DE3909177A1 - Anordnung zur stroemungsgeschwindigkeitsmessung bei der pneumatischen sowie hydraulischen foerderung feinkoerniger schuettgueter - Google Patents

Anordnung zur stroemungsgeschwindigkeitsmessung bei der pneumatischen sowie hydraulischen foerderung feinkoerniger schuettgueter

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Juergen Dipl Ing Noack
Horst Dipl Ing Kretschmer
Klaus Hunger
Guenter Dipl Ing Zobel
Frank Dipl Ing Winter
Hans-Joachim Dipl Ing Heinrich
Roland Dipl Ing Bianchin
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Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Strö­ mungsgeschwindigkeit in pneumatischen sowie hydraulischen Förderanlagen für feinkörnige Schüttgüter in technologische Reaktionsräume und sonstige Aggregate.
Als Transportgut können zum Beispiel Kohlenstaub, Zement, Sande oder Materialien der Lebensmittelindustrie verwendet werden.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Mehrphasengemischen wird vorzugsweise über die Erfassung und Auswertung natür­ licher Fluktuationen des Förderprozesses mittels kapazitiver Meßsonden realisiert. In der Veröffentlichung von Boeck, Th. in "Automatisierungstechnische Praxis" München 28 (1986) Heft 10, S. 496-502, "Korrelative Durchsatzmessung von pneumatisch ge­ förderten Schüttgütern" wird für Zweiphasenströmungen und speziell für die Gas-Feststoff-Strömung ein Korrelationsge­ schwindigkeitssystem auf Basis kapazitiver Meßsonden vor­ gestellt. Die Elektroden der Elektrodenpaare der einzelnen Meß­ kanäle befinden sich auf dem Rohrumfang und liegen sich diametral gegenüber. Sie erfassen die natürlichen Fluktuationen über den Querschnitt des Förderrohres, wobei kleinste Kapazitätsände­ rungen detektiert werden, und nachfolgend wird deren Laufzeit zwischen den Meßkanälen mittels eines Laufzeitkorrelators be­ stimmt. Über den bekannten, extrem kleinen Abstand der Meß­ kanäle wird die Geschwindigkeit der natürlichen Fluktuationen im Förderrohr berechnet.
Das beschriebene Meßsystem berücksichtigt bei der Geschwindig­ keitsermittlung keine Ungleichverteilung bzw. Entmischung des strömenden Feststoffes über den Förderrohrquerschnitt. Diese Ungleichverteilung und die stark veränderliche Meßempfindlich­ keit entlang der Meßstrecke bei kapazitiven Meßsonden führt zu Geschwindigkeitsmeßwerten, die für die auf den Gesamtförder­ rohrquerschnitt bezogene mittlere Geschwindigkeit der Feststoff­ phase nicht signifikant ist.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist eine Anordnung zur Messung der Strö­ mungsgeschwindigkeit bei der pneumatischen und hydraulischen Förderung feinkörniger Schüttgüter in technologische Reaktions­ räume und sonstige Aggregate, wodurch auch bei Entmischung der festen Phase eine exakte Strömungsgeschwindigkeit dieser festen Phase gemessen werden kann.
Wesen der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die für die Ermittlung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit der Feststoffphase not­ wendigen repräsentativen Signale bei einer Anordnung, bestehend aus bekannten elektronischen Bauteilen wie kapazitive Meßsonde, Differenzglied und Laufzeitkorrelator zu erfassen, um ein Meß­ verfahren hoher Genauigkeit zu erhalten, bei dem die Entmi­ schungseffekte der Gas-Feststoff-Strömungen berücksichtigt sind.
Die Effekte für die Lösung der gestellten Aufgabe liegen in der Aufdeckung der Entmischungsvorgänge von Gas-Feststoff-Strömungen sowie des Verhaltens der entmischten, strömenden Feststoffphase im Förderrohr einschließlich der Geschwindigkeitsungleichvertei­ lung über den Querschnitt und in der Überwindung der Anpaßprobleme der Meßsondenempfindlichkeit an die Geometrie der entmischten Gas-Feststoff-Strömung. Daraus abgeleitet ergibt sich die Not­ wendigkeit, die signifikante Größe der Feststoffgeschwindigkeit direkt in der entmischten Schicht zu messen. Hierin liegt die erfinderische Lösung der Aufgabe, die die Probleme der Ge­ schwindigkeitsungleichverteilung im Förderrohr und die ver­ änderliche Empfindlichkeit der Meßsonden entlang des Meßweges eliminiert.
