專利名稱：含塵氣流流量和濃度的在線監(jiān)測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種含塵氣流流量和濃度的在線監(jiān)測(cè)方法及裝置。
我國(guó)曾在80年代對(duì)氣固兩相流的測(cè)試技術(shù)作了全面的研究，包括氣力法、溫度法、電容法、激光法、超聲波法、摩擦電極法、柯氏質(zhì)量流量計(jì)等等。也有研究者曾進(jìn)行過(guò)利用激光測(cè)速儀測(cè)量氣固兩相流的探索，但適應(yīng)的固體濃度極小，不適于較高粉塵濃度(如電站鍋爐制粉系統(tǒng)中，濃度在0.4-0.6kg/kg)應(yīng)用的要求；研究者曾對(duì)氣力法作過(guò)改進(jìn)，利用單節(jié)流元件來(lái)測(cè)量氣固兩相流流量，發(fā)表過(guò)論文，此法在理論上可行的，但由于它對(duì)被測(cè)量管道系統(tǒng)較大幅度地額外增加阻力，難于投入實(shí)際應(yīng)用。也曾作過(guò)利用微波、射線、電磁場(chǎng)等進(jìn)行含塵氣體濃度和速度測(cè)量的嘗試，但都無(wú)最終應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐的結(jié)果。
本發(fā)明的目的在于提供一種能準(zhǔn)確、可靠的測(cè)量含塵氣流的流量、濃度，并在線監(jiān)測(cè)含塵氣流流量和濃度的方法及裝置。
實(shí)現(xiàn)該方法的步驟如下1)在純氣體狀態(tài)下，采用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)風(fēng)元件——皮托管根據(jù)等截面法測(cè)量管道內(nèi)的氣流平均動(dòng)壓Δpd，同時(shí)用探針測(cè)量管道內(nèi)控制點(diǎn)的差壓Δp0，對(duì)探針1進(jìn)行標(biāo)定，得到探針的流量標(biāo)定系數(shù)kkb為kkb=ΔPdΔP0]]>2)在純氣體狀態(tài)下，測(cè)量被測(cè)管段的各段管道的阻力，根據(jù)管道阻力特性公式計(jì)算得到被測(cè)管段的摩擦阻力系數(shù)λ0和管段內(nèi)節(jié)流元件和彎頭的局部阻力系數(shù)ξ0；3)根據(jù)管道特性選取含粉狀態(tài)下摩擦阻力修正系數(shù)kλ和局部阻力修正系數(shù)kξ，由下式計(jì)算得到管道阻力的濃度修正系數(shù)kk=kλλ0LD+ξ0kξλ0LD+ξ0]]>
4)探針的流量標(biāo)定系數(shù)kkb、管道阻力的濃度修正系數(shù)k均預(yù)置在計(jì)算機(jī)6的測(cè)量計(jì)算程序中，將測(cè)量探針1插入帶粉塵的管道中，迎向氣流的一支測(cè)量氣流的全壓，背向氣流的一支測(cè)量氣流的背壓，得到輸出差壓Δp1和兩個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)2輸出的管道阻力差壓Δp2，并由靜壓測(cè)點(diǎn)2-2得到管道內(nèi)的靜壓ps，通過(guò)測(cè)點(diǎn)3得到管道內(nèi)的溫度t；5)通過(guò)選取大氣壓力pa，根據(jù)測(cè)量得到的靜壓ps和溫度t由氣流密度公式計(jì)算得到管道內(nèi)的氣流密度ρ為ρ=1.293×273273+t×pa+ps101325---kg/m3]]>6)通過(guò)探針差壓Δp1，由探針差壓公式ΔP1=12kkb2ρw2(1+kμ×μ)]]>計(jì)算出濃度為0時(shí)的風(fēng)速w1，其中kμ為探針差壓濃度修正系數(shù)w1=kkb2Δp1ρ(1+kμ×μ)]]>7)根據(jù)管道的阻力特性由管道阻力特性公式計(jì)算出濃度為0時(shí)的步驟6得出的風(fēng)速下純氣體狀態(tài)時(shí)的管道阻力差壓ΔP20，ΔP20=12ρw2(λ0LD+ξ0)]]>則阻力比R=ΔP2/ΔP20，通過(guò)公式R=1+kμ計(jì)算得到濃度μ1μ1=R-1k]]>8)將求出的濃度值μ1，代入探針差壓式ΔP1=12]]>kkbρw2(1+kμ×μ)，求出該濃度下的氣流速度w2，使用本步驟得到的風(fēng)速w2重復(fù)進