CN2089618U - 气固两相流中物料流量测量装置 - Google Patents

Abstract

一种气固两相流中物料流量测量装置，用于气力 输送系统中测量气固两相流中的物料流量，属于物理 领域(G01F)，本实用新型由外层套管、绝缘层、电极 板、陶瓷管组成的电容传感器和电容转为电流的变送 器组成，将电容传感器和变送器装在需测物体流量的 管道上，可由二次仪表准确、迅速地显示物料流量，测 量物气比例可达1∶20～1∶0.5，变送器并具有温度 补偿作用，频率响应宽。

Description

一种气固两相流中物料流量测量装置，用于气力输送系统中测量气固两相流中的物料流量，属于物理领域（G01F）。

目前，国内测量气固两相流中的物料流量，通常使用MLJ－3型煤粉／粉体流量计（由冶金部自动化研究所研制），该流量计采用″积木式″组合结构，有流量传感器、变送器及二次仪表组成，流量传感器如图1所示，由外层套管（1）、极板（2）组成，一片极板裸露，另一片极板外装有高绝缘性能的聚四氟乙烯作为极板间的绝缘，当物料颗粒通过电极所构成的空间电场时，使空间解电常数产生变化，因此产生一个微小的电容变化，用振荡器来解调完成C→V变换、V→I变换，再由二次仪表显示。

现有技术的不足之处在于：由于聚四氟乙烯长期受到物料撞击，极易磨损，一旦磨损，二极板之间形成短路，务必重换流量传感器，使用寿命短；振荡器△P变化不能过大，变送器测量范围受到限制，流量计的测量范围窄，物气体积流量比一般只能达到1：20～1：10；变送器线路复杂，频带窄（1HZ～100HZ），故障率高。

本实用新型的目的是克服现有技术的不足之处而提供一种气固两相流中物料流量测量装置，其特征在于：电极板（2）内圈装有陶瓷管（5），电极板（2）外层有绝缘层（3），绝缘层（3）外装外层套管（1），在外层套管（1）壁上装变送器（4）。

电容传感器由图2所示，电极的材料为金属导体，一般常用紫铜、不锈钢，由二块半圆环板组成，其厚度为0.5～6mm，二块半圆环板二端之间间距S为5～20mm。电极板（2）内装有陶瓷管（5），一般采用氧化铝陶瓷材料，因为氧化铝陶瓷具有机械强度高、热膨胀系数小、抗震性强、耐磨等优点，厚度为3～8mm，陶瓷管（5）直径与所测物体流量的管径相同，电极板（2）外层有绝缘层（3），可用橡胶、塑料，厚度为5～15mm，绝缘层（3）外装有外层套管（1），一般用钢管，主要作用是和所测流量的管道紧固。当物料颗粒通过陶瓷管（5）时，由二块半圆环板组成的电容传感器C（电容）＝K (εS)/(d) ，K为常数，C与ε成正比，由于粉体流量密度不同而影响空间解电常数（ε）产生变化，然后经过变送器电路处理。

变送器电原理如图4所示，它由电阻（R1、R2）、电容（Cx、Cr）、快速电子开关、电压比较器组成的电压转换环节，由运算放大器，三极管组成的电流转换环节，Cx为传感器电容，由电容传感器的电极板组成，Cr为参比电容，它们分别与R1、R2、K1、K2构成充放电电路。Cr、R2和比较器基准电平Vref决定电路的振荡频率。当接通电源时，Cx和Cr通过R1、R2充电，电平V1、V2按指数增长。因为线路中所选参比电容Cr比传感器电容Cx的满程值大，并且选R1与R2相等，所以V1首先达到比较电平Vref，于是比较器2（IC2）翻转，输出电平由低变高、当V2达到Vref时，比较器1（IC1）翻转，电子开关K1、K2导通，Cx和Cr迅速放电，因此V1、V2又变为低电平，比较器2输出低电平，完成了一次充放电周期，电容、电压用脉冲电路来实现，实现了传感器电容→电压的变换，由于选用了匹配性良好的对件R1、R2、K1、K2、比较器1、比较器2等，所以具有良好的温度补偿作用，频率响应宽，在0－11KHZ。一般R1、R2选用300KΩ～1MΩ，Cr选用50～200PF，R3选用10～50Ω，W选用100～680Ω，D1为稳压二极管，D2为三极管（npn），IC3为隔离放大，IC4与D2、W构成一恒流源电路，把A点的电平VA转换为0～100mA的电流，送往二次仪表。