Erfindungsgemäß besteht die Anordnung zur Strömungsgeschwindig­ keitsmessung bei der pneumatischen sowie hydraulischen Förderung feinkörniger Schüttgüter in Reaktionsräume oder sonstige Aggre­ gate aus vier Elektrodenpaaren, deren Elektroden außen am Förder­ rohr angebracht sind. Die Elektroden eines jeden Elektrodenpaares sind untereinander in einem Winkel <180° in radialer Richtung des Förderrohres angebracht. Jedes Elektrodenpaar wird von einem separaten Wechselspannungsgenerator unterschiedlicher oder gleicher Frequenz gespeist. Der Vorteil ist, daß die re­ präsentative Strömungsgeschwindigkeit der Feststoffphase mit annähernd gleich hoher Genauigkeit für entmischte und nicht- entmischte Strömungen meßbar ist.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. Die zugehörige Figur zeigt die schematische Anordnung der wichtigsten Baugruppen an einem Kohlenstaubdosiersystem der Nennweite 40 für einen Reaktor. Erfindungsgemäß befinden sich an einem Förderrohr (4) die Elektrodenpaare (2, 3) außen am Förderrohr am Umfang in einem Winkel von 45° angebracht. Die Wechselspannungsgeneratoren (5) speisen die Elektrodenpaare (2, 3) mit Sinusspannungen unterschiedlicher Frequenz. Diese Generatorspannungen werden als Taktsignale für die phasen­ empfindlichen Gleichrichter (7) genutzt.
Das durch natürliche Fluktuationen von den Elektrodenpaaren (2, 3) erzeugte Signal wird Kapazitäts-Spannungs-Wandlern (6) und den phasenempfindlichen Gleichrichtern (7) zugeführt. Die phasenempfindlichen Gleichrichter (7) selektieren das Nutzsignal aus dem Signalgemisch heraus und unterdrücken damit gleichzeitig Signale der benachbarten Elektrodenpaare. Die nachfolgenden Bandpässe (8) bestimmen mit ihrer unteren und oberen Grenzfrequenz den zu analysierenden Fluktuationssignalfrequenzbereich. Durch Bildung der Spannungsdifferenz im anschließenden Differenzglied (9) werden Fluktuationen, die sich in axialer Richtung lang ausdehnen und beide Elektrodenpaare (2, 3) gleichzeitig erfassen, unterdrückt. Damit werden nur deren Beginn bzw. Ende detektiert. Somit treten an den Ausgängen der Differenzglieder (9) die beiden Ausgangssignale Δ U vom Kanal 1 (10) und Kanal 2 (10) auf, die einem Laufzeitkorrelator zugeführt werden, der die Laufzeit der Fluktuationen von den Elektrodenpaaren des Kanals 1 (10) zu den Elektrodenpaaren des Kanals 2 ermittelt. Aus diesem Meßwert wird die Geschwindigkeit der festen Phase berechnet.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1  kapazitive Meßsonde
2  Elektrodenpaar
3  Elektrodenpaar
4  Förderrohr
5  Wechselspannungsgenerator
6  Kapazitäts-Spannungswandler
7  phasenempfindlicher Gleichrichter
8  Bandpaß
9  Differenzglied
10  Meßsignal Δ U des Kanales

Claims (2)

1. Anordnung zur Strömungsgeschwindigkeitsmessung bei der pneumatischen Förderung feinkörniger Schüttgüter in Reaktionsräume oder sonstige Aggregate mittels kapazitiver Meßsonden, wobei die Elektroden an der Außenwand eines Förderrohres angeordnet sind, die Meßsonde aus zwei Kanälen mit je zwei Elektrodenpaaren und je einem Differenzglied besteht, die mit einem Laufzeitkorrelator verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 3) der Elektrodenpaare in einem Winkel kleiner 180° zueinander in radialer Richtung des Förderrohres (4) angeordnet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Elektrodenanordnungswinkel kleiner oder gleich 180° jedem Elektrodenpaar ein separater Wechselspannungs­ generator (5) mit unterschiedlicher oder gleicher Frequenz zur gleichzeitigen Steuerung der Auswerteschaltung zuge­ ordnet ist.
DE19893909177 1988-07-19 1989-03-21 Anordnung zur stroemungsgeschwindigkeitsmessung bei der pneumatischen sowie hydraulischen foerderung feinkoerniger schuettgueter Withdrawn DE3909177A1 (de)

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