(jìn)行上述計(jì)算，得到了第二次計(jì)算的濃度值μ2，將得到的速度w2、濃度值μ2與上次的計(jì)算速度w1、濃度值μ1比較，如果誤差小于0.5％，計(jì)算機(jī)認(rèn)為已經(jīng)得到了準(zhǔn)確的氣流速度和粉塵濃度，否則重復(fù)步驟7、8直至兩次計(jì)算出的速度、濃度誤差小于O.5％9)通過(guò)計(jì)算機(jī)6內(nèi)的在線監(jiān)測(cè)程序?qū)崟r(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，并可通過(guò)該程序查詢歷史記錄。
一種根據(jù)上述方法而設(shè)計(jì)的裝置，包括探針1、靜壓探測(cè)裝置2、溫度探測(cè)儀3、差壓變送器、數(shù)據(jù)采集板5、計(jì)算機(jī)6，其特征在于用來(lái)測(cè)量含塵氣流動(dòng)壓差的防堵探針1與差壓變送器4-1連接，在管道上相隔一段距離布置的2個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)2-1、2-2與差壓變送器4-2連接，在靜壓測(cè)點(diǎn)2-2上取靜壓信號(hào)與差壓變送器4-3連接，能將探針動(dòng)壓差和靜壓差轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的差壓變送器4-1、4-2、4-3與數(shù)據(jù)采集板5電連接，數(shù)據(jù)采集板5的輸出通過(guò)數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)6連接。
所述的防堵探針1包括探針支管7、緩沖容器8、高壓清潔氣體管道11、傳壓管12，其特征在于兩個(gè)探針支管7組成動(dòng)壓探頭，伸向含塵氣流管道內(nèi)的端部制作成楔形，一支探針支管迎向含塵氣流，另一支背向氣流，兩個(gè)探針支管7的尾部與緩沖箱8連通，在兩個(gè)探針支管7伸向含塵氣流的端部分別開(kāi)有靜壓取壓孔13，通過(guò)傳壓管12分別與差壓變送器(4-1)連接。所述的高壓清潔氣體經(jīng)高壓清潔氣體管道11進(jìn)入緩沖容器內(nèi)，再經(jīng)過(guò)探針支管?chē)娙牒瑝m氣流中。
所述的靜壓探測(cè)裝置2，包括一個(gè)緩沖容器14，緩沖容器14內(nèi)有一振動(dòng)絲15，所述的振動(dòng)絲15伸出緩沖容器14進(jìn)入管道壁面上的靜壓孔16，在緩沖容器14的頂端開(kāi)有與傳壓管16、吹掃管17、強(qiáng)制吹掃管18連通的孔19、20、21。
所述的振動(dòng)絲15一端通過(guò)連接器22固定在緩沖容器14的頂端，另一端伸出緩沖容器下端的錐形口23進(jìn)入管道壁面上的靜壓孔16，在錐形口23內(nèi)壁面上有一確定振動(dòng)絲15方向的導(dǎo)向塊24，所述的振動(dòng)絲15具有一彈性段25。
所述的與吹掃管17連通的孔26為微型孔，靜壓孔16與微型孔26的直徑之比為15～25。吹掃管17接在高壓清潔氣體管28和微型孔26之間，截止閥9接在強(qiáng)制吹掃管18和高壓清潔氣體管28之間。傳壓管16上裝有限壓閥27，限壓閥(27)的出口與差壓變送器(4-2、4-3)連接。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)測(cè)量含塵氣流的流量、濃度，必須保證測(cè)量的準(zhǔn)確性、可靠性。根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于含塵氣流的流量、濃度在線監(jiān)測(cè)，采用了能夠可靠地防止堵塞的探針、靜壓測(cè)點(diǎn)，同時(shí)這些防堵手段又不影響測(cè)量精度；探針采用耐磨材料制作，可以保證長(zhǎng)時(shí)間工作在含塵氣流中；所測(cè)量的差壓信號(hào)與氣流流量、粉塵濃度的關(guān)系穩(wěn)定，且與采用的高壓清潔氣體壓力、粉塵的成分等因素?zé)o關(guān)，測(cè)量精度高；由于沒(méi)有節(jié)流元件，對(duì)被測(cè)量管道系統(tǒng)不增加阻力；本裝置還具有設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠性高，維護(hù)方便等特點(diǎn)。