CN104655214A - 浓相粉煤质量流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种质量流量计，尤其涉及一种浓相粉煤质量流量计。本发明采用的技术方案为包括前后连接于待测粉煤管路的管道和两个电荷感应传感器,上述管道的管道壁分为内管壁和外管壁，内管壁和外管壁之间留有空隙，所述电荷感应传感器为圆环状电荷感应传感器,上述的两个圆环状的电荷感应传感器设置在管道的内管壁和外管壁之间的空隙的前后不同位置。粉煤气固两相流流经电荷感应传感器，通过介质与电荷感应传感器的感应电荷测量煤粉总量，即粉煤质量流量，再通过电荷感应信号测得准确的介质流速，再用同一时刻、同一测点测得的粉煤介质瞬时粉煤总量和瞬时流速计算获得稳定的煤粉浓度。

Description

浓相粉煤质量流量计

技术领域

本发明涉及一种质量流量计，尤其涉及一种浓相粉煤质量流量计。

背景技术

气流床粉煤加压气化技术是国际上最先进的煤气化技术之一，该技术为使得气化效率达到最佳，避免因氧煤比失调而导致的安全和工艺指标恶化等问题，需要通过在线准确测量加压密相输送条件下的粉煤质量流量进而有效控制气化过程的氧煤比。

目前，多采用电容式煤粉质量流量计测量粉煤质量流量，其工作原理是将电容极板安装在流动管道外，当管道内气固相比例发生变化，介电常数也会发生相应变化，从而引起电容值改变。测量极板间电容值，再通过数字信号转换，即可得到管道内相浓度。然而通过试验验证的结果发现其测量精度受煤种、水含量的影响较大，且电容式传感器难以保持长期稳定的信号输出。

西安科瑞自动化有限责任公司开发的交流电荷感应式煤粉浓度测量装置(专利CN201020583215.8)已经应用于火电厂燃煤锅炉一次风管中煤粉浓度的准确测量，并取得较好的测量精度。然而，气流床粉煤加压气化技术中粉煤输送的工况与火电厂一次风管中的工况相距甚远，一次风管煤粉浓度为0.4~0.5kg/m3， 压力7~8kpa，而粉煤气化入炉煤粉管线煤粉浓度高达300~400kg/m3，压力在4600kpa左右，另外，该装置插入式传感器的结构也不适合用于浓相粉煤质量流量的测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种能测量浓相粉煤质量流量的新型浓相粉煤质量流量计。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为浓相粉煤质量流量计，包括前后连接于待测粉煤管路的管道和两个电荷感应传感器,其特征是，上述管道的管道壁分为内管壁和外管壁，内管壁和外管壁之间留有空隙，所述电荷感应传感器为圆环状电荷感应传感器,上述的两个圆环状的电荷感应传感器设置在管道的内管壁和外管壁之间的空隙的前后不同位置，所述的圆环状的电荷感应传感器的圆环面与管道的中心轴垂直，所述的电荷感应传感器与管道的内管壁和外管壁之间设有绝缘材料隔离。

所述电荷感应传感器通过电路连接于控制系统；所述管道的两端设连接法兰。

本专利的优点在于，利用交流电荷感应技术的原理依据即每一种物质都在电荷感应序列中占有一个席位，在动态状态下，任何两种不同物质将相互感应产生电荷。当管道中的粉煤介质流经过应用耦合技术的探头时，探头所接收到的电荷信号来自介质对探头的感应电荷。粉煤浓度越高、流速越大，感应所产生的电荷信号越强。粉煤气固两相流流经电荷感应传感器，通过介质与电荷感应传感器的感应电荷测量煤粉总量，即粉煤质量流量，再通过电荷感应信号测得准确的介质流速，再用同一时刻、同一测点测得的粉煤介质瞬时粉煤总量和瞬时流速计算获得稳定的煤粉浓度，粉煤浓度直接测量，不需要引压管，所以不存在堵塞问题，具有免维护特征；粉煤质量流量根据介质对探头的感应电荷测量，其测量精度受煤种、水含量的影响较小，测量精度较高且可以保持长期稳定的信号输出。

