CN102305876A

CN102305876A - 一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法

Info

Publication number: CN102305876A
Application number: CN201110270135A
Authority: CN
Inventors: 郝雪弟; 吴淼; 张霜玉; 贾旋凯; 杨华旭; 王志南
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT; China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: CN102305876B

Abstract

本发明涉及一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法，包括测试管段和传感数据采集系统。测试管段由法兰、直管、示速磁块投放装置、感应线圈固定装置、法兰和示速磁块回收装置组成；传感数据采集系统由感应线圈、调理电路、数据采集卡和计算机组成。在浓密膏体中投入示速磁块，利用浓密膏体的高粘稠性保证示速磁块与浓密膏体以相同的速度运动，示速磁块流过两个感应线圈时，会在两个感应线圈中分别产生电压脉冲，两个感应线圈的间距与两个脉冲的时间间隔的商即为浓密膏体的流速。本发明解决了浓密膏体流速测量没有专用测量方法的难题，可实现流速参数的及时获得、数据的自动化处理和存储，降低工作劳动强度，为浓密膏体输送特性研究奠定基础。

Description

一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种管道输送领域的流速测量方法，特别是涉及一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法。

背景技术

高浓度黏稠固体废弃物，是指工业生产及市政污水处理过程中产生的含固量高、粘度大、颗粒细的固-液两相废弃物或副产品，含固量一般为该行业机械固液分离后的最大值，常温常压下一般不具流动性，在高压管道输送时呈“不沉降似均质浓密膏体”，因此亦称浓密膏体。包括煤炭行业的原生煤泥、给排水行业的脱水污泥、制造行业的工业污泥、石化行业的油渣和油泥、冶金行业的转炉尘泥及有色金属行业的赤泥等，涉及二十余个与国民经济息息相关的行业。

浓密膏体大都可以进行回收利用，特别是利用煤泥燃烧发电的技术已经成熟。浓密膏体的回收利用要求将其从产生地运输到利用地，通常距离为几百米、高度为几十米。浓密膏体管道输送技术是其远距离输送的最佳输送方式。目前，浓密膏体管道输送技术已经有许多工程应用实例。用户在设计浓密膏体管道输送系统时，以及日常运行中，都要求能够精确监控浓密膏体的流速(流量)。

以往对浓密膏体流速的测量大都使用“称重法”。测量过程为：采用秒表计时，在管道出口用容器盛接流出的物料，称出该容器内物料的重量，换算成体积，然后除以这段时间，即为管道中的平均流量。这种方法需要几人配合，称重过程中操作人员的劳动强度大，不能及时获得管道中的流量参数，不便于数据的自动化处理和存储。而且，在人工计时环节和质量与体积的换算环节上容易引入不确定的误差。

为了解决浓密膏体流速测量的问题，相关技术人员或试用、或论证过其他几种流量计，但都没有成功应用于浓密膏体流速测量领域：

容积式流量计，只适用于洁净单相流体，并不适用于浓密膏体。

差压式流量计，压差与流量的换算过程须首先知道压差与流量的定量关系，但这正是浓密膏体管道流速测量工作的目的之一。也就是说，目前还不知道浓密膏体管道压差与流量确切的定量关系，因此无法使用这种流量计。

超声波流量计，通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用来测量，主要分为时差超声波流量计和多普勒超声波流量计。时差超声波流量计要求管道输送过程中能够产生顺流和逆流，并且只能用于清洁液体，因此无法用于浓密膏体管道流速测量。多普勒超声波流量计只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体，因此其无法用于浓密膏体管道流速测量。

电磁流量计，相关研究人员和技术人员曾经试用过电磁流量计测量浓密膏体管道流速，但并未成功。分析原因有以下两点：

(1)由于浓密膏体颗粒很细(如：煤泥的中值粒径d₅₀≈37.56μm，城市脱水污泥的中值粒径d₅₀≈44.88μm)，经充分搅拌后会十分均匀、连续，均匀连续的介质流经电磁流量计的磁场，对于磁场的切割作用很弱，不能产生能够被检测到的电势。

(2)电磁流量计能够测量的流速范围是0.1～16m/s，高压管道输送系统中的流速一般只在0.1～1m/s左右，处于速度测量范围的下0～6.3％范围内，电磁流量计很难测得准。

