气力输送管道中固体颗粒质量流量测量技术及装置

　　1　引　　言

　　固体颗粒的在线连续测量和后续控制都是公认的普遍要求,需要有相当大数目的固体流量计来满足不同的工业过程,在世界范围内极具市场潜力。

　　2　质量流量测量方法的研究现状及相关产品

　　固体颗粒的质量流量测量是一个技术难题。为此,国内外学者均做了大量的研究工作,研究较多的测量方法多涉及一些新技术。也有很多研究工作是应用传统的单相流仪表和多相流模式进行多参数组合辨识而检测的,同时,将软测量技术引入到气力输送系统参数测试领域中。软测量技术包括模式识别,状态估计,过程参数识别,模糊数学,人工神经网络等,是利用较易在线测量的辅助过程变量和离线分析信息提供主要过程参数的在线估计的技术,可用来解决复杂的不确定的气力输送系统的质量流量测量问题。

　　世界上从事质量流量测量研究的主要有:英国的Greenwich大学的Yan.Y采用静电传感器结合相关信号处理器测量固体颗粒的浓度及流速[1]。英国Manchester大学Xie采用二维有限元法与因素轮换法相结合对一对表面极板电容式相浓度传感器进行了优化设计[2]。清华大学张宝芬,黄松明等人将多电极旋转法与传感器结构优化设计结合起来[3]。此外,东北大学等对电容层析成像技术做了系统的研究工作。

　　国际市场上出现的一些相应的固体流量测量仪表。如表1所示。

　　3　质量流量测量技术

　　3.1　节流法

　　测量固体颗粒的质量流量计可分为节流型和非节流型。节流型流量传感器机械原理如表2所示。实际的现场试验和研究证明这些设备适用于各种不同的工业过程中受重力作用的固体质量流量的测量。机械固体流量计的测量值正比于固体质量流速,但在本质上对固体颗粒大小、化学组成、湿度的变化不敏感。所有的节流型传感器都存在磨损问题。由于传感器安装的侵入性,移动颗粒的磨损性、散射以及流线的压缩等,影响了其对气力输送管道中固体颗粒质量流量测量的精确性。

　　3.2　非节流法

　　3.2.1　直接测量　固体质量流量的测量的非节流法主要可以分为两类:直接测量和间接测量。直接固体流量计有一个穿过设备的直接响应固体质量流速的敏感元件,仅需要单信号处理元件。已设计出三种直接法固体流量计并经过测试,包括热力法、主动充电检测法和被动充电检测法。其共同特性是需要沿管道轴线方向按差动方式设置一对敏感或检测元件来获取质量流量信号。但直接法的使用经常导致传感头在轴线方向的长度过长,但其不适用于能源工业中大规模生产过程。