專(zhuān)利名稱(chēng)：一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種管道輸送領(lǐng)域的流速測(cè)量方法，特別是涉及一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法。
背景技術(shù)：
高濃度黏稠固體廢棄物，是指工業(yè)生產(chǎn)及市政污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的含固量高、 粘度大、顆粒細(xì)的固-液兩相廢棄物或副產(chǎn)品，含固量一般為該行業(yè)機(jī)械固液分離后的最大值，常溫常壓下一般不具流動(dòng)性，在高壓管道輸送時(shí)呈“不沉降似均質(zhì)濃密膏體”，因此亦稱(chēng)濃密膏體。包括煤炭行業(yè)的原生煤泥、給排水行業(yè)的脫水污泥、制造行業(yè)的工業(yè)污泥、石化行業(yè)的油渣和油泥、冶金行業(yè)的轉(zhuǎn)爐塵泥及有色金屬行業(yè)的赤泥等，涉及二十余個(gè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)的行業(yè)。濃密膏體大都可以進(jìn)行回收利用，特別是利用煤泥燃燒發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)成熟。濃密膏體的回收利用要求將其從產(chǎn)生地運(yùn)輸?shù)嚼玫?，通常距離為幾百米、高度為幾十米。濃密膏體管道輸送技術(shù)是其遠(yuǎn)距離輸送的最佳輸送方式。目前，濃密膏體管道輸送技術(shù)已經(jīng)有許多工程應(yīng)用實(shí)例。用戶(hù)在設(shè)計(jì)濃密膏體管道輸送系統(tǒng)時(shí)，以及日常運(yùn)行中，都要求能夠精確監(jiān)控濃密膏體的流速(流量)。以往對(duì)濃密膏體流速的測(cè)量大都使用“稱(chēng)重法”。測(cè)量過(guò)程為采用秒表計(jì)時(shí)，在管道出口用容器盛接流出的物料，稱(chēng)出該容器內(nèi)物料的重量，換算成體積，然后除以這段時(shí)間，即為管道中的平均流量。這種方法需要幾人配合，稱(chēng)重過(guò)程中操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大， 不能及時(shí)獲得管道中的流量參數(shù)，不便于數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理和存儲(chǔ)。而且，在人工計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)和質(zhì)量與體積的換算環(huán)節(jié)上容易引入不確定的誤差。為了解決濃密膏體流速測(cè)量的問(wèn)題，相關(guān)技術(shù)人員或試用、或論證過(guò)其他幾種流量計(jì)，但都沒(méi)有成功應(yīng)用于濃密膏體流速測(cè)量領(lǐng)域容積式流量計(jì)，只適用于潔凈單相流體，并不適用于濃密膏體。差壓式流量計(jì)，壓差與流量的換算過(guò)程須首先知道壓差與流量的定量關(guān)系，但這正是濃密膏體管道流速測(cè)量工作的目的之一。也就是說(shuō)，目前還不知道濃密膏體管道壓差與流量確切的定量關(guān)系，因此無(wú)法使用這種流量計(jì)。超聲波流量計(jì)，通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用來(lái)測(cè)量，主要分為時(shí)差超聲波流量計(jì)和多普勒超聲波流量計(jì)。時(shí)差超聲波流量計(jì)要求管道輸送過(guò)程中能夠產(chǎn)生順流和逆流，并且只能用于清潔液體，因此無(wú)法用于濃密膏體管道流速測(cè)量。多普勒超聲波流量計(jì)只能用于測(cè)量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體，因此其無(wú)法用于濃密膏體管道流速測(cè)量。電磁流量計(jì)，相關(guān)研究人員和技術(shù)人員曾經(jīng)試用過(guò)電磁流量計(jì)測(cè)量濃密膏體管道流速，但并未成功。分析原因有以下兩點(diǎn)(1)由于濃密膏體顆粒很細(xì)(如煤泥的中值粒徑d5Q 37. 56 μ m，城市脫水污泥的中值粒徑d5(l ^ 44. 88 μ m)，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬髸?huì)十分均勻、連續(xù)，均勻連續(xù)的介質(zhì)流經(jīng)電磁流量計(jì)的磁場(chǎng)，對(duì)于磁場(chǎng)的切割作用很弱，不能產(chǎn)生能夠被檢測(cè)到的電勢(shì)。(2)電磁流量計(jì)能夠測(cè)量的流速范圍是0. 1 16m/s，高壓管道輸送系統(tǒng)中的流速一般只在0. 1 lm/s左右，處于速度測(cè)量范圍的下0 6. 3%范圍內(nèi)，電磁流量計(jì)很難測(cè)得準(zhǔn)。鑒于上述現(xiàn)有的濃密膏體流速測(cè)量技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明人基于豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，積極研究創(chuàng)新，提出了一種濃密膏體流速測(cè)量的方法。