鉴于上述现有的浓密膏体流速测量技术存在的缺陷，本发明人基于丰富的专业知识，积极研究创新，提出了一种浓密膏体流速测量的方法。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于：解决浓密膏体流速测量没有专用测量方法的难题，提出一种浓密膏体管道流速测量的方法，完成管道输送浓密膏体流速的测量，可实现输送过程中流速参数的及时获得、数据的自动化处理和存储，减少操作人员数目，降低操作人员劳动强度，为浓密膏体输送特性研究奠定基础，具有很大工程实用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种浓密膏体流速测量的方法，在浓密膏体中投入示速磁块，利用浓密膏体的高粘稠性保证示速磁块随着浓密膏体以相同的速度运动，通过测量示速磁块的速度就可以间接得到浓密膏体的流速。测量示速磁块的速度所利用的测量原理是电磁感应现象，即因磁通量变化产生感应电动势的现象。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流(感生电流)。

本发明是一个机电结合的产品，包括测试管段和传感数据采集系统两大部分。测试管段依次由法兰A、直管、示速磁块投放装置、感应线圈固定装置、法兰B和示速磁块回收装置组成；传感数据采集系统依次由感应线圈A、感应线圈B、调理电路、数据采集卡和计算机组成。其中法兰A和法兰B分别焊接在直管两端，用于向浓密膏体输送管道上安装；示速磁块投放装置焊接于测试管段预先打好的小孔处；示速磁块回收装置置于整个浓密膏体输送管道的出口处；感应线圈固定装置与测试管段不接触；感应线圈A和感应线圈B都套在直管外壁，且均安装于感应线圈固定装置上，感应线圈A和感应线圈B相隔一个规定的距离，所述距离的精度由感应线圈固定装置的定位尺寸精度保证；调理电路封装在感应线圈的内部，电信号由一个双线插头引出串联到数据采集卡的端子上；数据采集卡通过专用I/O接口连接到计算机。调理电路是一个简单的RC低通滤波电路，由一个电阻R和一个电容C组成。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的一种浓密膏体流速测量的方法，使用具有强表面磁场的示速磁块，为了避免示速磁块吸附在测试管段的任何位置上，并且要保证测试管段内部磁场不被测试管段各结构所使用的材料屏蔽，法兰A、直管、示速磁块投放装置、感应线圈固定装置、法兰B均采用抗磁性材料或顺磁性材料，常见的抗磁性材料的牌号有1Cr18Ni9，即工程上常用的304不锈钢。

前述的一种浓密膏体流速测量的方法，其中所述的示速磁块投放装置应该能够完成以下2个功能：能够在浓密膏体管道输送过程中不停泵的情况下随时投放示速磁块，实现多次测量，确保测量数据的准确性和重现性；能够保证管道输送过程以及流速测量过程不发生浓密膏体泄漏，即具有良好的密封性。本发明所提出的一种示速磁块投放装置，将示速磁块投放过程依次分解为以下6个步骤：投放管的密封、装入示速磁块、装料管的密封、打开投放管、示速磁块推入投放管、示速磁块推入直管。本发明所提出的一种示速磁块投放装置，为内径尺寸相同、结构相似的投放管和装料管正交相贯而成的一个三通结构，二者均由按压头、活塞杆、活塞头、2个O型圈、缸筒和盖组成。按压头与活塞杆通过螺纹连接；活塞杆与活塞头通过螺纹连接；在活塞头的圆周方向开2个槽，分别套入2个O型圈；活塞装入缸筒内，盖与缸筒通过螺纹连接；其中投放管缸筒A上打孔，焊接缸筒B；缸筒A焊接于直管预先打好的小孔处。

前述的一种浓密膏体流速测量的方法，其中所述的感应线圈固定装置应该能够完成以下3个功能：能够准确保证感应线圈A和感应线圈B之间的距离；能够调节感应线圈A和感应线圈B的高度；能够牢固固定感应线圈A和感应线圈B。本发明所提出的一种感应线圈固定装置，由2个完全相同的不锈钢架台通过底座间的刻度尺连接而组成，其中每个不锈钢架台包括：底座、升降杆、调高关节和夹子。升降杆竖直焊接在底座上；调高关节套在升降杆上，形成移动副；调高关节上连接着夹子。2个不锈钢架台底座间的刻度尺用来准确固定感应线圈A和感应线圈B之间的距离；调高关节沿着升降杆上下移动能够调节感应线圈的高度，调节关节上的旋钮旋紧可以固定调高关节；夹子能够牢固固定感应线圈A和感应线圈B。由于本发明所提出的一种感应线圈固定装置与感应线圈A和感应线圈B是直接接触的关系，为了避免浓密膏体输送过程中管道振动对流速测量造成干扰，感应线圈固定装置与测试管段不接触，感应线圈固定装置可以固定在管道基础上。

