專利名稱：氣固二相粉體流量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量流體流量或懸浮在其它流體中的流動(dòng)固態(tài)材料的流量裝置。它適合于粉體噴攪打樁機(jī)工作時(shí)，用來(lái)測(cè)量氣固二相粉體的流量。
在現(xiàn)有技術(shù)中，與本發(fā)明構(gòu)思比較接近的有日本渡邊金助1982年11月發(fā)表在月刊“計(jì)量裝置”上的文章“固氣兩相流差壓流量計(jì)”和中國(guó)專利氣固液固兩相流的測(cè)量方法，專利申請(qǐng)?zhí)?9100069。0。
“固氣兩相流差壓流量計(jì)”的測(cè)量原理是采取在擴(kuò)壓管入口處確定第一測(cè)壓點(diǎn)A，在擴(kuò)壓管下游處找出第二測(cè)壓點(diǎn)B。使固體粒子速度與A點(diǎn)速度相等。A、B兩點(diǎn)間的距離X用下列公式計(jì)算X·tanφ/γ＝ (1-φ)/(φ) (1)(1)式中，γ為擴(kuò)壓管入口處的內(nèi)半徑。
φ為擴(kuò)壓管入口處固氣速度比。
φ為擴(kuò)壓管半擴(kuò)角當(dāng)純氣體通過(guò)時(shí)，找到直管部?jī)蓚?cè)壓點(diǎn)C、D。用A、B兩點(diǎn)間的壓差ΔPA算出氣體流量GA。用C、D兩點(diǎn)間的壓差ΔP及ΔPA求出固氣混合比m。
m = K (△P - K△PA)/(K△PA) (2)
(2)式中，ΔPA為A、B兩點(diǎn)間的壓差ΔP為C、D兩點(diǎn)間的壓差K為常數(shù)固體流量GS＝mGA最后，用溫度值和壓力值修正至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的相應(yīng)值。
采用上述方法確定第二測(cè)壓點(diǎn)B時(shí)，要分別測(cè)出固體粒子與氣體的速度，這不僅十分麻煩，且誤差也較大。
浙江大學(xué)王敏等人在渡邊金助的發(fā)明構(gòu)思基礎(chǔ)上，對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理。但上述兩種測(cè)量方法的基本原理是一致的，且均存在以下不足之處1、因?yàn)榱黧w在管道內(nèi)減速后，使流體中的粒子自某一點(diǎn)起也開(kāi)始減速。所以，從擴(kuò)壓管入口處到某一距離內(nèi)，需找到運(yùn)動(dòng)速度相等的兩點(diǎn)，即兩點(diǎn)之間，固體粒子對(duì)流體動(dòng)量的改變?yōu)榱恪Ｖ挥杏眠\(yùn)動(dòng)速度相等的兩點(diǎn)間的壓差計(jì)算出來(lái)的流量才為純流體的流量。要做到這一點(diǎn)不僅十分困難，且測(cè)量誤差較大。
2、在計(jì)量過(guò)程中，要求流量必需保持穩(wěn)定，若固體流量發(fā)生變化，則差壓ΔP首先隨之變化。需經(jīng)一過(guò)渡延遲時(shí)間，差壓ΔPA才隨之變化。因此，兩差壓不同步。此外，上述兩種測(cè)量方法，均以穩(wěn)定流為測(cè)量對(duì)象。所以，不適用脈動(dòng)流的測(cè)量。
本發(fā)明的目的是提供一種能精確測(cè)量瞬時(shí)粉體重量的氣固二相流量裝置。該流量裝置不僅克服了上述兩種測(cè)量方法的不足之處，且適合于固體流量呈穩(wěn)定狀態(tài)條件下的測(cè)量和固體流量呈脈動(dòng)狀態(tài)條件下的測(cè)量。
發(fā)明機(jī)理為使氣體和固體在流動(dòng)過(guò)程中不受配管堵塞和摩擦而引起的測(cè)量誤差的影響，在測(cè)量部位采用了直管段。為使取樣值穩(wěn)定，在取樣孔處設(shè)置一個(gè)緩沖器。使氣固二相流在穩(wěn)定條件下，能獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。這是因?yàn)?、如果固定空氣流量，增加固體流量，則差壓ΔP也隨之成比例增加。
