專利名稱：磁標(biāo)記式磁流體流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在線連續(xù)測量磁性流體流量、流速的測量儀表。
背景技術(shù)：
在針對鐵礦山濕選礦漿流的流量測量儀表的選型中發(fā)現(xiàn)目前尚不存在適合于測量超細(xì)碎段和中礦段礦漿流的流量計(jì)。礦漿流具有如下特點(diǎn)a、礦漿流為固、液兩相流；b、礦漿流具有磁性，且磁性強(qiáng)弱隨礦粉濃度以及礦粉性質(zhì)的改變而隨時發(fā)生改變；c、礦漿流特別是其中的超細(xì)碎段存在超過Φ3mm的大體型固體顆粒；d、礦漿流流速通常較大、固體顆粒的硬度很高因此具有很強(qiáng)的磨蝕作用。鑒于礦漿流的以上特點(diǎn)，最可能適用于鐵礦漿流量測量的是下列三種流量計(jì)1、多普勒超聲流量計(jì)此類流量計(jì)可以測量固、液兩相流的流量，且不受流體磁性影響，但是通常要求固體物質(zhì)的濃度在100ppm以下，所以并不適用于以輸運(yùn)礦粉為目的的高濃度礦漿流。2、柯里奧利質(zhì)量流量計(jì)(簡稱柯氏流量計(jì))柯氏流量計(jì)可以測量固、液兩相流，不受流體磁性影響，但是流體中的固體顆粒、特別是較大顆粒撞擊柯氏流量計(jì)的傳感元件-振動管的管壁時會產(chǎn)生很大的測量誤差，同時振動管一般為金屬薄壁管、其抗磨蝕能力有限，故也不適用。3、電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)成功應(yīng)用于鐵礦礦漿流的精礦粉輸送段。但并不適合超細(xì)碎段以及中礦段的礦漿流的流量測量。

發(fā)明內(nèi)容
由于目前尚未有專門針對磁性流體、尤其是固、液兩相磁性流的流量計(jì)，本發(fā)明的目的就是要填補(bǔ)這一技術(shù)空白，提供一種磁標(biāo)記式磁流體流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)鐵礦礦漿輸運(yùn)流量的測量，特別是解決超細(xì)碎以及中礦礦漿體積流量和流速的測量，實(shí)現(xiàn)所有磁性流體的體積流量和流速的測量。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣得以實(shí)現(xiàn)的一種磁標(biāo)記式磁流體流量計(jì)，其特點(diǎn)是在磁性礦漿輸運(yùn)路徑上串接有耐磨性能優(yōu)良的改性MC尼龍管4，在尼龍管4上密繞有兩個導(dǎo)線線圈，一個為充磁線圈3，另一個為檢磁線圈2，兩個線圈串行排列，充磁線圈在上游，檢磁線圈在下游；在充磁線圈上等時間間隔加載矩形脈沖，檢磁線圈通過信號傳輸線將檢磁信號送至分析處理器進(jìn)行計(jì)算顯示。
本發(fā)明適合于測量超細(xì)碎段和中礦段礦漿流的流量，能在線直接測量，精度高誤差小。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的原理示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的充磁線圈所產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的空間分布圖。
圖3、圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的充磁脈沖與檢磁線圈感應(yīng)電動勢的時間對應(yīng)關(guān)系圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的原理示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的充磁線圈、充磁柱體的磁感分布、兩個檢磁線圈的空間關(guān)系圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施例2的充磁脈沖的時間關(guān)系圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例2的前檢磁線圈感應(yīng)電動勢的時間對應(yīng)關(guān)系圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例2的后檢磁線圈感應(yīng)電動勢的時間對應(yīng)關(guān)系圖。
圖中1——礦漿流向 2——檢磁線圈 3——充磁線圈 4——MC尼龍管道 5——前檢磁線圈 6——后檢磁線圈具體實(shí)施方式
本發(fā)明的基本測量原理是對流動的磁性流體實(shí)現(xiàn)充磁和檢磁兩個過程，具體實(shí)現(xiàn)有下列兩種實(shí)施方式實(shí)施例1單線圈檢磁方式從圖1可見，在磁性礦漿輸運(yùn)路徑上布置兩個導(dǎo)線線圈，一個為充磁線圈3，另一個為檢磁線圈2，兩個線圈串行排列，充磁線圈在上游，檢磁線圈在下游。兩線圈密繞于耐磨性能優(yōu)良的改性MC尼龍管4上，充磁線圈的線圈長度與輸運(yùn)管管徑以及流速有關(guān)。檢磁線圈的長度在充磁線圈的0.1倍以下。兩線圈一般以0.3mm的漆包線繞制。在充磁線圈上等時間間隔加載矩形脈沖，兩脈沖的時間間隔與礦漿的流速范圍有關(guān)，可連續(xù)調(diào)整、設(shè)定。檢磁線圈通過信號傳輸線將檢磁信號送至分析處理器進(jìn)行計(jì)算顯示。充電電流的大小與礦漿的磁性強(qiáng)弱和流速有關(guān)，可實(shí)驗(yàn)調(diào)整、設(shè)定。兩線圈可連續(xù)排列或留有厘米量級的間隔。