前述的一种浓密膏体流速测量的方法，其中所述的示速磁块回收装置应该能够完成以下3个功能：能够接收示速磁块；不影响浓密膏体流动；能够方便取出示速磁块。本发明所提出的一种示速磁块回收装置，为一个碳钢制网格筛。碳钢丝编制的网，外围用碳钢做骨架支撑。采用略小于示速磁块直径的长度作为网格筛的孔径；采用碳钢作为示速磁块回收装置的材料，利用碳钢与示速磁块相互吸引的性质，更好地回收示速磁块：这两方面设计保证能够完全接收从管道出口随浓密膏体流出的示速磁块。示速磁块回收装置可以做成与管道出口直径相等的圆形筛，通过夹子固定在管道出口处；也可以做成尺寸较大的矩形筛，直接安放在下一级浓密膏体处理设备的进料口处：两种设计都不影响管道内浓密膏体的流动。网格式的设计保证浓密膏体可以通过示速磁块回收装置，不影响浓密膏体流出管道，流入下一级浓密膏体处理设备。示速磁块全部回收完毕后，可以在浓密膏体管道输送过程中不停泵的情况下就直接取下示速磁块回收装置。开放式的网格平面可以方便地取下示速磁块。

前述的一种浓密膏体流速测量的方法，其中所述的感应线圈A、感应线圈B感应线圈应该能够灵敏地检测出通过它的磁场的变化，将这种变化以电信号的方式传递出来。感应线圈A、感应线圈B具有完全相同的结构和功能，它们是在一个树脂圆环内绕制铜线圈，铜线两端接入调理电路中，通过灌入环氧树脂胶封装而成。前述的感应线圈中敏感元件是铜线圈，它的外部都被坚硬的树脂封装，不仅防止铜线圈受到损伤，还方便前述的感应线圈固定装置对感应线圈进行固定。感应线圈A和感应线圈B虽然套在直管外壁，但要和直管外壁留有一定的间隙，保证感应线圈不接触直管外壁，避免浓密膏体输送过程中管道振动对流速测量造成干扰。

前述的一种浓密膏体流速测量的方法，其中所述的调理电路是一个简单的RC低通滤波电路，由一个电阻R和一个电容C组成。铜线圈、电阻R、电容C三者串联形成闭合回路，在电容C的两端并联一个双线插头引出电压信号。该调理电路可以为手工焊制电路板，也可以采用机器印刷的电路板；该调理电路可以固定于感应线圈外部的任意位置上，也可以封装在感应线圈环氧树脂胶内部。该调理电路可以有效降低噪声，提高信噪比。

前述的调理电路，其中所述的测量信号电信号由一个双线插头引出串联到数据采集卡的端子上，通过数据采集卡的采集，将电信号转换为数据存入计算机。采集到的数据经过计算机的处理和计算，可以得出浓密膏体的流速，最终显示在计算机显示器上。

前述的调理电路，其中所述的测量信号电信号，通过数据采集卡的处理，最终将采集到的数据传入计算机，编制的软件不仅能利用采集到的数据计算出浓密膏体的流速，还能计算出浓密膏体管道输送系统的流量参数。

本发明一种浓密膏体流速测量的方法与现有技术相比，具有明显的优点与有益效果。由以上技术方案可知，本发明提供的一种浓密膏体流速测量的方法，可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，至少具有下列优点：

(1)本发明一种浓密膏体流速测量的方法利用测试管段和传感数据采集系统替代了传统的人工称重的方式，解决了现有的流量计产品无法测量浓密膏体流量的难题，测量过程自动化水平明显提高。

(2)本发明一种浓密膏体流速测量的方法能够在浓密膏体输送工作不中止，即管道输送系统不停泵的情况下投放示速磁块，可以随时测量浓密膏体的流速，及时显示流速参数，具有及时性。

(3)本发明一种浓密膏体流速测量的方法，主要的误差来源就是采样误差。所谓采样误差，是指采样间隔造成的最大值误差。采样过程中，脉冲峰值可能落入2个采样点之间，而误将其中较大的一个点当作峰值，系统会记下这个点的时间用来计算流速。本发明一种浓密膏体流速测量的方法设计了2处感应线圈进行数据采集，因此时间上最大会造成2个采样间隔的误差。通过提高采样频率、缩短采样间隔可以将本发明的误差控制在0.5％以内，即本发明具有精度高的优点。

