散射和流线压缩,影响了气力输送管道中固体颗粒质量流量的测量精度。

  2.非节流方法

  2.1直接测量

  测量固体质量流量的非节流方法可分为两类:直接测量和间接测量。直接固体流量计有一个直接响应通过设备的固体质量流量的传感器,并且只需要一个信号处理元件。设计并测试了三种直接式固体流量计,包括热力学法、主动电荷检测法和被动电荷检测法。它们的共同特点是需要沿管道轴线方向差动设置一对检测元件,以获得质量流量信号。然而,直接法的使用往往会导致传感器头轴向长度过长,但不适合能源行业的大规模生产过程。

  2.2间接测量

  现在提出的方法大多基于间接测量原理,即独立测量瞬时体积浓度和瞬时固体流量。

  流速测量

  基于多普勒法、相关法、空间滤波法和粒子成像法的速度传感器。

  利用多普勒方法,利用微波传感器可以粗略估计固体的速度,利用激光传感器可以获得流型中固定点的准确结果。

  相关测速法提供了比多普勒法更好的方法。与衰减法相比,电传感器(静电和电容)在价格、维护和适用性方面具有优势。然而,电容法和衰减法容易受到流型变化的影响。深入的理论研究和现场实验表明,静电相关测速仪优于其他相关测量设备。

  空间滤波法是一种新方法。空间滤波法使用的传感器在设计和结构上比相关法使用的传感器更复杂,但信号处理设备相对简单。空间滤波可以从粒子流中获得更多的信息,结合有效的信号处理技术,可以获得更准确的结果。

  粒子成像方法不仅可以利用其可视化测量进行在线检测、观察流型和计算相含率,还可以从其直接测量信号中提取流型和相含率等信息。

  浓度测量

  固体浓度测量的方法有很多,进展也不一样。稀相的测量有很多困难,造成很大的测量误差,但无源充电检测法和光衰减法适用于稀相的检测。此外,不均匀的固体分布导致其他操作误差,因为传感器都显示出一定程度的不均匀空间灵敏度。如果想要获得更均匀的磁场,必须使用物理尺寸更大的传感器头,例如更厚的管壁或更长的轴向长度。多传感器融合与新的信号处理技术相结合可以有效解决这一问题。

  颗粒大小的差异影响大多数传感器的工作,但基于电容和辐射原理的传感器不受此影响。因此,不需要传输不同尺寸分布的颗粒来校准特定尺寸颗粒的浓度测量。许多传感器,包括所有基于电学和共振方法的传感器,都依赖于固体的化学性质。在使用电容传感器测量浓度时,湿度和材料类型的差异会造成很大的误差,因此基于电学、共振和衰减原理的传感器必须用特定的被测固体进行校准。


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