適用范圍廣，可用于各種輸送粉塵的管道系統(tǒng)；測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)單，可大幅度降低實(shí)際應(yīng)用中的投資；運(yùn)行可靠性高，沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)、活動(dòng)部件，不易損壞；不增加額外的管道阻力；不受粉塵成分變化的影響；測(cè)量精度較高，風(fēng)量精度可達(dá)1％，濃度精度可達(dá)5％以內(nèi)。
本發(fā)明的實(shí)施例參見(jiàn)下列各圖

圖1為測(cè)量系統(tǒng)的原理2為測(cè)量裝置的框3為防堵探針原理4為靜壓探測(cè)裝置原理圖本發(fā)明的原理是可以防止粉塵堵塞和磨損的探針，其輸出差壓與氣流速度、粉塵濃度有固定的關(guān)系，同樣某一段管道的阻力也與氣流速度和粉塵濃度有關(guān)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)或試驗(yàn)臺(tái)標(biāo)定和數(shù)學(xué)模型建立起氣流速度、粉塵濃度與這些壓差信號(hào)之間的關(guān)系，從而成為測(cè)量氣流流量和粉塵濃度的手段。
本發(fā)明提出了一種測(cè)量裝置如圖1、2所示，主要包括以下部分一支用來(lái)測(cè)量含塵氣流的動(dòng)壓差的防堵探針1，它采用耐磨材料制造，保證探針在含塵氣流中不易磨損，通過(guò)采用清潔空氣吹掃避免了探針堵塞，防堵探針的輸出的是差壓信號(hào)，通過(guò)傳壓管連接至一臺(tái)差壓變送器4-1，該差壓與氣流的速度和濃度有關(guān)。
兩個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)2，在被測(cè)管道上相距一定距離布置，用來(lái)測(cè)量該段管道的阻力和管道內(nèi)靜壓，采用的靜壓測(cè)點(diǎn)經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，可以防止堵塞；兩個(gè)靜壓測(cè)量裝置輸出的靜壓形成一個(gè)差壓，該差壓即是被測(cè)量管段的阻力，通過(guò)傳壓管連接到一臺(tái)差壓變送器上。其中一個(gè)靜壓測(cè)量裝置的靜壓送入另一臺(tái)差壓變送器。兩個(gè)靜壓測(cè)量裝置輸出的差壓與管道的阻力特性以及管道內(nèi)的氣流速度、濃度有關(guān)。該靜壓探測(cè)裝置2采取了清潔氣體吹掃和振動(dòng)的方法，防止了靜壓探測(cè)裝置堵塞。
三臺(tái)差壓變送器4，將探針動(dòng)壓差和管道阻力以及管道內(nèi)靜壓轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)送至數(shù)據(jù)采集板5；一支用來(lái)測(cè)量管道內(nèi)溫度的熱電偶3，熱電偶測(cè)量得到的電壓信號(hào)也送至數(shù)據(jù)采集板5；數(shù)據(jù)采集板與差壓變送器及熱電偶之間為電連接，將防堵探針動(dòng)壓、管道阻力、管道內(nèi)氣流溫度、管道內(nèi)氣流靜壓等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并通過(guò)信號(hào)電纜送往計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)(6)，利用探針測(cè)量得到的氣流動(dòng)壓、靜壓測(cè)點(diǎn)測(cè)量到的管道阻力與含塵氣流的流量、濃度之間的關(guān)系，對(duì)所有測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到氣流的流量、濃度，并具有實(shí)時(shí)顯示結(jié)果，查詢歷史記錄，流量累計(jì)等多種功能，也可根據(jù)需要隨時(shí)增加新的功能。