(4)本发明一种浓密膏体流速测量的方法，利用2个感应线圈测量示速磁块速度的方法，方便、有效地测量出浓密膏体的流速，这种方法具有原理简单、具体、可靠性高、安装和调节操作简单快捷的优点。

(5)本发明一种浓密膏体流速测量的方法，安装调试完毕、进入试用阶段后，只需要一个操作人员进行以下4个步骤的操作：打开浓密膏体流速测量计算机软件，从示速磁块投放装置向测试管段内的浓密膏体中投放示速磁块，记录计算机显示器上的流速数据，从示速磁块回收装置上收回示速磁块。由此看来，本发明所提出的一种浓密膏体流速测量的方法不仅减少操作人员数目，还降低操作人员工作劳动强度。

(6)本发明一种浓密膏体流速测量的方法，所采用的原理简单，所选用的材料均为常用工程材料，信号处理和数据计算过程简单实用，总体成本较低。

综上所述，本发明特殊结构的浓密膏体流速测量系统，利用浓密膏体可以携带示速磁块等速运动的性质，采用电磁感应现象作为测量原理，设计出测试管段和传感数据采集系统有机结合的形式，提出了一种浓密膏体流速测量的方法。本发明所提出的一种浓密膏体流速测量的方法替代了传统的人工称重的方式，解决了市场上的流量计产品无法测量浓密膏体流量的难题，彻底解决浓密膏体流速自动化测量问题。本发明不仅可以帮助减少浓密膏体流速测量工作的操作人员数目，降低操作人员工作的劳动强度，而且便于操作，具有良好的实用效果。其具有上述诸多的优点及实用价值，其测量原理和结构设计未见公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上还是功能上都有较大的突破，在浓密膏体流速测量技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，目前还没有已经公开的专利在其测量原理和结构上有任何相似之处，且具有多项功效，从而非常适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1是本发明的测试方法示意图

图2是本发明的总体结构示意图

图3是本发明数学模型示意图

图4是本发明的感应线圈结构示意图

图5是本发明的调理电路示意图

图6是本发明的感应线圈固定装置结构示意图

图7是本发明的示速磁块投放装置结构示意图

图8是本发明的示速磁块回收装置结构示意图

其中：

1：感应线圈固定装置 2：示速磁块投放装置

3：感应线圈A 4：感应线圈B

5：调理电路A 6：调理电路B

7：数据采集卡 8：计算机

9：法兰A 10：直管

11：法兰B 12：活塞A

13：盖A 14：缸筒A

15：缸筒B 16：盖B

17：活塞B 18：升降杆

19：调高关节 20：夹子

21：底座 22：刻度尺

23：示速磁块回收装置 24：树脂圆环

25：铜线圈 26：环氧树脂胶

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，进行详细说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

本发明较佳实施例的一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法，如图1、图2所示，包括测试管段和传感数据采集系统两大部分。测试管段依次由法兰A 9、直管10、示速磁块投放装置2、感应线圈固定装置1、法兰B 11和示速磁块回收装置23组成；传感数据采集系统依次由感应线圈A 3、感应线圈B 4、调理电路A 5、调理电路B 6、数据采集卡7和计算机8组成。

其中法兰A 9和法兰B 11分别焊接在直管10两端，用于向浓密膏体输送管道上安装，2个法兰上分别配有整套的密封件和紧固件；直管10在设计为安装示速磁块投放装置的位置打一个孔，作为示速磁块进入测试管段的入口；示速磁块投放装置2焊接于直管10已打好的小孔处；感应线圈固定装置1固定在基础上，与测试管段不接触，保证与测试管段不直接地以及间接地接触，并且将感应线圈A 3、感应线圈B 4固定在直管10的外壁，保证2个感应线圈也不与测试管段直接地以及间接地接触；感应线圈A 3、感应线圈B 4都套在直管10的外壁，且内径都略大于直管10的外径，感应线圈A 3、感应线圈B 4相隔一个由测量精度规定的距离，所述距离的精度由感应线圈固定装置的定位尺寸精度保证；示速磁块回收装置23置于整个浓密膏体输送管道的出口处，或者置于下一级浓密膏体处理设备的进料口处；调理电路A 5封装在感应线圈A 3的内部、调理电路B 6封装在感应线圈B 4的内部，电信号分别由双线插头引出串联到数据采集卡7的端子上；数据采集卡7通过专用I/O接口连接到计算机8。

