CN203798393U - 一种粉体流量在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种粉体流量在线检测系统，包括夹套换热器，夹套换热器设有管程和壳程两个通道，壳程同轴设于管程外侧；管程和壳程的进、出口均设有测温元件，粉体进、出换热器管道分别与管程的进、出口相连，换热介质进、出换热器管道分别与壳程的进、出口相连；夹套换热器外侧设有换热器外保温层，换热介质进换热器管道上设有换热介质流量计／流量控制单元。本实用新型提供的装置基于换热原理检测粉体流量，检测的可靠性和稳定性好，灵敏性好；装置结构简单，操作、维修都很方便，投资小，实用性强；且检测过程不改变粉体的流动通径，不影响生产装置的正常运行，特别适用于高温、精度要求低、密闭循环系统中粉体流量的检测。

Description

一种粉体流量在线检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种粉体流量在线检测系统，主要用于解决化工、炼油等行业中粉体流量的在线检测，特别适用于高温、密闭循环系统中的粉体物料流量在线检测，属于粉体流量检测技术领域。

背景技术

化工、炼油、钢铁、水泥等工业生产过程中离不开流体流量检测技术，针对不同物料状态，气体、液体流量检测技术类型多样且相对成熟，主要有：热式质量流量计、科里奥利质量流量计、浮子流量计、电磁流量计、涡街流量计、孔板流量计、齿轮流量计等技术，根据不同介质物性和工况条件均能找到较合适的检测手段。

然而，对于固体粉料的流量检测，常用的技术有皮带秤、失重秤、转子秤、冲击式流量计和科里奥利质量流量计，这些技术能直接检测普通工况固体物料的质量流量，满足了一些场合的流量检测要求，但也具有一定的缺点。如前三种方法在检测原理上就存在不适应性，利用静力平衡的称重方法来检测动态流量，动态力的作用不可避免，导致检测精度差，另外系统本身体积大、机械运动结构相对复杂，稳定性差；冲击式流量检测方式虽简单，但定量分析比较复杂，影响检测精度的不确定因素多；科里奥利质量流量计利用物料从转动检测轮径向通道中通过时对检测轮产生科氏反力矩作用，依据该力矩与物料的瞬时质量流量成正比的关系实现对物料的质量流量检测，该技术虽有明显的原理优势，不需物料保持稳定流动，具有良好的瞬时性，但对物料流动、传感器及其检测机构要求高，价格昂贵，限制了其应用。另外，这些粉体流量检测技术都难以在不改变物料流通管路系统的情况下实现流量在线实时检测。

随着工业的发展，新的粉体流量检测要求越来越多，传统的检测技术或不满足工况要求，或在性价比上不具有竞争性，如高温催化剂粉体在密闭化工装置中的循环流量在线检测。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种在不改变物料流通管路系统的情况下实现粉体流量在线实时检测的系统，系统检测精度高、稳定性好，结构简单，投资小，实用性强。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种粉体流量在线检测系统，其特征在于：包括夹套换热器，夹套换热器设有管程和壳程两个通道，壳程同轴设于管程外侧；管程的进、出口均设有测温元件，壳程的进、出口也均设有测温元件；粉体进换热器管道和粉体出换热器管道分别与管程的进、出口相连，换热介质进换热器管道和换热介质出换热器管道分别与壳程的进、出口相连；夹套换热器外侧设有换热器外保温层，换热介质进换热器管道上设有换热介质流量计／流量控制单元。

优选地，整个所述夹套换热器及其与粉体进换热器管道、粉体出换热器管道、换热介质进换热器管道、换热介质出换热器管道的管口连接处均处于所述换热器外保温层的包覆中。

优选地，所述管程的规格与所述粉体进换热器管道、粉体出换热器管道的规格一致。

优选地，所述测温元件为热电偶或热电阻。

优选地，所述测温元件上设有温度显示仪表或信号远传器件。

本实用新型提供的粉体流量在线检测系统工作时，粉体在夹套换热器的管程中流动，换热介质在壳程中流动，管程的规格与粉体输送管道的规格一致，安装在夹套换热器各管口处测温元件实时检测各管口处物料的温度，并分别通过其上的温度显示仪表或信号远传器件显示出来。整个夹套换热器及管程进出口、壳程进出口均处于换热器外保温层的包覆中，良好的保温绝热效果使得系统的热损失相对于粉体与换热介质间的热交换量可忽略不计。根据能量平衡方程式和热量衡算方程式，可十分方便地计算出粉体流量。

本实用新型提供的粉体流量在线检测系统基于换热原理检测粉体流量，相比现有技术，具有如下有益效果：

(1)原理简单，将粉体的流量检测转换为物料进出换热器的温度检测，针对不同工况设计换热器，选用换热介质，保证了检测的可靠性、稳定性和灵敏性；

(2)系统结构简单，只在在正常的输送管道中增加一台换热器，设备投资小，实用性强；

(3)检测过程不改变粉体的流动通径，不改变粉体的流速，对粉体温度的影响可忽略不计，不影响生产装置的正常运行；

(4)没有机械传动机构，稳定性好，且操作简便，维护方便；

(5)系统中除了测温元件与介质直接接触外，没有复杂电路的传感器，不受介质温度的限制，特别适用于高温、精度要求低、密闭循环系统中粉体流量的检测。

附图说明

图1为本实用新型提供的粉体流量在线检测系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

粉体流量在线检测系统基于换热原理，在粉体输送管道上设置一台夹套换热器，换热器的内管与粉体正常流通的管道规格一致，粉体物料走管程，换热介质走壳程，换热介质与粉体具有一定温差以保证两者在通过换热器的过程中存在热交换。整个换热器处于近似绝热的保温环境中，换热器的热损失与管壳间的换热量相比可忽略不计，设置在换热器管程和壳程进出口的测温元件实时检测两种物料的进出温度。根据能量平衡方程式和热量衡算方程式：