2、固氣混合比與ΔP/ΔPA成正比。
但是，由于粉體與管壁摩擦、管內(nèi)壓及溫度等因素對(duì)測(cè)量精度仍將造成一定影響。為此，應(yīng)進(jìn)行必要的修正。修正公式為
(3)式中，A、B、C、D、E、F、G、H、K均為常數(shù)?？筛鶕?jù)在穩(wěn)定流條件下實(shí)際標(biāo)定的結(jié)果來(lái)確定。T0為絕對(duì)溫度，取T0＝273℃。T為室溫。P靜為輸送管道內(nèi)的靜壓。
當(dāng)固體流量呈脈動(dòng)狀態(tài)時(shí)，因混相流差壓取壓處僅有一對(duì)ΔPB，因此，不存在取壓不同步現(xiàn)象，且直管段因無(wú)突出的摩擦物體，不會(huì)對(duì)脈動(dòng)流的流動(dòng)造成影響。利用緩沖器的穩(wěn)壓作用，使差壓ΔP能正確實(shí)時(shí)反映管道內(nèi)的混相流狀況當(dāng)空氣流量為常量時(shí)，ΔP與粉體流量成正比;當(dāng)空氣流量變化時(shí)，ΔP混合/ΔP氣與混合比成正比。
考慮到脈動(dòng)流沖擊效益的影響，其脈動(dòng)流的修正公式為
(4)式中，ΔP為差壓、T為室溫，K、A、B、C、D、E、F、G、G0、H、I為常數(shù)，P靜為管內(nèi)靜壓。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)描述如下

圖1為氣固二相粉體流量裝置在檢測(cè)系統(tǒng)中的工作及結(jié)構(gòu)示意2為氣固二相粉體流量裝置中的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)位置3為氣固二相粉體流量裝置中的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意4為差壓傳感器的A-A剖視圖空氣壓縮機(jī)1通過(guò)控制法門(mén)2和輸送管路3與粉體輸送器4連接。為了能夠正確測(cè)量空氣與粉體在管路中的粉體流量，本發(fā)明中采用了氣固二相粉體流量裝置。該裝置由差壓傳感器5、差壓變送器7、壓力變送器8、溫度變送器9、微處理機(jī)10和自動(dòng)記錄儀11構(gòu)成。6是粉體噴攪打樁機(jī)。
將空氣壓縮機(jī)1送入的氣體與粉體混合后，經(jīng)輸送管路3、控制閥門(mén)2、再經(jīng)輸送管路3、粉體發(fā)送器4后，送入差壓傳感器5中。從差壓傳感器5中的取壓口13處，檢測(cè)出壓力信號(hào)，溫度信號(hào)。經(jīng)差壓變送器7、壓力變送器8和溫度變送器9后，輸送給微處理機(jī)10進(jìn)行數(shù)據(jù)處記，并由自動(dòng)記錄儀11進(jìn)行記錄，為使本裝置能在電壓波動(dòng)情況下穩(wěn)定地工作，采用了穩(wěn)壓電源12。
本發(fā)明中所描述的差壓傳感器，由輸送管路3、取壓口13、緩沖器14、傳壓管15和護(hù)管16組成，傳壓管口與取壓口13應(yīng)對(duì)準(zhǔn)。傳壓管15的軸向中心線與輸送管3的中心線垂直正交。
實(shí)施例輸送管路3的內(nèi)徑為φ50mm。取壓口13的孔徑為φ10mm。緩沖器14的內(nèi)徑為φ100mm，長(zhǎng)100mm。傳壓管15的內(nèi)徑為φ10mm，長(zhǎng)270mm。護(hù)管16的內(nèi)徑為φ34mm，長(zhǎng)250mm。