在本實(shí)施例中，所述的探針1是一種防堵耐磨探針，如附圖3所示，所述的裝置包括探針支管7、差壓變送器4-1、兩個(gè)探針支管1并在一起組成動(dòng)壓探頭，伸向含塵氣流管道內(nèi)的端部制作成楔形，一支探針支管迎向含塵氣流，另一支背向氣流，兩個(gè)探針支管1的尾部伸向緩沖箱內(nèi)與緩沖箱8連通，在兩個(gè)探針支管1申向含塵氣流的端部分別開(kāi)有靜壓取壓孔13，通過(guò)傳壓管12分別與差壓變送器4-1連接。
本防堵耐磨探針的原理是采用與被測(cè)氣流動(dòng)壓相關(guān)的高壓清潔氣體的靜壓差代替?zhèn)鹘y(tǒng)探針的動(dòng)壓，從而避免了傳統(tǒng)探針測(cè)量含塵氣流時(shí)容易堵塞的缺點(diǎn)，該方法稱之為差壓替代法。
提出了一種采用差壓替代法設(shè)計(jì)的用于含塵氣流流量測(cè)量的探針，很好地解決了傳壓管堵塞、信號(hào)失真的問(wèn)題，主要包括以下部分兩支探針支管1，其幾何條件完全相同，進(jìn)出口阻力系數(shù)、摩擦阻力系數(shù)相等，探針的兩個(gè)支管組成動(dòng)壓探頭，迎向氣流的一支測(cè)量氣流的全壓，背向氣流的一支測(cè)量氣流的背壓；探針尾部設(shè)有緩沖箱，壓力遠(yuǎn)高于被測(cè)管道內(nèi)氣流全壓的高壓清潔氣體經(jīng)過(guò)高壓清潔氣體管進(jìn)入緩沖箱內(nèi)，再以相同的壓力進(jìn)入探針的兩個(gè)支管，經(jīng)過(guò)探針支管連續(xù)噴入含塵氣流中；在探針兩個(gè)支管的頭部分別設(shè)有靜壓取壓孔13，來(lái)感應(yīng)此處高壓清潔氣體的靜壓，采用傳壓管12將靜壓取壓孔的差壓引至差壓變送器13，該差壓與被測(cè)含塵氣流在當(dāng)?shù)氐膭?dòng)壓相關(guān)，經(jīng)過(guò)標(biāo)定后由該差壓即可計(jì)算出含塵氣流流量；靜壓測(cè)點(diǎn)2是一種具有多種防堵措施的靜壓測(cè)量裝置，如圖4所示。在管道壁面上開(kāi)有靜壓孔16，在靜壓孔外裝有緩沖容器14；緩沖容器14內(nèi)布置有一振動(dòng)絲15，該振動(dòng)絲15一端通過(guò)連接器22固定在緩沖容器14的頂端，另一端伸出緩沖容器下端的錐形口23進(jìn)入管道壁面上的靜壓孔16，其作用是靠管道本身的振動(dòng)將粘積在靜壓孔16附近的粉塵撞落，萬(wàn)一由于高壓清潔氣體管路故障停運(yùn)而造成緩沖容器14內(nèi)大量積粉時(shí)可以將振動(dòng)絲15卸除進(jìn)行處理，為了便于振動(dòng)絲15的安裝及其定位，在緩沖容器14下部裝有導(dǎo)向塊24；在緩沖容器14的頂部有微型孔20、通孔19、21，傳壓管30與通孔19相通，傳壓管30中間裝有限壓閥27，防止靜壓孔16堵塞時(shí)緩沖容器14內(nèi)的壓力過(guò)大而損壞后面連接的壓力變送器或壓力表；強(qiáng)制吹掃管18兩端分別與高壓清潔氣體管28和緩沖容器14上的通孔21相通，中間裝有截止閥29，正常運(yùn)行時(shí)，該閥門(mén)關(guān)閉，在需要吹掃時(shí)將其打開(kāi)對(duì)緩沖容器14內(nèi)進(jìn)行吹掃；吹掃管17的一端與緩沖容器14上微型孔20連通，另一端與高壓清潔氣體管28相連接，少量的高壓清潔氣體可以通過(guò)微型孔20進(jìn)入緩沖容器14內(nèi)；高壓清潔氣體管28上裝有過(guò)濾器26，將高壓清潔氣體內(nèi)的雜質(zhì)(油、水、固體顆粒等)濾除，以免堵塞微型孔20。
一般的靜壓測(cè)量裝置沒(méi)有設(shè)置吹掃管17，由于緩沖容器14通過(guò)靜壓孔16與管道內(nèi)部相連，因此緩沖容器14內(nèi)的壓力等于管道內(nèi)的靜壓，傳壓管30所引出的壓力信號(hào)也等于管道內(nèi)的靜壓。在本裝置中，壓力遠(yuǎn)高于管道內(nèi)靜壓的高壓清潔氣體通過(guò)微型孔20進(jìn)入緩沖容器14內(nèi)，但由于微型孔20的直徑很小，阻力很大，因此進(jìn)入緩沖容器的高壓清潔氣體量并不大，這些高壓清潔氣體經(jīng)過(guò)相對(duì)較大的靜壓孔16進(jìn)入管道內(nèi)。由于這少量高壓清潔氣體的流動(dòng)，使得粉塵難以進(jìn)入靜壓孔內(nèi)，靜壓孔處不易積粉；當(dāng)靜壓孔處萬(wàn)一有積粉時(shí)，首先振動(dòng)絲的撞擊可以將其撞落，或者由于積粉造成靜壓孔直徑減小，阻力增大，緩沖容器內(nèi)的壓力升高，將積粉壓出靜壓孔。這樣就保證了靜壓孔不會(huì)堵塞。