如图1所示为本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的测试方法示意图。从示速磁块投放装置2处向直管10中投入示速磁块，由于浓密膏体具有高粘稠性，使得示速磁块运动较短的一段距离就可以加速到与浓密膏体相同的运动速度，并由浓密膏体裹挟着保持这个速度继续流动；当示速磁块流到感应线圈A 3处时，感应线圈A 3的磁通量的变化率会由小变大再变小，因此感应线圈A 3中会产生第一个电压脉冲信号，该电压脉冲信号经过调理电路A 5滤波、数据采集卡7采样后，转换为数据，输入到计算机8中，计算机8中的数据处理软件会分辨出脉冲信号的峰值，记录下这个峰值所对应的时间点，并由这个峰值触发数据处理软件中的计时程序，计时开始；当示速磁块流到感应线圈B 4处时，感应线圈B 4的磁通量的变化率会由小变大再变小，因此感应线圈B 4中会产生第二个电压脉冲信号，该电压脉冲信号经过调理电路B 6滤波、数据采集卡7采样后，转换为数据，输入到计算机8中，计算机8中的数据处理软件会分辨出脉冲信号的峰值，记录下这个峰值所对应的时间点，并由这个峰值触发数据处理软件中的计时程序，计时结束。用感应线圈A 3和感应线圈B 4之间的距离与2个峰值之间的时间做商即为示速磁块的运动速度，也即浓密膏体的流速。数据处理软件能自动计算出管道中浓密膏体的流量。

如图3所示为本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的数学模型示意图，为浓密膏体输送管道与浓密膏体管道流速测量装置连接的示意图，其中：

D₁——浓密膏体输送管道的内径；

D₂——直管10的内径；

L——感应线圈A 3与感应线圈B 4之间的距离；

t_A——第一个电压脉冲信号峰值所对应的时间点；

t_B——第二个电压脉冲信号峰值所对应的时间点；

v₁——浓密膏体输送管道中的流速；

v₂——直管10中浓密膏体的流速；

Q——浓密膏体输送管道中的流量。

在浓密膏体管道输送过程中流量是不变化的，但由于浓密膏体管道流速测量装置设计时很难将其内径D₂与浓密膏体输送管道的内径D₁保持一致，因此导致浓密膏体在测试管段中的流速v₂与浓密膏体输送管道中的流速v₁是不同的。

可以利用下式计算浓密膏体输送管道中的流速v₁：

v_{1} = \frac{L}{t_{A} - t_{B}} {(\frac{D_{2}}{D_{1}})}^{2}

可以利用下式计算浓密膏体输送管道中的流量Q：

Q = \frac{π D_{2}^{2}}{4} \cdot \frac{L}{t_{A} - t_{B}}

v₁就是本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的所要测量的流速，Q就是本发明所要测量的流量。

如图4所示为本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的感应线圈结构示意图。感应线圈A 3和感应线圈B 4具有完全相同的结构和功能，它们是在一个树脂圆环24的槽内绕制铜线圈25，通过向树脂圆环24的槽内灌入环氧树脂胶26封装而成。其中敏感元件是铜线圈25，当示速磁块流到感应线圈A 3或感应线圈B 4处时，铜线圈25的磁通量的变化率会在很短的时间内由小变大再变小，由电磁感应现象产生一个电压信号，该电压信号也相应地在很短的时间内由小变大再变小，即产生了1个电压脉冲信号。该电压脉冲信号从铜线圈25的铜线的两端引出。铜线圈25的外部被坚硬的树脂封装，感应线圈固定装置1在感应线圈A 3、感应线圈B 4的树脂外壳上固定。

如图5所示为本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的调理电路示意图。调理电路A 5和调理电路B 6具有完全相同的结构和功能，下面仅以调理电路A 5为例介绍其形状、构造及其有益效果。前述的铜线圈25的铜线的一端接电阻R两脚其中的一脚，铜线圈25的另一端接电容C两脚其中的一脚，电阻R的另一脚与电容C的另一脚连接，三者串联成一闭合回路；电容C的两端分别与一个双线插头27的两脚相连接。从双线插头上引出的就是经过低通滤波的电压脉冲信号，基本消除了噪声的影响。

