專利名稱：氣固二相粉體流量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測量流體流量或懸浮在其它流體中的流動(dòng)固態(tài)材料的流量裝置。它適合于粉體噴攪打樁機(jī)工作時(shí)，用來測量氣固二相粉體的流量。
在現(xiàn)有技術(shù)中，與本實(shí)用新型構(gòu)思比較接近的有日本渡邊金助1982年11月發(fā)表在月刊“計(jì)量裝置”上的文章“固氣兩相流差壓流量計(jì)”和中國專利氣固液固兩相流的測量方法，專利申請(qǐng)?zhí)?9100069.0。
“固氣兩相流差壓流量計(jì)”的測量原理是采取在擴(kuò)壓管入口處確定第一測壓點(diǎn)A，在擴(kuò)壓管下游處找出第二測壓點(diǎn)B。使固體粒子速度與A點(diǎn)速度相等。A、B兩點(diǎn)間的距離X用下列公式計(jì)算X·tanφ／γ＝ (1－φ)/(φ) (1)(1)式中，γ為擴(kuò)壓管入口處的內(nèi)半徑。
φ為擴(kuò)壓管入口處固氣速度比。
φ為擴(kuò)壓管半擴(kuò)角當(dāng)純氣體通過時(shí)，找到直管部兩側(cè)壓點(diǎn)C、D。用A、B兩點(diǎn)間的壓差△PA算出氣體流量GA。用C、D兩點(diǎn)間的壓差△P及△PA求出固氣混合比m。
m＝K (ΔP－KΔPA)/(KΔPA) (2)
(2)式中，△PA為A、B兩點(diǎn)間的壓差△P為C、D兩點(diǎn)間的壓差K為常數(shù)固體流量GS＝mGA最后，用溫度值和壓力值修正至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的相應(yīng)值。
采用上述方法確定第二測壓點(diǎn)B時(shí)，要分別測出固體粒子與氣體的速度，這不僅十分麻煩，且誤差也較大。
浙江大學(xué)王敏等人在渡邊金助的發(fā)明構(gòu)思基礎(chǔ)上，對(duì)測量方法進(jìn)行了簡化處理。但上述兩種測量方法的基本原理是一致的，且均存在以下不足之處1、因?yàn)榱黧w在管道內(nèi)減速后，使流體中的粒子自某一點(diǎn)起也開始減速。所以，從擴(kuò)壓管入口處到某一距離內(nèi)，需找到運(yùn)動(dòng)速度相等的兩點(diǎn)，即兩點(diǎn)之間，固體粒子對(duì)流體動(dòng)量的改變?yōu)榱?。只有用運(yùn)動(dòng)速度相等的兩點(diǎn)間的壓差計(jì)算出來的流量才為純流體的流量。要做到這一點(diǎn)不僅十分困難，且測量誤差較大。
2、在計(jì)量過程中，要求流量必需保持穩(wěn)定，若固體流量發(fā)生變化，則差壓△P首先隨之變化。需經(jīng)一過渡延遲時(shí)間，差壓△PA才隨之變化。因此，兩差壓不同步。此外，上述兩種測量方法，均以穩(wěn)定流為測量對(duì)象。所以，不適用脈動(dòng)流的測量。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能精確測量瞬時(shí)粉體重量的氣固二相流量裝置。該流量裝置不僅克服了上述兩種測量方法的不足之處，且適合于固體流量呈穩(wěn)定狀態(tài)條件下的測量和固體流量呈脈動(dòng)狀態(tài)條件下的測量。
發(fā)明機(jī)理為使氣體和固體在流動(dòng)過程中不受配管堵塞和摩擦而引起的測量誤差的影響，在測量部位采用了直管段。為使取樣值穩(wěn)定，在取樣孔處設(shè)置一個(gè)緩沖器。使氣固二相流在穩(wěn)定條件下，能獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果。這是因?yàn)?、如果固定空氣流量，增加固體流量，則差壓△P也隨之成比例增加。
2、固氣混合比與△P／△PA成正比。
但是，由于粉體與管壁摩擦、管內(nèi)壓及溫度等因素對(duì)測量精度仍將造成一定影響。為此，應(yīng)進(jìn)行必要的修正。修正公式為
式(3)式中，A、B、C、D、E、F、G、H、K均為常數(shù)?？筛鶕?jù)在穩(wěn)定流條件下實(shí)際標(biāo)定的結(jié)果來確定。T0為絕對(duì)溫度，取T0＝273℃。T為室溫。P靜為輸送管道內(nèi)的靜壓。
當(dāng)固體流量呈脈動(dòng)狀態(tài)時(shí)，因混相流差壓取壓處僅有一對(duì)△PB，因此，不存在取壓不同步現(xiàn)象，且直管段因無突出的摩擦物體，不會(huì)對(duì)脈動(dòng)流的流動(dòng)造成影響。利用緩沖器的穩(wěn)壓作用，使差壓△P能正確實(shí)時(shí)反映管道內(nèi)的混相流狀況當(dāng)空氣流量為常量時(shí)，△P與粉體流量成正比；當(dāng)空氣流量變化時(shí)，△P混合／△P氣與混合比成正比。
考慮到脈動(dòng)流沖擊效益的影響，其脈動(dòng)流的修正公式為
(4)式中，△P為差壓，T為室溫，K、A、B、C、D、E、F、G、G0、H、I為常數(shù)，P靜為管內(nèi)靜壓。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型詳細(xì)描述如下