熱電偶3、差壓變送器4、數(shù)據(jù)采集板5、計(jì)算機(jī)6為市售產(chǎn)品，熱電偶采用K型凱裝熱電偶，差壓變送器為Setra C264型，數(shù)據(jù)采集板為IMP 1C型，計(jì)算機(jī)為IBM兼容工控機(jī)。
本方法的工作過(guò)程如下采用探針動(dòng)壓和管道阻力配合的法，根據(jù)標(biāo)定和理論計(jì)算得到的探針動(dòng)壓和管道阻力與氣流速度和粉塵濃度的關(guān)系，求出流量和濃度。
探針和測(cè)量管道阻力用的靜壓測(cè)點(diǎn)均有防堵措施，防止在含塵氣流中堵塞取壓孔，造成測(cè)量失??；作為防磨措施，探針用耐磨材料制作，避免探針磨損造成過(guò)大的測(cè)量誤差或探針磨壞無(wú)法進(jìn)行正常測(cè)量。
根據(jù)常規(guī)的計(jì)算方法，測(cè)量到的探針差壓、管道阻力與氣流速度和粉塵濃度的關(guān)系為ΔP1=12kkb2ρw2(1+kμ×μ)---(1)]]>ΔP2=12ρw2(λμLD+ξμ)---(2)]]>其中kkb為探針標(biāo)定系數(shù)，由標(biāo)定試驗(yàn)得出。標(biāo)定方法為采用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)風(fēng)元件——皮托管根據(jù)等截面法測(cè)量管道內(nèi)的氣流平均動(dòng)壓Δpd，同時(shí)用探針測(cè)量管道內(nèi)控制點(diǎn)的差壓Δp0，計(jì)算得到流量標(biāo)定系數(shù)kkb=ΔpdΔp0]]>kμ為探針濃度修正系數(shù)；ρ當(dāng)?shù)貧饬髅芏?，kg/m3，可以由大氣壓力pa(Pa)、靜壓ps(Pa)和溫度t(℃)計(jì)算得出ρ=1.293×273273+t×pa+ps101325---kg/m3]]>w為氣流速度，m/s；μ為粉塵濃度，kg/kg；λμ為帶粉時(shí)的摩擦阻力系數(shù)λμ=λ0(1+kλ×μ)(4)kλ為摩擦阻力濃度修正系數(shù)；λ0為純空氣時(shí)的摩擦阻力系數(shù)；L為測(cè)量段長(zhǎng)度，m；D為測(cè)量管道直徑，m；ξμ為帶粉時(shí)的局部阻力系數(shù)ξμ=ξ0(1+kξ×μ)(5)kξ為局部阻力濃度修正系數(shù)；ξ0為純空氣時(shí)的局部阻力系數(shù)。ΔP2=12ρw2(λμLD+ξμ)=12ρw2[λ0LD(1+kλ×μ)+ξ0(1+kξ×μ)]]]>=12ρw2[(λ0Ld+ξ0)+(kλλ0LD+ξ0×kξ)×μ]---(6)]]>與純空氣下的管道阻力相比ΔP2ΔP20=12ρw2[(λ0LD+ξ0)+(kλλ0LD+ξ0×kξ)×μ]12ρw2(λ0LD+ξ0)=1+kλλ0LD+ξ0kξλ0LD+ξ0×μ---(7)]]>式(6)中，濃度μ的系數(shù)僅與測(cè)量管道的結(jié)構(gòu)有關(guān)，將該系數(shù)定義為管道阻力的濃度修正系數(shù)k，帶粉狀態(tài)下的管道阻力與純空氣下相同速度時(shí)管道阻力之比定義為阻力比R，則R=1+kμ(8)其中R=ΔP2ΔP20---(9)]]>k=kλλ0LD+ξ0kξλ0LD+ξ0---(10)]]>在以上計(jì)算公式中，對(duì)于特定的管道和測(cè)量點(diǎn)，可以認(rèn)為除了速度和濃度以外，其它參數(shù)均為已知數(shù)，測(cè)量得到兩個(gè)差壓后，可以將速度和濃度求出。求解過(guò)程可以采用疊代法進(jìn)行，首先根據(jù)探針差壓由公式1求出初始濃度下的氣流速度w1，根據(jù)管道的阻力特性計(jì)算得到純氣體狀態(tài)時(shí)該速度下測(cè)量管段的阻力Δp20,]]>得到阻力比R=Δp2/Δp20,]]>可以根據(jù)公式8得出濃度μ1，再將μ1作為初始濃度重復(fù)上述過(guò)程，直到相鄰兩次計(jì)算求出的速度、濃度值的偏差足夠小，即認(rèn)為得到了準(zhǔn)確的速度、濃度值。
權(quán)利要求