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決濃密膏體流速測(cè)量沒(méi)有專(zhuān)用測(cè)量方法的難題，提出一種濃密膏體管道流速測(cè)量的方法，完成管道輸送濃密膏體流速的測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)輸送過(guò)程中流速參數(shù)的及時(shí)獲得、數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理和存儲(chǔ)，減少操作人員數(shù)目，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，為濃密膏體輸送特性研究奠定基礎(chǔ)，具有很大工程實(shí)用價(jià)值。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，在濃密膏體中投入示速磁塊，利用濃密膏體的高粘稠性保證示速磁塊隨著濃密膏體以相同的速度運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量示速磁塊的速度就可以間接得到濃密膏體的流速。測(cè)量示速磁塊的速度所利用的測(cè)量原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。此電動(dòng)勢(shì)稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感生電動(dòng)勢(shì)，若將此導(dǎo)體閉合成一回路，則該電動(dòng)勢(shì)會(huì)驅(qū)使電子流動(dòng)，形成感應(yīng)電流(感生電流)。本發(fā)明是一個(gè)機(jī)電結(jié)合的產(chǎn)品，包括測(cè)試管段和傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩大部分。測(cè)試管段依次由法蘭A、直管、示速磁塊投放裝置、感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置、法蘭B和示速磁塊回收裝置組成；傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)依次由感應(yīng)線(xiàn)圈A、感應(yīng)線(xiàn)圈B、調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成。其中法蘭A和法蘭B分別焊接在直管兩端，用于向濃密膏體輸送管道上安裝；示速磁塊投放裝置焊接于測(cè)試管段預(yù)先打好的小孔處；示速磁塊回收裝置置于整個(gè)濃密膏體輸送管道的出口處；感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置與測(cè)試管段不接觸；感應(yīng)線(xiàn)圈A和感應(yīng)線(xiàn)圈B都套在直管外壁，且均安裝于感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置上，感應(yīng)線(xiàn)圈A和感應(yīng)線(xiàn)圈B相隔一個(gè)規(guī)定的距離，所述距離的精度由感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置的定位尺寸精度保證；調(diào)理電路封裝在感應(yīng)線(xiàn)圈的內(nèi)部，電信號(hào)由一個(gè)雙線(xiàn)插頭引出串聯(lián)到數(shù)據(jù)采集卡的端子上；數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)專(zhuān)用I/ 0接口連接到計(jì)算機(jī)。調(diào)理電路是一個(gè)簡(jiǎn)單的RC低通濾波電路，由一個(gè)電阻R和一個(gè)電容 C組成。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，使用具有強(qiáng)表面磁場(chǎng)的示速磁塊，為了避免示速磁塊吸附在測(cè)試管段的任何位置上，并且要保證測(cè)試管段內(nèi)部磁場(chǎng)不被測(cè)試管段各結(jié)構(gòu)所使用的材料屏蔽，法蘭A、直管、示速磁塊投放裝置、感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置、法蘭B均采用抗磁性材料或順磁性材料，常見(jiàn)的抗磁性材料的牌號(hào)有l(wèi)Crl8M9，即工程上常用的304 不銹鋼。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，其中所述的示速磁塊投放裝置應(yīng)該能夠完成以下2個(gè)功能能夠在濃密膏體管道輸送過(guò)程中不停泵的情況下隨時(shí)投放示速磁塊，實(shí)現(xiàn)多次測(cè)量，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性；能夠保證管道輸送過(guò)程以及流速測(cè)量過(guò)程不發(fā)生濃密膏體泄漏，即具有良好的密封性。本發(fā)明所提出的一種示速磁塊投放裝置，將示速磁塊投放過(guò)程依次分解為以下6個(gè)步驟投放管的密封、裝入示速磁塊、裝料管的密封、 打開(kāi)投放管、示速磁塊推入投放管、示速磁塊推入直管。