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    氣力輸送新聞

    氣力輸送設備如何測量管道中固體顆粒質量流量?

    氣力輸送系統管道中固體顆粒的在線連續測量和后續控制都是公認的普遍要求,需要有相當大數目的固體流量計來滿足不同的工業過程,在世界范圍內極具市場潛力。

    一、質量流量測量方法的研究現狀及相關產品

    固體顆粒的質量流量測量是一個技術難題。為此,國內外學者均做了大量的研究工作,研究較多的測量方法多涉及一些新技術。也有很多研究工作是應用傳統的單相流儀表和多相流模式進行多參數組合辯識而檢測的,同時,將軟測量技術引入到氣力輸送系統參數測試領域中。軟測量技術包括模式識別,狀態估計,過程參數識別,模糊數學,人工神經網絡等,是利用較易在線測量的輔助過程變量和離線分析信息提供主要過程參數的在線估計的技術,可用來解決復雜的不確定的氣力輸送系統的質量流量測量問題。

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    二、質量流量測量技術

    1.節流法

        測量固體顆粒的質量流量計可分為節流型和非節流型。實際的現場試驗和研究證明這些設備適用于各種不同的工業過程中受重力作用的固體質量流量的測量。機械固體流量計的測量值正比于固體質量流速,但在本質上對固體顆粒大小、化學組合、濕度的變化不敏感。所有的節流型傳感器都存在磨損問題。由于傳感器安裝的侵入性,移動顆粒的磨損性、散射以及流線的壓縮等,影響了其對氣力輸送管道中固體顆粒質量流量測量的精確性。  

    2.非節流法

    2.1直接測量

        固體質量流量的測量的非節流法主要可以分為兩類:直接測量和間接測量。直接固體流量計有一個穿過設備的直接響應固體質量流速的敏感元件,僅需要單信號處理元件。已設計出三種直接法固體流量計并經過測試,包括熱力法、主動充電檢測法和被動充電檢測法。其共同特性是需要沿著管道軸線方向按差動方式設置一對敏感或檢測元件來獲取質量流量信號。但直接法的使用經常導致傳感頭在軸線方向的長度過長,但其不適用于能源工業中大規模生產過程。

    2.2間接測量

        現在提出方法大多數基于間接測量原理,即獨立測量瞬時體積濃度和瞬時固體流速。

        流速測量

        基于多普勒方法、相關法、空間濾波法、質點成像法等四種原理的速度傳感器。    

        采用多普勒方法既可以采用微波傳感器對固體流速進行粗略估計,又可以使用激光傳感器獲取流型中固定點的精確結果。

        相關測速提供了一種比多普勒方法更好的途徑。電學傳感器(靜電和電容)與衰減法相比,優點在于價格、維護以及適用性。但電容法及衰減法易受流型變化的影響。深入的理論研究及現場實驗發現靜電型相關測速儀優于其他相關測量設備。

        空間濾波法是一種新方法,一般來說,空間濾波法所用的傳感器比相關法傳感器在設計和結構上更復雜,但是,信號處理設備相對簡單??臻g濾波能從顆粒流中獲取更多的信息,當與有效的信號處理技術相結合,可得到較為精確的結果。

        質點成像法既可以利用其可視化測量的優勢進行在線檢測,觀察流型,計算相含率,也可從其直接測量信號中提取流型,相含率等信息。

        濃度測量

        固體濃度測量使用的方法多樣,進展也不相同。對于稀相的測量存在許多難題,并造成極大的測量誤差,但被動充電檢測法和光學衰減法這兩種方法適用于稀相檢測。此外,不均勻的固體分布導致了另外的操作錯誤,因為傳感器都顯示出一定程度的非均勻的空間靈敏度。若想獲得更均勻的敏感場,必須使用更大物理尺寸的傳感頭,如更厚的管壁或更長的軸向長度。多傳感器融合和新的信號處理技術的結合能有效地解決這一問題。

        微粒尺寸的差異影響了大部分傳感器的運作,而基于電容和輻射原理的傳感器則不受此影響。因此,對特定尺寸微粒的濃度測量的標定不需傳輸不同尺寸分布的微粒。許多傳感器包括所有基于電學和共振方法的傳感器依賴于固體的化學性質。用電容傳感器等測濃度時,濕度和物料種類的不同引起了很大的誤差,因此,使得基于電學、共振和衰減原理的傳感器必須用特定已測的固體來進行校準。



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