如图6所示为本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的本发明的感应线圈固定装置结构示意图。感应线圈固定装置1由2个完全相同的不锈钢架台通过底座间的刻度尺22连接而组成，其中每个不锈钢架台包括：升降杆18、调高关节19、夹子20和底座21。升降杆18竖直焊接在底座21上；调高关节19套在升降杆18上，形成移动副；调高关节19上连接着夹子20。对感应线圈固定装置1的调节工作和对感应线圈A 3、感应线圈B 4的固定工作是在测试之前的装配过程中完成的：首先，将感应线圈固定装置1其中一个底座21固定于基础上；其次，根据刻度尺22所显示的刻度，调节两升降杆18之间的距离，调节至规定距离后将另一个底座21固定；然后，用2个夹子20分别固定住感应线圈A 3和感应线圈B 4；最后，调节调高关节19在升降杆18上的高度，保证感应线圈A 3和感应线圈B 4与直管10的外壁留有间隙，旋紧调高关节19上的螺钉，固定这一高度。

如图7所示为本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的本发明的示速磁块投放装置结构示意图。示速磁块投放装置2为内径尺寸相同、结构相似的投放管和装料管正交相贯而成的一个三通结构，其中投放管包括：活塞A12(由按压头、活塞杆、活塞头、2个O型圈组成)、盖A 13和缸筒A 14；装料管包括：活塞B 17(由按压头、活塞杆、活塞头、2个O型圈组成)、盖B 16和缸筒B 15。下面仅以投放管为例介绍其形状、构造：按压头与活塞杆通过螺纹连接，活塞杆与活塞头通过螺纹连接，在活塞头的圆周方向开2个槽，分别套入2个O型圈，此4个部分构成了活塞A 12；活塞A 12装入缸筒A 14内，可以往复移动；盖A 13与缸筒A 14通过螺纹连接。缸筒A 14上打孔，在该孔处焊接缸筒B 15。示速磁块投放的具体步骤为：第一步，向下推活塞A 12，密封投放管；第二步，打开盖B 16，抽出活塞B 17，向缸筒B 15中装入示速磁块；第三步，装入活塞B 17，关闭盖B 16，密封装料管；第四步，向上抽活塞A 12，打开投放管；第五步，推入活塞B 17，将示速磁块推入投放管；第六步，向下推活塞A 12，将示速磁块推入直管10，向上回抽一段活塞A 12。

如图8所示为本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的本发明的示速磁块回收装置结构示意图。示速磁块回收装置23为一个碳钢丝编制的尺寸较大的矩形网格筛，采用略小于示速磁块直径的长度作为网格筛的孔径，外围用碳钢做骨架支撑。示速磁块回收的具体步骤为：在将示速磁块投放进到直管10之前，将示速磁块回收装置23置于下一级浓密膏体处理设备的进料口处，待多次测量流速完毕后，可以取下示速磁块回收装置23，回收吸附在其表面的示速磁块，并清理示速磁块回收装置23。

综上所述，使用本发明所提出的一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法来测量浓密膏体管道流速的整个过程为：

(1)将本发明与浓密膏体输送管道连接，并进行前述感应线圈固定装置1的调节工作和对感应线圈A 3、感应线圈B 4的固定工作；

(2)开启传感数据采集系统，安放示速磁块回收装置23，进行前述示速磁块投放工作；

(3)传感数据采集系统会自动进行前述电压脉冲信号的产生、信号的处理、数据的采集、计算和存储工作；

(4)进行前述示速磁块回收工作。

上述如此结构构成的本发明一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法的技术创新，对于现今同行业的技术人员来说均具有许多可取之处，而确实具有技术进步性。

如上所述是本发明的基本构思。但是，在本发明的技术领域内，只要具备最基本的知识，可以对本发明的其他可操作的实施例进行改进。在本发明中对实质性技术方案提出了专利保护请求，其保护范围应包括具有上述技术特点的一切变化方式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种浓密膏体管道流速测量的装置及方法，包括测试管段和传感数据采集系统两大部分，其特征在于：测试管段依次由法兰A(9)、直管(10)、示速磁块投放装置(2)、感应线圈固定装置(1)、法兰B(11)和示速磁块回收装置(23)组成；传感数据采集系统依次由感应线圈A(3)、感应线圈B(4)、调理电路A(5)、调理电路B(6)、数据采集卡(7)和计算机(8)组成；其中，法兰A(9)和法兰B(11)分别焊接在直管(10)两端，用于向浓密膏体输送管道上安装；示速磁块投放装置(2)焊接于测试管段预先打好的小孔处；示速磁块回收装置(23)置于整个浓密膏体输送管道的出口处；感应线圈固定装置(1)与测试管段不接触；感应线圈A(3)和感应线圈B(4)都套在直管(10)外壁，且均安装于感应线圈固定装置(1)上，感应线圈A(3)和感应线圈B(4)相隔一个规定的距离，所述距离的精度由感应线圈固定装置(1)的定位尺寸精度保证；调理电路封装在感应线圈的内部，电信号由一个双线插头引出串联到数据采集卡(7)的端子上；数据采集卡(7)通过专用I/O接口连接到计算机(8)。