本發(fā)明所提出的一種示速磁塊投放裝置，為內(nèi)徑尺寸相同、結(jié)構(gòu)相似的投放管和裝料管正交相貫而成的一個(gè)三通結(jié)構(gòu)，二者均由按壓頭、活塞桿、活塞頭、2個(gè)0型圈、缸筒和蓋組成。按壓頭與活塞桿通過(guò)螺紋連接；活塞桿與活塞頭通過(guò)螺紋連接；在活塞頭的圓周方向開(kāi)2個(gè)槽，分別套入2個(gè)0型圈；活塞裝入缸筒內(nèi)，蓋與缸筒通過(guò)螺紋連接；其中投放管缸筒A上打孔，焊接缸筒B ；缸筒A焊接于直管預(yù)先打好的小孔處。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，其中所述的感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置應(yīng)該能夠完成以下3個(gè)功能能夠準(zhǔn)確保證感應(yīng)線(xiàn)圈A和感應(yīng)線(xiàn)圈B之間的距離；能夠調(diào)節(jié)感應(yīng)線(xiàn)圈A 和感應(yīng)線(xiàn)圈B的高度；能夠牢固固定感應(yīng)線(xiàn)圈A和感應(yīng)線(xiàn)圈B。本發(fā)明所提出的一種感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置，由2個(gè)完全相同的不銹鋼架臺(tái)通過(guò)底座間的刻度尺連接而組成，其中每個(gè)不銹鋼架臺(tái)包括底座、升降桿、調(diào)高關(guān)節(jié)和夾子。升降桿豎直焊接在底座上；調(diào)高關(guān)節(jié)套在升降桿上，形成移動(dòng)副；調(diào)高關(guān)節(jié)上連接著夾子。2個(gè)不銹鋼架臺(tái)底座間的刻度尺用來(lái)準(zhǔn)確固定感應(yīng)線(xiàn)圈A和感應(yīng)線(xiàn)圈B之間的距離；調(diào)高關(guān)節(jié)沿著升降桿上下移動(dòng)能夠調(diào)節(jié)感應(yīng)線(xiàn)圈的高度，調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)上的旋鈕旋緊可以固定調(diào)高關(guān)節(jié)；夾子能夠牢固固定感應(yīng)線(xiàn)圈A和感應(yīng)線(xiàn)圈B。由于本發(fā)明所提出的一種感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置與感應(yīng)線(xiàn)圈A和感應(yīng)線(xiàn)圈B是直接接觸的關(guān)系，為了避免濃密膏體輸送過(guò)程中管道振動(dòng)對(duì)流速測(cè)量造成干擾，感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置與測(cè)試管段不接觸，感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置可以固定在管道基礎(chǔ)上。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，其中所述的示速磁塊回收裝置應(yīng)該能夠完成以下3個(gè)功能能夠接收示速磁塊；不影響濃密膏體流動(dòng)；能夠方便取出示速磁塊。本發(fā)明所提出的一種示速磁塊回收裝置，為一個(gè)碳鋼制網(wǎng)格篩。碳鋼絲編制的網(wǎng)，外圍用碳鋼做骨架支撐。采用略小于示速磁塊直徑的長(zhǎng)度作為網(wǎng)格篩的孔徑；采用碳鋼作為示速磁塊回收裝置的材料，利用碳鋼與示速磁塊相互吸引的性質(zhì)，更好地回收示速磁塊這兩方面設(shè)計(jì)保證能夠完全接收從管道出口隨濃密膏體流出的示速磁塊。示速磁塊回收裝置可以做成與管道出口直徑相等的圓形篩，通過(guò)夾子固定在管道出口處；也可以做成尺寸較大的矩形篩， 直接安放在下一級(jí)濃密膏體處理設(shè)備的進(jìn)料口處兩種設(shè)計(jì)都不影響管道內(nèi)濃密膏體的流動(dòng)。網(wǎng)格式的設(shè)計(jì)保證濃密膏體可以通過(guò)示速磁塊回收裝置，不影響濃密膏體流出管道，流入下一級(jí)濃密膏體處理設(shè)備。示速磁塊全部回收完畢后，可以在濃密膏體管道輸送過(guò)程中不停泵的情況下就直接取下示速磁塊回收裝置。開(kāi)放式的網(wǎng)格平面可以方便地取下示速磁塊。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，其中所述的感應(yīng)線(xiàn)圈A、感應(yīng)線(xiàn)圈B感應(yīng)線(xiàn)圈應(yīng)該能夠靈敏地檢測(cè)出通過(guò)它的磁場(chǎng)的變化，將這種變化以電信號(hào)的方式傳遞出來(lái)。感應(yīng)線(xiàn)圈A、感應(yīng)線(xiàn)圈B具有完全相同的結(jié)構(gòu)和功能，它們是在一個(gè)樹(shù)脂圓環(huán)內(nèi)繞制銅線(xiàn)圈， 銅線(xiàn)兩端接入調(diào)理電路中，通過(guò)灌入環(huán)氧樹(shù)脂膠封裝而成。前述的感應(yīng)線(xiàn)圈中敏感元件是銅線(xiàn)圈，它的外部都被堅(jiān)硬的樹(shù)脂封裝，不僅防止銅線(xiàn)圈受到損傷，還方便前述的感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置對(duì)感應(yīng)線(xiàn)圈進(jìn)行固定。