1．一種含塵氣流流量和濃度的在線監(jiān)測(cè)方法，其步驟如下1)在純氣體狀態(tài)下，采用常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)風(fēng)元件一一皮托管根據(jù)等截面法測(cè)量管道內(nèi)的氣流平均動(dòng)壓△pd，同時(shí)用探針測(cè)量管道內(nèi)控制點(diǎn)的差壓△p0，對(duì)探針(1)進(jìn)行標(biāo)定，得到探針的流量標(biāo)定系數(shù)kkb為kkb=ΔPdΔP0]]>2)在純氣體狀態(tài)下，測(cè)量被測(cè)管段的各段管道的阻力，根據(jù)管道阻力特性公式計(jì)算得到被測(cè)管段的摩擦阻力系數(shù)λ0和管段內(nèi)節(jié)流元件和彎頭的局部阻力系數(shù)ξ0；3)根據(jù)管道特性選取含粉狀態(tài)下摩擦阻力修正系數(shù)kλ和局部阻力修正系數(shù)kξ，由下式計(jì)算得到管道阻力的濃度修正系數(shù)kk=kλλ0LD+ξ0kξλ0LD+ξ0]]>4)探針的流量標(biāo)定系數(shù)kkb、管道阻力的濃度修正系數(shù)k均預(yù)置在計(jì)算機(jī)(6)的測(cè)量計(jì)算程序中，將測(cè)量探針(1)插入帶粉塵的管道中，迎向氣流的一支測(cè)量氣流的全壓，背向氣流的一支測(cè)量氣流的背壓，得到輸出差壓△p1和兩個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)(2)輸出的管道阻力差壓△p2，并由靜壓測(cè)點(diǎn)(2-2)得到管道內(nèi)的靜壓ps，通過(guò)測(cè)點(diǎn)(3)得到管道內(nèi)的溫度f(wàn)；5)通過(guò)選取大氣壓力Pa，根據(jù)測(cè)量得到的靜壓Ps和溫度t由氣流密度公式計(jì)算得到管道內(nèi)的氣流密度p為ρ=1.293×273273+t×Pa+Ps101325---kg/m3]]>6)通過(guò)探針差壓△p1由探針差壓公式ΔP1=12kkb2ρw2(1+kμ×μ)]]>計(jì)算出濃度為0時(shí)的風(fēng)速w1，其中kμ為探針差壓濃度修正系數(shù)w1=kkb2Δp1ρ(1+kμ×μ)]]>7)根據(jù)管道的阻力特性由管道阻力特性公式計(jì)算出濃度為0時(shí)，在風(fēng)速為w1的情況下純氣體狀態(tài)時(shí)的管道阻力差壓ΔP20]]>為ΔP20=12ρw2(λ0LD+ξ0)]]>則阻力比R=ΔP2/ΔP20,]]>通過(guò)公式R=1+kμ計(jì)算得到濃度μ1為μ1=R-1k]]>8)將求出的濃度值μ1代入探針差壓式ΔP1=12kkbρw2(1+kμ×μ),]]>求出該濃度下的氣流速度w2，使用本步驟得到的風(fēng)速w2重復(fù)進(jìn)行上述計(jì)算，得到了第二次計(jì)算的濃度值μ2，將得到的速度w2、濃度值μ2與上次的計(jì)算速度w1、濃度值μ1比較，如果誤差小于0.5％，計(jì)算機(jī)認(rèn)為已經(jīng)得到了準(zhǔn)確的氣流速度和粉塵濃度，否則重復(fù)步驟7、8直至兩次計(jì)算出的速度、濃度誤差小于0.5％；9)通過(guò)計(jì)算機(jī)(6)內(nèi)的在線監(jiān)測(cè)程序?qū)崟r(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，并可通過(guò)該程序查詢歷史記錄。
2．一種根據(jù)上述方法而設(shè)計(jì)的裝置，包括探針(1)、靜壓探測(cè)裝置(2)、溫度探測(cè)儀(3)、差壓變送器、數(shù)據(jù)采集板(5)、計(jì)算機(jī)(6)，其特征在于用來(lái)測(cè)量含塵氣流動(dòng)壓差的防堵探針(1)與差壓變送器(4-1)連接，在管道上相隔一段距離布置的2個(gè)靜壓測(cè)點(diǎn)(2-1、2-2)與差壓變送器(4-2)連接，在靜壓測(cè)點(diǎn)(2-2)上取靜壓信號(hào)與差壓變送器(4-3)連接，能將探針動(dòng)壓差和靜壓差轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的差壓變送器