一種固體顆粒料位測(cè)量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及料位測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種固體顆粒料位測(cè)量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)領(lǐng)域，相比液位測(cè)量過(guò)程，固體顆粒的料位測(cè)量更加困難，一般較為常見(jiàn)的固體料位測(cè)量技術(shù)有超聲波料位計(jì)，射頻導(dǎo)納料位計(jì)，輻射料位計(jì)，重錘料位計(jì)等。利用超聲波來(lái)測(cè)量料位的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟，在工業(yè)工程中擁有很廣的應(yīng)用，超聲波料位計(jì)運(yùn)用的是回波測(cè)距原理，其技術(shù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，可連續(xù)測(cè)量且維護(hù)方便，但一般適合在常溫常壓下工作;射頻導(dǎo)納料位計(jì)，通用性強(qiáng)，準(zhǔn)確可靠，屬于新型的料位測(cè)量技術(shù)，但對(duì)產(chǎn)品本身質(zhì)量的要求較高;輻射料位計(jì)，利用物質(zhì)對(duì)放射性同位素射線的吸收作用來(lái)測(cè)量料位，但使用不當(dāng)而造成的輻射污染是一個(gè)非常棘手的問(wèn)題;重錘料位計(jì)，通過(guò)接觸介質(zhì)表面的方式進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量準(zhǔn)確但可能發(fā)生斷錘、埋錘等問(wèn)題。因此，找到一種適用工況廣泛，測(cè)量穩(wěn)定，性價(jià)比高的料位測(cè)量方法則變得非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決固體顆粒料位測(cè)量尤其是高溫高壓工況下固體顆粒料位測(cè)量的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、安全環(huán)保、性價(jià)比高、測(cè)量精確的固體顆粒料位測(cè)量系統(tǒng)及方法。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的系統(tǒng)包括裝有被測(cè)固體顆粒的密封容器，以及開(kāi)設(shè)在密封容器側(cè)壁上的正、負(fù)壓端接管，所述的正、負(fù)壓端接管，分別與安裝有正、負(fù)壓端取壓管根部閥的正、負(fù)壓端取壓管相連，正、負(fù)壓端取壓管根部閥的入口端通過(guò)正、負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管與正、負(fù)壓端吹掃氣相連通，且正、負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管均通過(guò)管路與差壓變送器相連，在差壓變送器后端的正、負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管上分別安裝有正、負(fù)壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)和正、負(fù)壓端截止閥。
[0005]所述的差壓變送器前端的正、負(fù)壓端取壓管上分別安裝有正、負(fù)壓端壓力變送器。
[0006]所述的差壓變送器與正、負(fù)壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)之間的正、負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管還分別安裝有正、負(fù)壓端止逆閥，正、負(fù)壓端針型閥和正、負(fù)壓端恒流閥。
[0007]所述的正、負(fù)壓端接管向下傾斜α(β)=25°?65°插入被測(cè)固體顆粒中。
[0008]所述的密封容器側(cè)壁自上而下還依次設(shè)置有Tl測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器、Τ2測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器和Τ3測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器。
[0009 ]本發(fā)明的固體顆粒料位測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0010]I)首先，通過(guò)氣相區(qū)的Tl測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器和Τ2測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器的溫度相同并高于固相區(qū)的Τ3測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器的溫度，推斷固體顆粒料位大致位于Τ2測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器和Τ3測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器之間；
[0011]2)然后，與正壓端取壓管相連的正壓端接管向下傾斜α = 25°?65°插入被測(cè)固體顆粒中，正壓端吹掃氣沿正壓端取壓管根部閥吹掃管經(jīng)由正壓端截止閥、正壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)、正壓端恒流閥、正壓端針型閥、正壓端止逆閥不斷吹掃正壓端取壓管，通過(guò)調(diào)節(jié)正壓端針型閥的開(kāi)度大小，并觀察正壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)以確保正壓端吹掃氣和負(fù)壓端吹掃氣的流量大小相同；