感應(yīng)線(xiàn)圈A和感應(yīng)線(xiàn)圈B雖然套在直管外壁，但要和直管外壁留有一定的間隙，保證感應(yīng)線(xiàn)圈不接觸直管外壁，避免濃密膏體輸送過(guò)程中管道振動(dòng)對(duì)流速測(cè)量造成干擾。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，其中所述的調(diào)理電路是一個(gè)簡(jiǎn)單的RC低通濾波電路，由一個(gè)電阻R和一個(gè)電容C組成。銅線(xiàn)圈、電阻R、電容C三者串聯(lián)形成閉合回路，在電容C的兩端并聯(lián)一個(gè)雙線(xiàn)插頭引出電壓信號(hào)。該調(diào)理電路可以為手工焊制電路板，也可以采用機(jī)器印刷的電路板；該調(diào)理電路可以固定于感應(yīng)線(xiàn)圈外部的任意位置上，也可以封裝在感應(yīng)線(xiàn)圈環(huán)氧樹(shù)脂膠內(nèi)部。該調(diào)理電路可以有效降低噪聲，提高信噪比。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的調(diào)理電路，其中所述的測(cè)量信號(hào)電信號(hào)由一個(gè)雙線(xiàn)插頭引出串聯(lián)到數(shù)據(jù)采集卡的端子上，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的采集，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的處理和計(jì)算，可以得出濃密膏體的流速，最終顯示在計(jì)算機(jī)顯示器上。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的調(diào)理電路，其中所述的測(cè)量信號(hào)電信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡的處理，最終將采集到的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，編制的軟件不僅能利用采集到的數(shù)據(jù)計(jì)算出濃密膏體的流速，還能計(jì)算出濃密膏體管道輸送系統(tǒng)的流量參數(shù)。本發(fā)明一種濃密膏體流速測(cè)量的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)與有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性及實(shí)用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價(jià)值，至少具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明一種濃密膏體流速測(cè)量的方法利用測(cè)試管段和傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的人工稱(chēng)重的方式，解決了現(xiàn)有的流量計(jì)產(chǎn)品無(wú)法測(cè)量濃密膏體流量的難題，測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化水平明顯提高。(2)本發(fā)明一種濃密膏體流速測(cè)量的方法能夠在濃密膏體輸送工作不中止，即管道輸送系統(tǒng)不停泵的情況下投放示速磁塊，可以隨時(shí)測(cè)量濃密膏體的流速，及時(shí)顯示流速參數(shù)，具有及時(shí)性。(3)本發(fā)明一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，主要的誤差來(lái)源就是采樣誤差。所謂采樣誤差，是指采樣間隔造成的最大值誤差。采樣過(guò)程中，脈沖峰值可能落入2個(gè)采樣點(diǎn)之間，而誤將其中較大的一個(gè)點(diǎn)當(dāng)作峰值，系統(tǒng)會(huì)記下這個(gè)點(diǎn)的時(shí)間用來(lái)計(jì)算流速。本發(fā)明一種濃密膏體流速測(cè)量的方法設(shè)計(jì)了 2處感應(yīng)線(xiàn)圈進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，因此時(shí)間上最大會(huì)造成2 個(gè)采樣間隔的誤差。通過(guò)提高采樣頻率、縮短采樣間隔可以將本發(fā)明的誤差控制在0.5%以?xún)?nèi)，即本發(fā)明具有精度高的優(yōu)點(diǎn)。(4)本發(fā)明一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，利用2個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈測(cè)量示速磁塊速度的方法，方便、有效地測(cè)量出濃密膏體的流速，這種方法具有原理簡(jiǎn)單、具體、可靠性高、安裝和調(diào)節(jié)操作簡(jiǎn)單快捷的優(yōu)點(diǎn)。(5)本發(fā)明一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，安裝調(diào)試完畢、進(jìn)入試用階段后，只需要一個(gè)操作人員進(jìn)行以下4個(gè)步驟的操作打開(kāi)濃密膏體流速測(cè)量計(jì)算機(jī)軟件，從示速磁塊投放裝置向測(cè)試管段內(nèi)的濃密膏體中投放示速磁塊，記錄計(jì)算機(jī)顯示器上的流速數(shù)據(jù)，從示速磁塊回收裝置上收回示速磁塊。