2.根据权利要求1所述的浓密膏体管道流速测量的装置及方法，其特征在于其中所述的法兰A (9)、直管(10)、示速磁块投放装置(2)、感应线圈固定装置(1)、法兰B(11)均采用抗磁性材料或顺磁性材料。

3.根据权利要求1所述的浓密膏体管道流速测量的装置及方法，其特征在于其中所述的示速磁块投放装置(2)为内径尺寸相同、结构相似的投放管和装料管正交相贯而成的一个三通结构，二者均由按压头、活塞杆、活塞头、2个O型圈、缸筒和盖组成；按压头与活塞杆通过螺纹连接；活塞杆与活塞头通过螺纹连接；在活塞头的圆周方向开2个槽，分别套入2个O型圈；活塞装入缸筒内，盖与缸筒通过螺纹连接；其中投放管缸筒A(14)上打孔，焊接缸筒B(15)；缸筒A(14)焊接于直管(10)预先打好的小孔处。

4.根据权利要求1所述的浓密膏体管道流速测量的装置及方法，其特征在于其中所述的感应线圈固定装置(1)由2个完全相同的不锈钢架台通过底座间的刻度尺(22)连接而组成，其中每个不锈钢架台包括：升降杆(18)、调高关节(19)、夹子(20)和底座(21)；升降杆(18)竖直焊接在底座(21)上；调高关节(19)套在升降杆(18)上，形成移动副；调高关节(19)上连接着夹子(20)。

5.根据权利要求1所述的浓密膏体管道流速测量的装置及方法，其特征在于其中所述的示速磁块回收装置(23)为一个碳钢丝编制的尺寸较大的矩形网格筛，采用略小于示速磁块直径的长度作为网格筛的孔径，外围用碳钢做骨架支撑。

6.根据权利要求1所述的浓密膏体管道流速测量的装置及方法，其特征在于其中所述的感应线圈是在一个树脂圆环(24)的槽内绕制铜线圈(25)，通过向树脂圆环(24)的槽内灌入环氧树脂胶(26)封装而成。感应线圈固定装置(1)在感应线圈的树脂外壳上固定。

7.根据权利要求1所述的浓密膏体管道流速测量的装置及方法，其特征在于其中所述的调理电路是将铜线圈(25)的一端接电阻R两脚其中的一脚，铜线圈(25)的另一端接电容C两脚中的一脚，电阻R的另一脚与电容C的另一脚连接，三者串联成一闭合回路；电容C的两端分别与一双线插头(27)的两脚相连接。

8.一种浓密膏体管道流速测量的方法，利用浓密膏体的高粘稠性保证示速磁块随着浓密膏体以相同的速度运动，通过测量示速磁块的速度而间接得到浓密膏体的流速，其特征在于：从示速磁块投放装置(2)处向直管(10)中投入示速磁块，当示速磁块流到感应线圈A(3)处时，感应线圈A(3)中会产生第一个电压脉冲信号，当示速磁块流到感应线圈B(4)处时，感应线圈B(4)中会产生第二个电压脉冲信号，用感应线圈A(3)和感应线圈B(4)之间的距离与两个峰值之间的时间做商即为示速磁块的运动速度，也即浓密膏体的流速。

9.根据权利要求8所述的浓密膏体管道流速测量的方法，其特征在于其中所述的感应线圈中产生的电压脉冲信号经过调理电路滤波、数据采集卡(7)采样后，输入到计算机(8)中，计算机(8)中的数据处理软件会分辨出脉冲信号的峰值，记录下这个峰值所对应的时间点，并由这个峰值触发数据处理软件中的计时程序；数据处理软件能自动计算出管道中浓密膏体的流量。