通上電流之后，充磁線圈所產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的空間分布如圖2所示。磁感強(qiáng)度空間變化率的最大位置出現(xiàn)在管軸線與磁感分布曲線的兩個交點(diǎn)P1和P2上，這兩個交點(diǎn)與它們各自所在側(cè)充磁線圈的端面距離設(shè)為Δ，充磁線圈兩個端面到檢磁線圈中心線的距離分別為L1和L2。加載在充磁線圈上的電流脈沖寬度在毫秒量級，該脈沖信號在檢磁線圈上會立刻激發(fā)出感應(yīng)電動勢，該電動勢在充磁脈沖上、下沿的兩個時刻分別獲得方向相反的兩個極大值。被充磁的磁流體呈圓柱狀，該柱體內(nèi)的磁場分布與圖2的磁場分布具有強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系?？紤]該柱體勻速穿越檢磁線圈，由于感生電動勢的大小與磁通變化率成正比，因此當(dāng)柱體前、后磁感強(qiáng)度變化率最大處即位置P1和P2處通過檢磁線圈的兩時刻會產(chǎn)生方向相反的兩個感生電動勢極大值。
充磁脈沖在檢磁線圈上激發(fā)的兩個電動勢峰值的時刻，由充磁脈寬所決定為已知量，所以通過測量充磁礦漿柱體P1和P2兩個位置通過檢磁線圈所激發(fā)的兩個電動勢峰值的所在時刻，便可計(jì)算出相應(yīng)的流經(jīng)時間，由于充磁線圈兩個端面到檢磁線圈中心線的距離L1和L2已知，據(jù)此便可計(jì)算出礦漿的流速。
圖3、圖4給出了充磁脈沖與檢磁線圈感應(yīng)電動勢的時間對應(yīng)關(guān)系，其中充磁柱體P1位置到達(dá)檢磁線圈中線的距離為L1+Δ，P2到達(dá)的距離為L2-Δ(見圖2)，而相應(yīng)的時間分別為τ1和τ2。
τ1=t2-t0τ2=t3-t1---(1)]]>P1和P2的運(yùn)動速度分別為V1=L1+Δτ1V2=L2-Δτ2---(2)]]>由于V1＝V2＝V分析式(2)得到V=(L1+Δ)+(L2-Δ)τ1+τ2=L1+L2τ1+τ2---(3)]]>應(yīng)當(dāng)注意到?jīng)Q定P1和P2位置的因素實(shí)際上十分復(fù)雜，因此Δ是無法測量的，故而式(3)的結(jié)果是重要和方便的。
實(shí)施例2雙線圈檢測方式該方案使用了兩個檢測線圈，在前檢磁線圈5的左邊設(shè)有后檢磁線圈6，原理示意如圖5。充磁線圈、充磁柱體的磁感分布、兩個檢磁線圈的空間關(guān)系見圖6。圖7、圖8、圖9是充磁脈沖與前、后檢磁線圈感應(yīng)電動勢的時間對應(yīng)關(guān)系圖。
雙檢磁線圈檢測方案的原理就是利用充磁柱體P1和P2分別穿越前、后兩個檢磁線圈所激發(fā)的一前一后兩個電動勢峰值的空間和時間關(guān)系，計(jì)算出磁流體的流速，此處僅對P1穿越為例進(jìn)行討論。
由圖6、圖7、圖8、圖9可知τ1＝t2-t0為P1穿越前檢磁線圈中線的時間，行進(jìn)距離為(L1+Δ)。τ3＝t4-t0為P1穿越后檢磁線圈中線的時間，行進(jìn)距離為(L3+Δ)。則礦漿流速為V=(L3+Δ)-(L1+Δ)τ3-τ1=L3-L1τ3-τ1---(4)]]>利用式(3)或者式(4)得到礦漿流速之后，對于管道輸運(yùn)、且為滿管流時，則可得到磁流體的體積流量II＝SV(5)式(5)中的S為輸運(yùn)管道內(nèi)橫截面積。
設(shè)計(jì)方案中所涉及的在線直接測量僅為時間測量，測量范圍從1毫秒到數(shù)秒，考慮到現(xiàn)行的嵌入式計(jì)算芯片內(nèi)置時鐘的精度可輕易達(dá)到數(shù)十納秒以內(nèi)，因此時間測量誤差容易控制在0.1％以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁標(biāo)記式磁流體流量計(jì)，其特征在于在磁性礦漿輸運(yùn)路徑上串接有耐磨性能優(yōu)良的改性MC尼龍管(4)，在尼龍管(4)上密繞有充磁線圈(3)和檢磁線圈(2)，充磁和檢磁線圈串行排列，充磁線圈在上游，檢磁線圈在下游；在充磁線圈上等時間間隔加載矩形脈沖電流，檢磁線圈將檢磁信號通過信號傳輸線送至分析處理器進(jìn)行計(jì)算顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁標(biāo)記式磁流體流量計(jì)，其特征在于所述的檢磁線圈由前檢磁線圈(5)和后檢磁線圈(6)兩導(dǎo)線線圈相鄰排列構(gòu)成。
全文摘要
一種磁標(biāo)記式磁流體流量計(jì)，在磁性礦漿輸運(yùn)路徑上串接有耐磨性能優(yōu)良的改性MC尼龍管4，在尼龍管4上密繞有兩個導(dǎo)線線圈，一個為充磁線圈3，另一個為檢磁線圈2，兩個線圈串行排列，充磁線圈在上游，檢磁線圈在下游；在充磁線圈上等時間間隔加載矩形脈沖，檢磁線圈通過信號傳輸線將檢磁信號送至分析處理器進(jìn)行計(jì)算顯示。本發(fā)明適合于所有磁性流體的體積流量和流速的在線直接測量，精度高誤差小，實(shí)現(xiàn)了磁性鐵礦礦漿輸運(yùn)流量的測量，特別是解決了超細(xì)碎以及中礦礦漿體積流量和流速的測量。
文檔編號G01P5/18GK1940497SQ20051009472
公開日2007年4月4日 申請日期2005年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月1日
發(fā)明者白建忠 申請人:白建忠