壓縮機(jī)1為通用空氣壓縮機(jī)、粉體噴攪打樁機(jī)6的型號(hào)為GPP-5型(上海探礦機(jī)械廠生產(chǎn));粉體發(fā)送器、是粉體噴攪打樁機(jī)的配套件;溫度變送器為鉑鉑溫度傳感器(武漢電子元件廠生產(chǎn));壓力變送器，DDC-221型(上海調(diào)節(jié)器廠生產(chǎn));差壓變送器(DDC-211型)(上海調(diào)節(jié)器廠生產(chǎn));微處理機(jī)為Z80單片機(jī);自動(dòng)記錄儀，PPUP16B型(北京工業(yè)大學(xué)生產(chǎn))。
在氣固二相粉體流量裝置中的主件，差壓傳感器的工作情況在氣固二相粉體流量裝置中，差壓傳感器串聯(lián)式安裝在粉體噴攪打樁機(jī)的水泥輸送管道中。測(cè)量部分的管路上，產(chǎn)生摩擦阻力的物體不得突出。不應(yīng)因配管堵塞和摩擦的原因而產(chǎn)生故障，不能影響打樁機(jī)的正常工作。
本發(fā)明中采用直管段替代文丘利管作為差壓傳感器中的測(cè)量管路。
為了消除水泥輸送管道中多處彎折而造成的流速分布混亂情況，在測(cè)量管段上流側(cè)安裝了管徑比輸送管徑大20倍，如為φ1m以上的直管段;下流側(cè)安裝了管徑比輸送管大10倍，如為φ0.5m的直管段，以便進(jìn)行整流。
為了將輸送管的壓力經(jīng)傳壓管15引至差壓變送器7，應(yīng)配置四根相同的傳壓管。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、不僅適合于固體流量呈穩(wěn)定狀態(tài)下的測(cè)量，且適合于固體流量呈脈動(dòng)狀態(tài)條件下的測(cè)量。
2、測(cè)量精度較高，性能穩(wěn)定。
3、固體在管道中輸送時(shí)，不易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種主要由直管段和擴(kuò)壓管段組成的固氣兩相流差壓流量計(jì)，其特征在于固氣二相粉體流量裝置由差壓傳感器、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、微處理機(jī)和自動(dòng)記錄儀組成；氣體與粉體混合物送入差壓傳感器中后，從差壓傳感器的取壓口處，檢測(cè)出壓力信號(hào)、溫度信號(hào)，經(jīng)差壓變送器、壓力變送器和溫度變送器后，輸入給微處理機(jī)進(jìn)行處理，并由自動(dòng)記錄儀進(jìn)行記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣固二相粉體流量裝置，其特征在于差壓傳感器由輸送管路、取壓口、緩沖器、傳壓管和護(hù)管組成;傳壓管口與取壓口對(duì)準(zhǔn)，傳壓管的軸向中心線與輸送管中心線垂直正交。
全文摘要
一種由差壓傳感器、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、微處理機(jī)和自動(dòng)記錄儀組成的氣固二相粉體流量裝置。氣體與粉體混合物進(jìn)入差壓傳感器后，在差壓傳感器取壓口處，檢測(cè)出壓力信號(hào)、溫度信號(hào)；經(jīng)差壓變送器、壓力變送器和溫度變送器后，輸入微處理機(jī)處理，并由自動(dòng)記錄儀記錄。差壓傳感器由輸送管路、取壓口、緩沖器、傳壓管和護(hù)管組成。本發(fā)明適合于粉體噴攪打樁機(jī)工作時(shí)，用來(lái)測(cè)量氣固二相粉體流量。
文檔編號(hào)G01F1/74GK1066921SQ92100500
公開(kāi)日1992年12月9日 申請(qǐng)日期1992年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月30日
發(fā)明者焦國(guó)慶, 李明剛, 朱紅衛(wèi), 劉景云, 王仁興, 郭偉, 曹勝 申請(qǐng)人:武漢空軍雷達(dá)學(xué)院科技開(kāi)發(fā)部, 鐵道部第四勘測(cè)設(shè)計(jì)院