(4-1、4-2、4-3)與數(shù)據(jù)采集板(5)電連接，數(shù)據(jù)采集板(5)的輸出通過(guò)數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)(6)連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的防堵探針(1)包括探針支管(7)、緩沖容器(8)、高壓清潔氣體管道(11)、傳壓管(12)，兩個(gè)探針支管(7)組成動(dòng)壓探頭，伸向含塵氣流管道內(nèi)的端部制作成楔形，一支探針支管迎向含塵氣流，另一支背向氣流，兩個(gè)探針支管(7)的尾部與緩沖箱(8)連通，在兩個(gè)探針支管(7)伸向含塵氣流的端部分別開(kāi)有靜壓取壓孔(13)，通過(guò)傳壓管(12)分別與差壓變送器(9)連接。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述的高壓清潔氣體經(jīng)高壓清潔氣體管道(11)進(jìn)入緩沖容器內(nèi)，再經(jīng)過(guò)探針支管?chē)娙牒瑝m氣流中。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述的靜壓探測(cè)裝置(2)，包括一個(gè)緩沖容器(14)，緩沖容器(14)內(nèi)有一振動(dòng)絲(15)，所述的振動(dòng)絲(15)伸出緩沖容器(14)進(jìn)入管道壁面上的靜壓孔(16)，在緩沖容器(14)的頂端開(kāi)有與傳壓管(30)、吹掃管(17)、強(qiáng)制吹掃管(18)連通的孔(19、20、21)。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述的振動(dòng)絲(15)一端通過(guò)連接器(22)固定在緩沖容器(14)的頂端，另一端伸出緩沖容器下端的錐形口(23)進(jìn)入管道壁面上的靜壓孔(16)，在錐形口(23)內(nèi)壁面上有一確定振動(dòng)絲(15)方向的導(dǎo)向塊(24)，所述的振動(dòng)絲(15)具有一彈性段(25)。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述的與吹掃管(17)連通的孔(20)為微型孔，靜壓孔(16)與微型孔(20)的直徑之比為15～25。
8．根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于傳壓管(30)上裝有限壓閥(27)，限壓閥(27)的出口與差壓變送器(4-2、4-3)連接。
9．根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于吹掃管(17)接在高壓清潔氣體管(28)和微型孔(20)之間，截止閥(29)接在強(qiáng)制吹掃管(18)和高壓清潔氣體管(28)之間，高壓清潔氣體管道上裝有過(guò)濾器(26)。
全文摘要
一種含塵氣流流量和濃度的在線監(jiān)測(cè)方法及裝置,通過(guò)標(biāo)定和理論計(jì)算,采用探針動(dòng)壓和管道阻力配合計(jì)算出含塵氣流的流量和濃度,探針具有防堵和防磨措施,測(cè)量管道阻力的靜壓測(cè)量裝置也具有防堵措施,保證測(cè)量的準(zhǔn)確可靠。本方法具有適用范圍廣,測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠性高,沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)、活動(dòng)部件、不易損壞,不增加額外的管道阻力,不受粉塵成分變化的影響,測(cè)量精度較高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01F1/34GK1303017SQ0110419
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期2001年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月26日
發(fā)明者王月明, 晉中華, 蔣敏華 申請(qǐng)人:電站鍋爐煤清潔燃燒國(guó)家工程研究中心