由此看來(lái)，本發(fā)明所提出的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法不僅減少操作人員數(shù)目，還降低操作人員工作勞動(dòng)強(qiáng)度。(6)本發(fā)明一種濃密膏體流速測(cè)量的方法，所采用的原理簡(jiǎn)單，所選用的材料均為常用工程材料，信號(hào)處理和數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單實(shí)用，總體成本較低。綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的濃密膏體流速測(cè)量系統(tǒng)，利用濃密膏體可以攜帶示速磁塊等速運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，采用電磁感應(yīng)現(xiàn)象作為測(cè)量原理，設(shè)計(jì)出測(cè)試管段和傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的形式，提出了一種濃密膏體流速測(cè)量的方法。本發(fā)明所提出的一種濃密膏體流速測(cè)量的方法替代了傳統(tǒng)的人工稱(chēng)重的方式，解決了市場(chǎng)上的流量計(jì)產(chǎn)品無(wú)法測(cè)量濃密膏體流量的難題，徹底解決濃密膏體流速自動(dòng)化測(cè)量問(wèn)題。本發(fā)明不僅可以幫助減少濃密膏體流速測(cè)量工作的操作人員數(shù)目，降低操作人員工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且便于操作，具有良好的實(shí)用效果。其具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，其測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未見(jiàn)公開(kāi)發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在結(jié)構(gòu)上還是功能上都有較大的突破，在濃密膏體流速測(cè)量技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，目前還沒(méi)有已經(jīng)公開(kāi)的專(zhuān)利在其測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)上有任何相似之處，且具有多項(xiàng)功效，從而非常適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。本發(fā)明的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。


圖1是本發(fā)明的測(cè)試方法示意圖
圖2是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖
圖3是本發(fā)明數(shù)學(xué)模型示意圖
圖4是本發(fā)明的感應(yīng)線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)示意圖
圖5是本發(fā)明的調(diào)理電路示意圖
圖6是本發(fā)明的感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖7是本發(fā)明的示速磁塊投放裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖8是本發(fā)明的示速磁塊回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖
其中
1 感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置2 示速磁塊投放裝
3 感應(yīng)線(xiàn)圈A4 感應(yīng)線(xiàn)圈B
5 調(diào)理電路A6 調(diào)理電路B
7 數(shù)據(jù)采集卡8 計(jì)算機(jī)
9:法蘭A10:直管
11 法蘭B12 活塞A
13 蓋 A14 缸筒A
15 缸筒B16 蓋 B
17 活塞B18 升降桿
19 調(diào)高關(guān)節(jié)20 夾子
21 底座23 示速磁塊回收裝置25 銅線(xiàn)圈
22 刻度尺 24 樹(shù)脂圓環(huán) 26 環(huán)氧樹(shù)脂膠
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法的具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中將可清楚呈現(xiàn)。通過(guò)具體實(shí)施方式