圖1為氣固二相粉體流量裝置在檢測系統(tǒng)中的工作及結(jié)構(gòu)示意圖圖2為氣固二相粉體流量裝置中的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)位置圖圖3為氣固二相粉體流量裝置中的差壓傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為差壓傳感器的A－A剖視圖空氣壓縮機(jī)1通過控制法門2和輸送管路3與粉體輸送器4連接。為了能夠正確測量空氣與粉體在管路中的粉體流量，本實(shí)用新型中采用了氣固二相粉體流量裝置。該裝置由差壓傳感器5、差壓變送器7、壓力變送器8、溫度變送器9、微處理機(jī)10和自動(dòng)記錄儀11構(gòu)成。6是粉體噴攪打樁機(jī)。
將空氣壓縮機(jī)1送入的氣體與粉體混合后，經(jīng)輸送管路3、控制閥門2、再經(jīng)輸送管路3、粉體發(fā)送器4后，送入差壓傳感器5中。從差壓傳感器5中的取壓口13處，檢測出壓力信號(hào)，溫度信號(hào)。經(jīng)差從變送器7、壓力變送器8和溫度變送器9后，輸送給微處理機(jī)10進(jìn)行數(shù)據(jù)處記，并由自動(dòng)記錄儀11進(jìn)行記錄。為使本裝置能在電壓波動(dòng)情況下穩(wěn)定地工作，采用了穩(wěn)壓電源12。
本實(shí)用新型中所描述的差壓傳感器，由輸送管路3、取壓口13、緩沖器14、傳壓管15和護(hù)管16組成。傳壓管口與取壓口13應(yīng)對(duì)準(zhǔn)。傳壓管15的軸向中心線與輸送管3的中心線垂直正交。
實(shí)施例輸送管路3的內(nèi)徑為φ50mm，取壓口13的孔徑為φ10mm。緩沖器14的內(nèi)徑為φ100mm，長100mm。傳壓管15的內(nèi)徑為φ10mm，長270mm。護(hù)管16的內(nèi)徑為φ34mm，長250mm。
壓縮機(jī)1為通用空氣壓縮機(jī)、粉體噴攪打樁機(jī)6的型號(hào)為GPP－5型(上海探礦機(jī)械廠生產(chǎn))；粉體發(fā)送器、是粉體噴攪打樁機(jī)的配套件；溫度變送器為鉑銠鉑溫度傳感器(武漢電子元件廠生產(chǎn))；壓力變送器，DDC－221型(上海調(diào)節(jié)器廠生產(chǎn))；差壓變送器DDC－221型(上海調(diào)節(jié)器廠生產(chǎn))；微處理機(jī)為Z80單片機(jī)；自動(dòng)記錄儀，PPUP16B型(北京工業(yè)大學(xué)生產(chǎn))。
在氣固二相粉體流量裝置中的主件，差壓傳感器的工作情況在氣固二相粉體流量裝置中，差壓傳感器串聯(lián)式安裝在粉體噴攪打樁機(jī)的水泥輸送管道中。測量部分的管路上，產(chǎn)生摩擦阻力的物體不得突出。不應(yīng)因配管堵塞和摩擦的原因而產(chǎn)生故障，不能影響打樁機(jī)的正常工作。
本實(shí)用新型中采用直管段替代文丘利管作為差壓傳感器中的測量管路。
為了消除水泥輸送管道中多處彎折而造成的流速分布混亂情況，在測量管段上流側(cè)安裝了管徑比輸送管徑大20倍，如為φ1m以上的直管段；下流側(cè)安裝了管徑比輸送管大10倍，如為φ0.5m的直管段，以便進(jìn)行整流。
為了將輸送管的壓力經(jīng)傳壓管15引至差壓變送器7，應(yīng)配置四根相同的傳壓管。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、不僅適合于固體流量呈穩(wěn)定狀態(tài)下的測量，且適合于固體流量呈脈動(dòng)狀態(tài)條件下的測量。
2、測量精度較高，性能穩(wěn)定。
3、固體在管道中輸送時(shí)，不易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。
權(quán)利要求1.一種主要由直管段和擴(kuò)壓管段組成的固氣兩相流差壓流量計(jì)，其特征在于固氣二相粉體流量裝置由差壓傳感器、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、微處理機(jī)和自動(dòng)記錄儀組成氣體與粉體混合物送入差壓傳感器中后，從差壓傳感器的取壓口處，檢測出壓力信號(hào)、溫度信號(hào)，經(jīng)差壓變送器、壓力變送器和溫度變送器后，輸入給微處理機(jī)進(jìn)行處理，并由自動(dòng)記錄儀進(jìn)行記錄；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣固二相粉體流量裝置，其特征在于差壓傳感器由輸送管路、取壓口、緩沖器、傳壓管和護(hù)管組成；傳壓管口與取壓口對(duì)準(zhǔn)，傳壓管的軸向中心線與輸送管中心線垂直正交。
專利摘要一種由差壓傳感器、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、微處理機(jī)和自動(dòng)記錄儀組成的氣固二相粉體流量裝置，如圖1所示。氣體與粉體混合物進(jìn)入差壓傳感器后，在差壓傳感器取壓口處，檢測出壓力信號(hào)、溫度信號(hào)，經(jīng)差壓變送器、壓力變送器和溫度變送器后，輸入微處理機(jī)處理，并由自動(dòng)記錄儀記錄。差壓傳感器由輸送管路、取壓口、緩沖器、傳壓管和護(hù)管組成。本實(shí)用新型適合于粉體噴攪打樁機(jī)工作時(shí)，用來測量氣固二相粉體流量。
文檔編號(hào)G01F1/34GK2112141SQ9220165
公開日1992年8月5日 申請(qǐng)日期1992年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月30日
發(fā)明者焦國慶, 李明剛, 郭偉, 朱紅衛(wèi), 曹勝, 王仁興 申請(qǐng)人:武漢空軍雷達(dá)學(xué)院科技開發(fā)部, 鐵道部第四勘測設(shè)計(jì)院軟土路基試驗(yàn)隊(duì)