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氣力輸送新聞

氣力輸送設(shè)備如何測(cè)量管道中固體顆粒質(zhì)量流量?

氣力輸送系統(tǒng)管道中固體顆粒的在線連續(xù)測(cè)量和后續(xù)控制都是公認(rèn)的普遍要求,需要有相當(dāng)大數(shù)目的固體流量計(jì)來(lái)滿足不同的工業(yè)過(guò)程,在世界范圍內(nèi)極具市場(chǎng)潛力。

一、質(zhì)量流量測(cè)量方法的研究現(xiàn)狀及相關(guān)產(chǎn)品

固體顆粒的質(zhì)量流量測(cè)量是一個(gè)技術(shù)難題。為此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者均做了大量的研究工作,研究較多的測(cè)量方法多涉及一些新技術(shù)。也有很多研究工作是應(yīng)用傳統(tǒng)的單相流儀表和多相流模式進(jìn)行多參數(shù)組合辯識(shí)而檢測(cè)的,同時(shí),將軟測(cè)量技術(shù)引入到氣力輸送系統(tǒng)參數(shù)測(cè)試領(lǐng)域中。軟測(cè)量技術(shù)包括模式識(shí)別,狀態(tài)估計(jì),過(guò)程參數(shù)識(shí)別,模糊數(shù)學(xué),人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等,是利用較易在線測(cè)量的輔助過(guò)程變量和離線分析信息提供主要過(guò)程參數(shù)的在線估計(jì)的技術(shù),可用來(lái)解決復(fù)雜的不確定的氣力輸送系統(tǒng)的質(zhì)量流量測(cè)量問題。

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二、質(zhì)量流量測(cè)量技術(shù)

1.節(jié)流法

    測(cè)量固體顆粒的質(zhì)量流量計(jì)可分為節(jié)流型和非節(jié)流型。實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和研究證明這些設(shè)備適用于各種不同的工業(yè)過(guò)程中受重力作用的固體質(zhì)量流量的測(cè)量。機(jī)械固體流量計(jì)的測(cè)量值正比于固體質(zhì)量流速,但在本質(zhì)上對(duì)固體顆粒大小、化學(xué)組合、濕度的變化不敏感。所有的節(jié)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(dòng)顆粒的磨損性、散射以及流線的壓縮等,影響了其對(duì)氣力輸送管道中固體顆粒質(zhì)量流量測(cè)量的精確性。  

2.非節(jié)流法

2.1直接測(cè)量

    固體質(zhì)量流量的測(cè)量的非節(jié)流法主要可以分為兩類:直接測(cè)量和間接測(cè)量。直接固體流量計(jì)有一個(gè)穿過(guò)設(shè)備的直接響應(yīng)固體質(zhì)量流速的敏感元件,僅需要單信號(hào)處理元件。已設(shè)計(jì)出三種直接法固體流量計(jì)并經(jīng)過(guò)測(cè)試,包括熱力法、主動(dòng)充電檢測(cè)法和被動(dòng)充電檢測(cè)法。其共同特性是需要沿著管道軸線方向按差動(dòng)方式設(shè)置一對(duì)敏感或檢測(cè)元件來(lái)獲取質(zhì)量流量信號(hào)。但直接法的使用經(jīng)常導(dǎo)致傳感頭在軸線方向的長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng),但其不適用于能源工業(yè)中大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程。

2.2間接測(cè)量

    現(xiàn)在提出方法大多數(shù)基于間接測(cè)量原理,即獨(dú)立測(cè)量瞬時(shí)體積濃度和瞬時(shí)固體流速。

    流速測(cè)量

    基于多普勒方法、相關(guān)法、空間濾波法、質(zhì)點(diǎn)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(duì)固體流速進(jìn)行粗略估計(jì),又可以使用激光傳感器獲取流型中固定點(diǎn)的精確結(jié)果。

    相關(guān)測(cè)速提供了一種比多普勒方法更好的途徑。電學(xué)傳感器(靜電和電容)與衰減法相比,優(yōu)點(diǎn)在于價(jià)格、維護(hù)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(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)靜電型相關(guān)測(cè)速儀優(yōu)于其他相關(guān)測(cè)量設(shè)備。

    空間濾波法是一種新方法,一般來(lái)說(shuō),空間濾波法所用的傳感器比相關(guān)法傳感器在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上更復(fù)雜,但是,信號(hào)處理設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單。空間濾波能從顆粒流中獲取更多的信息,當(dāng)與有效的信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合,可得到較為精確的結(jié)果。

    質(zhì)點(diǎn)成像法既可以利用其可視化測(cè)量的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行在線檢測(cè),觀察流型,計(jì)算相含率,也可從其直接測(cè)量信號(hào)中提取流型,相含率等信息。

    濃度測(cè)量

    固體濃度測(cè)量使用的方法多樣,進(jìn)展也不相同。對(duì)于稀相的測(cè)量存在許多難題,并造成極大的測(cè)量誤差,但被動(dòng)充電檢測(cè)法和光學(xué)衰減法這兩種方法適用于稀相檢測(cè)。此外,不均勻的固體分布導(dǎo)致了另外的操作錯(cuò)誤,因?yàn)閭鞲衅鞫硷@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(chǎng),必須使用更大物理尺寸的傳感頭,如更厚的管壁或更長(zhǎng)的軸向長(zhǎng)度。多傳感器融合和新的信號(hào)處理技術(shù)的結(jié)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(yùn)作,而基于電容和輻射原理的傳感器則不受此影響。因此,對(duì)特定尺寸微粒的濃度測(cè)量的標(biāo)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(xué)和共振方法的傳感器依賴于固體的化學(xué)性質(zhì)。用電容傳感器等測(cè)濃度時(shí),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(xué)、共振和衰減原理的傳感器必須用特定已測(cè)的固體來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。



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