的說(shuō)明，可對(duì)本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說(shuō)明之用， 并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，如圖1、圖2所示，包括測(cè)試管段和傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩大部分。測(cè)試管段依次由法蘭A 9、直管10、示速磁塊投放裝置2、感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置1、法蘭B 11和示速磁塊回收裝置23組成；傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)依次由感應(yīng)線(xiàn)圈A 3、感應(yīng)線(xiàn)圈B 4、調(diào)理電路A 5、調(diào)理電路B 6、數(shù)據(jù)采集卡7和計(jì)算機(jī)8組成。其中法蘭A 9和法蘭B 11分別焊接在直管10兩端，用于向濃密膏體輸送管道上安裝，2個(gè)法蘭上分別配有整套的密封件和緊固件；直管10在設(shè)計(jì)為安裝示速磁塊投放裝置的位置打一個(gè)孔，作為示速磁塊進(jìn)入測(cè)試管段的入口 ；示速磁塊投放裝置2焊接于直管 10已打好的小孔處；感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置1固定在基礎(chǔ)上，與測(cè)試管段不接觸，保證與測(cè)試管段不直接地以及間接地接觸，并且將感應(yīng)線(xiàn)圈A 3、感應(yīng)線(xiàn)圈B 4固定在直管10的外壁，保證2個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈也不與測(cè)試管段直接地以及間接地接觸；感應(yīng)線(xiàn)圈A 3、感應(yīng)線(xiàn)圈B 4都套在直管10的外壁，且內(nèi)徑都略大于直管10的外徑，感應(yīng)線(xiàn)圈A 3、感應(yīng)線(xiàn)圈B 4相隔一個(gè)由測(cè)量精度規(guī)定的距離，所述距離的精度由感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置的定位尺寸精度保證；示速磁塊回收裝置23置于整個(gè)濃密膏體輸送管道的出口處，或者置于下一級(jí)濃密膏體處理設(shè)備的進(jìn)料口處；調(diào)理電路A 5封裝在感應(yīng)線(xiàn)圈A 3的內(nèi)部、調(diào)理電路B 6封裝在感應(yīng)線(xiàn)圈B 4的內(nèi)部，電信號(hào)分別由雙線(xiàn)插頭引出串聯(lián)到數(shù)據(jù)采集卡7的端子上；數(shù)據(jù)采集卡7通過(guò)專(zhuān)用I/O接口連接到計(jì)算機(jī)8。如圖1所示為本發(fā)明一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法的測(cè)試方法示意圖。從示速磁塊投放裝置2處向直管10中投入示速磁塊，由于濃密膏體具有高粘稠性，使得示速磁塊運(yùn)動(dòng)較短的一段距離就可以加速到與濃密膏體相同的運(yùn)動(dòng)速度，并由濃密膏體裹挾著保持這個(gè)速度繼續(xù)流動(dòng)；當(dāng)示速磁塊流到感應(yīng)線(xiàn)圈A 3處時(shí)，感應(yīng)線(xiàn)圈A 3的磁通量的變化率會(huì)由小變大再變小，因此感應(yīng)線(xiàn)圈A 3中會(huì)產(chǎn)生第一個(gè)電壓脈沖信號(hào)，該電壓脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路A 5濾波、數(shù)據(jù)采集卡7采樣后，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，輸入到計(jì)算機(jī)8中，計(jì)算機(jī) 8中的數(shù)據(jù)處理軟件會(huì)分辨出脈沖信號(hào)的峰值，記錄下這個(gè)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，并由這個(gè)峰值觸發(fā)數(shù)據(jù)處理軟件中的計(jì)時(shí)程序，計(jì)時(shí)開(kāi)始；當(dāng)示速磁塊流到感應(yīng)線(xiàn)圈B 4處時(shí)，感應(yīng)線(xiàn)圈B 4的磁通量的變化率會(huì)由小變大再變小，因此感應(yīng)線(xiàn)圈B 4中會(huì)產(chǎn)生第二個(gè)電壓脈沖信號(hào)，該電壓脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路B 6濾波、數(shù)據(jù)采集卡7采樣后，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，輸入到計(jì)算機(jī)8中，計(jì)算機(jī)8中的數(shù)據(jù)處理軟件會(huì)分辨出脈沖信號(hào)的峰值，記錄下這個(gè)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，并由這個(gè)峰值觸發(fā)數(shù)據(jù)處理軟件中的計(jì)時(shí)程序，計(jì)時(shí)結(jié)束。用感應(yīng)線(xiàn)圈A 3和感應(yīng)線(xiàn)圈B 4之間的距離與2個(gè)峰值之間的時(shí)間做商即為示速磁塊的運(yùn)動(dòng)速度，也即濃密膏體的流速。數(shù)據(jù)處理軟件能自動(dòng)計(jì)算出管道中濃密膏體的流量。