整个变送器体积小，电容、电压、电流之间转换稳定、可靠，由于变送器不容易饱和，动态范围广。只要Cr大于Cx，在气固两相流中物料流量测量装置上就能充分测出物料流量，测量范围宽；物气比例可达1：20～1：0.5。当电容量达满值，电流一分钟内没有变化，保持在最大值，说明管道堵塞；当电流在最小值，说明管道内无物料，所以通过气固两相流中物料流量测量装置能显示出管道畅通情况，达到动静测量。

本实用新型的技术特征在于：电极板（2）内装有陶瓷管（5），陶瓷耐磨度比塑料大20倍以上，电容转换用脉冲电路来实现，转换稳定、可靠。

图1    MLJ－3型煤粉／粉体流量计结构图

图2    气固两相流中物料流量测量装置

图3    电容传感器截面图

图4    变送器电路示意图

下面结合实施例对本实用新型进一步加以说明：

1、用于炼铁高炉喷煤管道上，将气固两相流中物料流量测量装置装在距热风喷口约15米处，喷煤管道直径50mm，所以气固两相流中物料流量测量装置的陶瓷管（5）直径为50mm，厚7mm，陶瓷管（5）长度与电容传感器相同为420mm，将电容传感器二端装上法兰盘，将电容传感器嵌入喷煤管道的断开段内，并将二组法兰盘上的孔对准，用螺母螺栓紧固，使气固两相流中物料流量测量装置成为喷煤管的一部分。极板（2）由二块紫铜半圆环板制成，厚1mm，二块半圆环板二端之间间距S为8mm，绝缘材料用聚四氟乙烯，厚12mm，最外层用钢管。变送器装在钢管外壁上，将变送器的输出端接到二次仪表（型号DXJ－2000）的输入端，正常工作开始。通过二次仪表的记录曲线，参照本装置的煤粉标定曲线，进行数据处理，得出管道中煤粉的流量曲线，从而测定煤粉在高炉喷煤管中的流量。

在高炉出铁口喷煤管道上装一个物料流量测量装置，南方冬天它所处温度为35℃，在高炉出铁口的另一侧喷煤管道上装一个物料流量测量装置，在南方冬天它所处温度为－5℃，对二个测量装置测量结果进行比较，其煤粉流量的测量误差小于±1％，因为变送器具有温度补偿作用，解决了外界温度差异对物料流量测量装置的影响。

2、用于水泥厂输送管道上，将物料流量测量装置装在距管道终点约10米处，氧化铝陶瓷管厚8mm、长500mm、直径Φ75mm，使电容传感器成为水泥输送管道的一部分，极板（2）由二块不锈钢板制成，厚2.5mm，二块不锈钢的半圆环板二端之间间距S为10mm,绝缘材料用橡胶，厚15mm，最外层用铸铁管，变送器装在铸铁管上，其二次仪表为普通热工记录仪表（型号DXJ－1000），通过记录曲线和本装置的水泥标定曲线，得出管道中水泥的流量曲线。

当电流一分钟内没有变化，保持在最大值，说明管道堵塞、不畅通；当电流在最小值，说明管道内无物料，其它部件出现故障，通过气固两相流中物料流量测量装置不仅能测出水泥量，还能显示出管道畅通情况，便于检修，保证整个系统正常运行。

本实用新型的优点在于：

1、结构紧凑，易于安装，使用寿命长；

2、测量范围宽，物气比例可达1:20－1:0.5；

3、变送器具有温度补偿作用，频率响应宽（0－11KHZ）。

Claims (3)

1、一种气固两相流中物料流量测量装置，由外层套管(1)、电极板(2)组成，其特征在于：电极板(2)内装有陶瓷管(5)，电极板(2)外层有绝缘层(3)，绝缘层(3)外装外层套管(1)，在外层套管(1)壁上装变送器(4)。

2、根据权利要求1所述的气固两相流中物料流量测量装置，其特征在于：变送器（4）由电阻（R1、R2）、电容（Cx、Cr）、快速电子开关、电压比较器组成的电压转换环节，运算放大器，三极管组成的电流转换环节。

3、根据权利要求1所述的气固两相流中物料流量测量装置，其特征在于：电极板（2）由二块半圆环板组成，二块半圆环板二端之间间距S为5～20mm。

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