[0012]同時(shí)，與負(fù)壓端取壓管相連的負(fù)壓端接管向下傾斜β= 25°?65°插入被測(cè)固體顆粒中，負(fù)壓端吹掃氣沿負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管經(jīng)由負(fù)壓端截止閥、負(fù)壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)、負(fù)壓端恒流閥、負(fù)壓端針型閥、負(fù)壓端止逆閥不斷吹掃負(fù)壓端取壓管，通過(guò)調(diào)節(jié)負(fù)壓端針型閥的開(kāi)度大小，并觀察負(fù)壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)以確保負(fù)壓端吹掃氣和正壓端吹掃氣的流量大小相同；
[0013]4)正壓端取壓管內(nèi)產(chǎn)生的背壓和負(fù)壓端取壓管內(nèi)產(chǎn)生的背壓進(jìn)入差壓變送器并輸出壓差信號(hào)，根據(jù)公式Ap = kpgAh計(jì)算得到固體顆粒料位差A(yù)h，k:比例系數(shù)(0<k<100)； Δρ:測(cè)量壓差;P:固體顆粒堆密度;g:重力加速度。
[0014]所述的固體顆粒溫度為20?1100°C，壓力為0.I?7.0MPa。
[0015]所述的吹掃氣的溫度為20?200°C，壓力為0.1?7.5MPa。
[0016]本發(fā)明采用正壓端取壓管根部閥吹掃和負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃的方式，測(cè)量正壓端背壓和負(fù)壓端背壓的壓力差。通過(guò)公式換算成固體顆粒的實(shí)際料位。本發(fā)明不僅適用于一般工況下的固體顆粒料位測(cè)量，更適用于高溫高壓苛刻測(cè)量環(huán)境。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1、密封容器;2、被測(cè)固體顆粒;3、正壓端接管;4、負(fù)壓端接管;5、正壓端取壓管根部閥；6、負(fù)壓端取壓管根部閥；7、正壓端壓力變送器;8、負(fù)壓端壓力變送器;9、差壓變送器；10、正壓端止逆閥；11、負(fù)壓端止逆閥；12、正壓端針型閥；13、負(fù)壓端針型閥；14、正壓端恒流閥；15、負(fù)壓端恒流閥；16、正壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)；17、負(fù)壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)；18、正壓端截止閥；19、負(fù)壓端截止閥；20、正壓端吹掃氣;21、負(fù)壓端吹掃氣;22、T1測(cè)溫點(diǎn)；23、T2測(cè)溫點(diǎn)；24、正壓端取壓管;25、負(fù)壓端取壓管;26、正壓端取壓管根部閥吹掃管;27、負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管;28、Τ3測(cè)溫點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的系統(tǒng)包括裝有被測(cè)固體顆粒2的密封容器1，以及開(kāi)設(shè)在密封容器I側(cè)壁上的向下傾斜α⑴)=25°?65°的正、負(fù)壓端接管3、4，所述的正、負(fù)壓端接管3、4分別與安裝有正、負(fù)壓端取壓管根部閥5、6的正、負(fù)壓端取壓管24、25相連，正、負(fù)壓端取壓管根部閥5、6的入口端通過(guò)正、負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管26、27與正、負(fù)壓端吹掃氣20、21相連通，且正、負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管26、27均通過(guò)管路與差壓變送器9相連，在差壓變送器9后端的正、負(fù)壓端取壓管根部閥吹掃管26、27上分別安裝有正、負(fù)壓端止逆閥10、11，正、負(fù)壓端針型閥12、13，正、負(fù)壓端恒流閥14、15，正、負(fù)壓端轉(zhuǎn)子流量計(jì)16、17和正、負(fù)壓端截止閥18、19。在差壓變送器9前端的正、負(fù)壓端取壓管24、25上分別安裝有正、負(fù)壓端壓力變送器7、8。
[0021]本發(fā)明在密封容器I側(cè)壁上自上而下還依次設(shè)置有Tl測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器22、T2測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器23和T3測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器28。
[0022]與正壓端取壓管24相連的正壓端接管3向下傾斜(傾斜角α= 25°?65°)插入被測(cè)固體顆粒中，可避免固體顆粒直接進(jìn)入正壓端取壓管24。與負(fù)壓端取壓管25相連的負(fù)壓端接管4向下傾斜(傾斜角β = 25°?65°)插入被測(cè)固體顆粒中，可避免固體顆粒直接進(jìn)入負(fù)壓端取壓管25。
[0023]設(shè)置止逆閥防止氣體沿根部閥吹掃管回流，針型閥、恒流閥和轉(zhuǎn)子流量計(jì)共同作用以調(diào)節(jié)吹掃氣流量大小，保證正壓端和負(fù)壓端的吹掃氣流量大小一致。關(guān)閉截止閥可將本料位測(cè)量系統(tǒng)與吹掃氣氣源隔開(kāi)，便于檢修。
[0024]正壓端取壓管24和負(fù)壓端取壓管25可將不同背壓的氣體引入差壓變送器9。正壓端壓力變送器7和負(fù)壓端壓力變送器8既可以單獨(dú)作為壓力變送顯示，也可以進(jìn)一步引入DCS用作其他控制。
[0025]Tl測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器22、Τ2測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器23和Τ3測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器28作為料位的輔助測(cè)量，密封容器設(shè)置的溫度變送器越多，則料位的測(cè)量越準(zhǔn)確。
[0026]本發(fā)明固體顆粒料位測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0027]I)首先，通過(guò)氣相區(qū)的Tl測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器22和Τ2測(cè)溫點(diǎn)溫度變送器23的溫度相同并高于固相