附图说明

图1是本专利的结构示意图。

附图中：1、电荷感应传感器；2、空隙；3、内管壁；4、外管壁；5、法兰，6、电路，7、控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明如图1所示，浓相粉煤质量流量计，包括前后连接于待测粉煤管路的管道和两个电荷感应传感器1,上述管道的管道壁分为内管壁4和外管壁3，内管壁4和外管壁3之间留有空隙2，所述电荷感应传感器1为圆环状电荷感应传感器,上述的两个圆环状的电荷感应传感器设置在管道的内管壁4和外管壁3之间的空隙2的前后不同位置，所述的圆环状的电荷感应传感器1的圆环面与管道的中心轴垂直，所述的电荷感应传感器与管道的内管壁4和外管壁3之间设有绝缘材料隔离。所述电荷感应传感器1通过电路6连接于控制系统7。所述管道的两端设连接法兰5。

通过传感器获得感应电荷的信号，通过信号电路6至控制系统7，并由控制系统7计算所述流的质量流量（Q）、流速（V）和浓度（N）。

所述传感器测量速度（V）、质量流量（Q）和浓度（N）是依据交流电荷感应技术的原理为基础的，依据是每一种物质都在电荷感应序列中占有一个席位，在动态状态下，任何两种不同物质将相互感应产生电荷。再利用相关法原理得出流速（V）和利用感应电荷信号的强弱和总量标定法来确定煤粉的质量流量（Q），并根据下面公式计算得出浓度（N），即：

浓度N=质量流量Q÷（流速V×测量管截面积A）。

根据交流电荷感应原理，即气固两相流介质在测量管内流动时，当流经一对电荷感应传感器时，在两环状电荷感应传感器的环形感应等量随机电荷信号，通过即时扰动量的大小，来确定粉煤瞬间总量（Q）。再由控制系统的嵌入式处理器根据交相关数学模型计算后就能获得两个信号的高精度时差（粉煤经过两个传感器所用时间）Δt；两电荷感应传感器

之间的安装距离是恒定的L（安装后精确测量），利用下面公式准确计算出绝对流速：

V（m/s）=L（m）÷Δt（s）

再利用下述公式计算得出测量管中煤粉的浓度值：

粉煤浓度=粉煤总量÷（流速x管道截面积）

控制系统能够通过D/A转换变成4—20mA表征粉煤质量流量、流速及浓度的模拟信号输出给其他系统。

通过大量试验验证该新型浓相煤粉质量流量计与目前进口的电容式固体质量流量计对比其有着较佳的稳定性和准确性。

在粉煤加压气化装置的流程控制中, 煤粉密度、流速的测量是整个输煤系统的重中之重, 我国近年来引进的Shell和GSP粉煤加压气化技术中, 粉煤质量流量的计量一直采用电容原理的流量计来进行质量计量和控制，且只能测量浓度较高的气固两相流。目前无法对电容原理流量计测量的流速信号进行验证，而其输出的浓度信号又是基于流速信号计算的，因此目前还无法对电容原理固体质量流量计的流速信号进行准确标定或检验。而本发明的流量计很好地解决了流速测量和浓度测量的精度问题，当煤粉管道内没有煤粉输送时管道内只含有微量的煤粉颗粒，本发明的流量计仍可以测得并输出更加稳定的流速信号。故使用其它精度较高的气体流量计便可对本发明的流量计进行流速的标定。

通过大量试验验证该流量装置与目前进口的电容式固体质量流量计对比其有着较佳的稳定性和准确性。

Claims (3)

1.一种浓相粉煤质量流量计，包括前后连接于待测粉煤管路的管道和两个电荷感应传感器(1),其特征是，上述管道的管道壁分为内管壁(4)和外管壁(3)，内管壁(4)和外管壁(3)之间留有空隙(2)，所述电荷感应传感器(1)为圆环状电荷感应传感器,上述的两个圆环状的电荷感应传感器设置在管道的内管壁(4)和外管壁(3)之间的空隙(2)的前后不同位置，所述的圆环状的电荷感应传感器(1)的圆环面与管道的中心轴垂直，所述的电荷感应传感器与管道的内管壁(4)和外管壁(3)之间设有绝缘材料。

2.根据权利要求1所述的浓相粉煤质量流量计，其特征是，所述电荷感应传感器（1）通过电路(6)连接于控制系统（7）。

3.根据权利要求1所述的浓相粉煤质量流量计，其特征是，所述管道的两端设连接法兰(5)。