如圖3所示為本發(fā)明一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法的數(shù)學(xué)模型示意圖，為濃密膏體輸送管道與濃密膏體管道流速測(cè)量裝置連接的示意圖，其中D1——濃密膏體輸送管道的內(nèi)徑；D2——直管10的內(nèi)徑；L——感應(yīng)線(xiàn)圈A 3與感應(yīng)線(xiàn)圈B 4之間的距離；tA——第一個(gè)電壓脈沖信號(hào)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)；tB——第二個(gè)電壓脈沖信號(hào)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)；V1——濃密膏體輸送管道中的流速；V2——直管10中濃密膏體的流速；Q——濃密膏體輸送管道中的流量。在濃密膏體管道輸送過(guò)程中流量是不變化的，但由于濃密膏體管道流速測(cè)量裝置設(shè)計(jì)時(shí)很難將其內(nèi)徑D2與濃密膏體輸送管道的內(nèi)徑D1保持一致，因此導(dǎo)致濃密膏體在測(cè)試管段中的流速V2與濃密膏體輸送管道中的流速V1是不同的?？梢岳孟率接?jì)算濃密膏體輸送管道中的流速V1
權(quán)利要求
1.一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，包括測(cè)試管段和傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩大部分，其特征在于測(cè)試管段依次由法蘭A(9)、直管(10)、示速磁塊投放裝置O)、感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置(1)、法蘭B(Il)和示速磁塊回收裝置組成；傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)依次由感應(yīng)線(xiàn)圈A(3)、感應(yīng)線(xiàn)圈^4)、調(diào)理電路A(5)、調(diào)理電路B(6)、數(shù)據(jù)采集卡(7)和計(jì)算機(jī)(8)組成；其中，法蘭A(9)和法蘭B(Il)分別焊接在直管(10)兩端，用于向濃密膏體輸送管道上安裝；示速磁塊投放裝置( 焊接于測(cè)試管段預(yù)先打好的小孔處；示速磁塊回收裝置03) 置于整個(gè)濃密膏體輸送管道的出口處；感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置(1)與測(cè)試管段不接觸；感應(yīng)線(xiàn)圈A(3)和感應(yīng)線(xiàn)圈B(4)都套在直管(10)外壁，且均安裝于感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置(1)上，感應(yīng)線(xiàn)圈A(3)和感應(yīng)線(xiàn)圈B(4)相隔一個(gè)規(guī)定的距離，所述距離的精度由感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置 (1)的定位尺寸精度保證；調(diào)理電路封裝在感應(yīng)線(xiàn)圈的內(nèi)部，電信號(hào)由一個(gè)雙線(xiàn)插頭引出串聯(lián)到數(shù)據(jù)采集卡(7)的端子上；數(shù)據(jù)采集卡(7)通過(guò)專(zhuān)用I/O接口連接到計(jì)算機(jī)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，其特征在于其中所述的法蘭A (9)、直管(10)、示速磁塊投放裝置O)、感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置(1)、法蘭B(Il)均采用抗磁性材料或順磁性材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，其特征在于其中所述的示速磁塊投放裝置O)為內(nèi)徑尺寸相同、結(jié)構(gòu)相似的投放管和裝料管正交相貫而成的一個(gè)三通結(jié)構(gòu)，二者均由按壓頭、活塞桿、活塞頭、2個(gè)0型圈、缸筒和蓋組成；按壓頭與活塞桿通過(guò)螺紋連接；活塞桿與活塞頭通過(guò)螺紋連接；在活塞頭的圓周方向開(kāi)2個(gè)槽，分別套入2 個(gè)0型圈；活塞裝入缸筒內(nèi)，蓋與缸筒通過(guò)螺紋連接；其中投放管缸筒A(14)上打孔，焊接缸筒B (15)；缸筒A (14)焊接于直管(10)預(yù)先打好的小孔處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，其特征在于其中所述的感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置(1)由2個(gè)完全相同的不銹鋼架臺(tái)通過(guò)底座間的刻度尺0 連接而組成，其中每個(gè)不銹鋼架臺(tái)包括升降桿(18)、調(diào)高關(guān)節(jié)(19)、夾子00)和底座；升降桿(18)豎直焊接在底座上；調(diào)高關(guān)節(jié)(19)套在升降桿(18)上，形成移動(dòng)副；調(diào)高關(guān)節(jié)(19)上連接著夾子(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，其特征在于其中所述的示速磁塊回收裝置03)為一個(gè)碳鋼絲編制的尺寸較大的矩形網(wǎng)格篩，采用略小于示速磁塊直徑的長(zhǎng)度作為網(wǎng)格篩的孔徑，外圍用碳鋼做骨架支撐。