Q_管=Q_壳

Q_管=c_粉m_粉Δt_粉

Q_壳=c_介m_介Δt_介，

m_粉＝(c_介m_介Δt_介)／(c_粉Δt_粉)=m_介(c_介／c_粉)(Δt_介／Δt_粉)

其中，

Q_管——管程内的热量变化，Q_壳——壳程内的热量变化；

c_粉——粉体比热容，c_介——换热介质比热容；

m_粉——粉体流量，m_介——换热介质流量；

Δt_粉——粉体进出换热器的温差，Δt_介——换热介质进出换热器的温差。

可知，换热介质流量固定或可测，管内外两种物料进出换热器的温差可测，而换热介质和粉体在进出换热器温度范围内的比热可查或预先测定好的情况下，粉体的流量即可计算得出。

基于上述原理，下面结合图1具体介绍本实用新型提供的粉体流量在线检测系统的结构。

所述的粉体流量在线检测系统包括夹套换热器1，夹套换热器1具有管程1-1和壳程1-2两个通道，壳程1-1同轴设于管程1-2外侧。管程进口设有测温元件(热电偶／热电阻)TE-A，管程出口设有测温元件(热电偶／热电阻)TE-B；壳程进口设有测温元件(热电偶／热电阻)TE-C，壳程出口设有测温元件(热电偶／热电阻)TE-D。粉体进换热器管道2和粉体出换热器管道3分别与管程1-1进、出口相连，换热介质进换热器管道4和换热介质出换热器管道5分别与壳程1-2进、出口相连。夹套换热器1外侧设有换热器外保温层6，换热介质进换热器管道4上装有换热介质流量计／流量控制单元7。

粉体流量在线检测系统工作时，粉体在夹套换热器的管程1-1中流动，换热介质在壳程1-2中流动，管程1-1的规格与粉体输送管道的规格一致，安装在夹套换热器1各管口处测温元件TE-A、TE-B、TE-C、TE-D实时检测各管口处物料的温度，并分别通过其上的温度显示仪表或信号远传器件TI-A、TI-B、TI_-C、TI-D显示出来。整个夹套换热器1及其与粉体进换热器管道2、粉体出换热器管道3、换热介质进换热器管道4、换热介质出换热器管道5连接的进出管口均处于换热器外保温层6的包覆中，良好的保温绝热效果使得系统的热损失相对于粉体与换热介质间的热交换量可忽略不计。

使用该粉体流量在线检测系统前，需根据粉体的物性选用比热容相当的换热介质，即两者比热容近似1，由于粉体流经换热器的温度变化小，对其比热的影响可忽略不计，换热介质流经换热器的温差大，对其比热有一定影响，可以查询经验公式计算，总之，换热介质与粉体的比热容比近似一固定值或一个已知的范围。根据流量检测原理公式可知，当粉体流量和两种物料的比热容比一定时，换热介质进出换热器的温差与粉体进出换热器的温差之比越大，换热介质流量越小。对于高温粉体的流量检测，选用室温空气／氮气或低压蒸汽作为换热介质，对于常温粉体的流量检测，选用100～200℃的导热油作为换热介质，一方面换热器管内外温差大，从动力学上提高换热效率，另一方面，使得换热介质有更大的温度变化空间，这样不仅提高流量检测系统的可靠性、稳定性、灵敏性，而且降低了换热介质的流量，减少了废气的排放或导热油的运转负荷，提高了系统的可实施性。

在工业生产中，粉体流量检测的信号常常与料位控制、流量控制等调节阀配合使用。对于该粉体流量在线检测系统，实际运用过程中，固定换热介质的流速，即可将流量检测系统中各温度检测信号与粉体流量建立对应关系，温度检测信号通过计算机控制系统运算后直接反馈给料位控制、流量控制等调节阀，应用方便，操作简单。

系统中换热介质流量的控制方式多样，如果换热介质为气态，可以选用气体质量流量控制器、流量计+控制调节阀等方式控制流量，如果换热介质为液态，可以选用隔膜泵、齿轮泵等计量泵控制流量。

Claims (5)

1.一种粉体流量在线检测系统，其特征在于：包括夹套换热器(1)，夹套换热器(1)设有管程(1-1)和壳程(1-2)两个通道，壳程(1-1)同轴设于管程(1-2)外侧；管程(1-1)的进、出口均设有测温元件，壳程(1-2)的进、出口也均设有测温元件；粉体进换热器管道(2)和粉体出换热器管道(3)分别与管程(1-1)的进、出口相连，换热介质进换热器管道(4)和换热介质出换热器管道(5)分别与壳程(1-2)的进、出口相连；夹套换热器(1)外侧设有换热器外保温层(6)，换热介质进换热器管道(4)上设有换热介质流量计／流量控制单元(7)。

2.如权利要求1所述的一种粉体流量在线检测系统，其特征在于：整个所述夹套换热器(1)及其与粉体进换热器管道(2)、粉体出换热器管道(3)、换热介质进换热器管道(4)、换热介质出换热器管道(5)的管口连接处均处于所述换热器外保温层(6)的包覆中。

3.如权利要求1所述的一种粉体流量在线检测系统，其特征在于：所述管程(1-1)的规格与所述粉体进换热器管道(2)、粉体出换热器管道(3)的规格一致。

4.如权利要求1所述的一种粉体流量在线检测系统，其特征在于：所述测温元件为热电偶或热电阻。

5.如权利要求1或2所述的一种粉体流量在线检测系统，其特征在于：所述测温元件上设有温度显示仪表或信号远传器件。