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，其特征在于其中所述的感應(yīng)線(xiàn)圈是在一個(gè)樹(shù)脂圓環(huán)04)的槽內(nèi)繞制銅線(xiàn)圈(25)，通過(guò)向樹(shù)脂圓環(huán)04)的槽內(nèi)灌入環(huán)氧樹(shù)脂膠06)封裝而成。感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置(1)在感應(yīng)線(xiàn)圈的樹(shù)脂外殼上固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，其特征在于其中所述的調(diào)理電路是將銅線(xiàn)圈05)的一端接電阻R兩腳其中的一腳，銅線(xiàn)圈05)的另一端接電容C兩腳中的一腳，電阻R的另一腳與電容C的另一腳連接，三者串聯(lián)成一閉合回路；電容 C的兩端分別與一雙線(xiàn)插頭(XT)的兩腳相連接。
8.—種濃密膏體管道流速測(cè)量的方法，利用濃密膏體的高粘稠性保證示速磁塊隨著濃密膏體以相同的速度運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量示速磁塊的速度而間接得到濃密膏體的流速，其特征在于從示速磁塊投放裝置( 處向直管(10)中投入示速磁塊，當(dāng)示速磁塊流到感應(yīng)線(xiàn)圈 A(3)處時(shí)，感應(yīng)線(xiàn)圈A(3)中會(huì)產(chǎn)生第一個(gè)電壓脈沖信號(hào)，當(dāng)示速磁塊流到感應(yīng)線(xiàn)圈B(4)處時(shí)，感應(yīng)線(xiàn)圈B(4)中會(huì)產(chǎn)生第二個(gè)電壓脈沖信號(hào)，用感應(yīng)線(xiàn)圈A(3)和感應(yīng)線(xiàn)圈B(4)之間的距離與兩個(gè)峰值之間的時(shí)間做商即為示速磁塊的運(yùn)動(dòng)速度，也即濃密膏體的流速。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的濃密膏體管道流速測(cè)量的方法，其特征在于其中所述的感應(yīng)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電壓脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理電路濾波、數(shù)據(jù)采集卡(7)采樣后，輸入到計(jì)算機(jī)⑶ 中，計(jì)算機(jī)(8)中的數(shù)據(jù)處理軟件會(huì)分辨出脈沖信號(hào)的峰值，記錄下這個(gè)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，并由這個(gè)峰值觸發(fā)數(shù)據(jù)處理軟件中的計(jì)時(shí)程序；數(shù)據(jù)處理軟件能自動(dòng)計(jì)算出管道中濃密膏體的流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種濃密膏體管道流速測(cè)量的裝置及方法，包括測(cè)試管段和傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。測(cè)試管段由法蘭、直管、示速磁塊投放裝置、感應(yīng)線(xiàn)圈固定裝置、法蘭和示速磁塊回收裝置組成；傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由感應(yīng)線(xiàn)圈、調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)組成。在濃密膏體中投入示速磁塊，利用濃密膏體的高粘稠性保證示速磁塊與濃密膏體以相同的速度運(yùn)動(dòng)，示速磁塊流過(guò)兩個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈時(shí)，會(huì)在兩個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈中分別產(chǎn)生電壓脈沖，兩個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈的間距與兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔的商即為濃密膏體的流速。本發(fā)明解決了濃密膏體流速測(cè)量沒(méi)有專(zhuān)用測(cè)量方法的難題，可實(shí)現(xiàn)流速參數(shù)的及時(shí)獲得、數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理和存儲(chǔ)，降低工作勞動(dòng)強(qiáng)度，為濃密膏體輸送特性研究奠定基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)G01P5/18GK102305876SQ20111027013
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者吳淼, 張霜玉, 楊華旭, 王志南, 賈旋凱, 郝雪弟 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)