本發(fā)明涉及物料輸送測堵的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用微波多普勒探測原理的測堵方法、裝置和用途。

背景技術(shù)：

化工、鋼鐵、煤電等工業(yè)生產(chǎn)中，通常采用氣力通過管道向反應(yīng)容器或生產(chǎn)反應(yīng)裝置輸運顆粒狀、塊狀或粉狀的原料或燃料等固體物質(zhì)，也經(jīng)常采用同樣的方式將生產(chǎn)反應(yīng)裝置生產(chǎn)出來的產(chǎn)品輸運到后續(xù)工藝處理環(huán)節(jié)。在此過程中，經(jīng)常發(fā)生輸送的固體物料堵塞管道的故障。如果不能實時監(jiān)測管道內(nèi)固體物質(zhì)的流動狀態(tài)，等到管道被嚴嚴實實堵塞后再去進行疏通，疏通難度、成本就會劇烈增加，導(dǎo)致生產(chǎn)停滯，損失巨大。

因此，需要一種可靠的實時在線監(jiān)測手段，在管道堵塞初期立即發(fā)出報警，以便啟動管道疏通流程。這樣就能確保生產(chǎn)持續(xù)進行，避免管道堵塞、生產(chǎn)停滯導(dǎo)致的經(jīng)濟損失。

CN 101020934公開了一種噴煤管道測堵方法，它通過安裝在管道上的測溫元件測量管道內(nèi)的溫度，并經(jīng)連接線路輸入控制計算機，判斷管道是否堵塞。該測堵方法需要持續(xù)加熱測溫元件，并通過煤粉流過干擾測溫元件的溫度情況來判斷堵塞狀況，因此存在耗能多、煤粉溫度對測溫元件干擾大的問題。該方法不是較佳的測堵方法，也不能推廣到其他物料輸送的測堵中。

相較而言，基于微波多普勒探測原理的管道內(nèi)物質(zhì)流動態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)是現(xiàn)存的最受歡迎的技術(shù)。該技術(shù)采用非接觸式測量方式。其在管道一側(cè)開孔，安裝一個集成了微波發(fā)射器和微波接收器一體的微波探頭。該探頭持續(xù)不斷的發(fā)射微波，并接收管道內(nèi)固體物質(zhì)反射回來的微波信號。當管道沒有堵塞時，管道內(nèi)的物質(zhì)持續(xù)不斷的向前流動，投射到管道內(nèi)固體物質(zhì)上的微波會發(fā)生頻率移動，就產(chǎn)生微波多普勒效應(yīng)。依據(jù)這種多普勒效應(yīng)，根據(jù)反射回來的微波信號的頻率與發(fā)射的微波信號的頻率偏差，就可以計算出管道內(nèi)固體物質(zhì)的運動速度，當速度低于一定經(jīng)驗值后，就可以判斷管道內(nèi)發(fā)生了堵塞狀況。

然而，工業(yè)管道通常采用金屬材質(zhì)，對微波具有強烈的反射作用。當管道內(nèi)固體物料的密度較小時，發(fā)射器發(fā)出的微波通常會到達管道的另一側(cè)壁，并在另一側(cè)壁發(fā)生反射，反射后的微波到達接收器或在管道側(cè)壁來回反射后到達接收器，并被接收器錯誤的當作是被測固體物質(zhì)反射回來的微波進行解析，成為一種影響測量可信度和精度的干擾源，最終導(dǎo)致對管道堵塞狀況的一種錯誤報警。因此，現(xiàn)有基于微波多譜勒效應(yīng)的管道測堵儀器，由于微波信號被管道側(cè)壁多次反射，形成干擾源，存在測量準確度低以及導(dǎo)致對管道堵塞狀況錯誤報警的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種采用微波多普勒探測原理的測堵方法，包括在物料輸送的途經(jīng)區(qū)域設(shè)置的微波探頭，所述微波探頭包括微波發(fā)射器和微波接收器，其特征在于：在微波探頭微波輻射的范圍內(nèi)，對微波所能到達的部分或全部的壁面設(shè)置微波吸收材料。

本發(fā)明在線監(jiān)測物料輸送狀態(tài)的測堵方法可絕大部分地或全部地消除反射微波形成的干擾，從而提升測量準確度，極大降低管道堵塞狀況的誤報警率。

本發(fā)明還涉及所述的測堵方法在化工、鋼鐵或煤電工業(yè)物料輸送的測堵中的用途。

本發(fā)明還涉及根據(jù)所述的測堵方法設(shè)置的測堵裝置。

本發(fā)明還涉及所述的測堵裝置在化工、鋼鐵或煤電工業(yè)物料輸送的測堵中的用途。

本發(fā)明還涉及所述的測堵方法設(shè)置的結(jié)構(gòu)單元或裝置在輸送物料的測速中的用途。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種測堵裝置工作的截面示意圖；

圖2為本發(fā)明一種一體式測堵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中的標號表示以下含義：

1-接口密封元件；

2-測量窗口；

3-集成式微波探頭；

4-固體物料反射的微波；

5-輸運的固體物料；

6-透過固體物料的微波；

7-管道側(cè)壁；

8-密封外殼；

9-微波吸收材料層；

10-內(nèi)襯材料層。

具體實施方式

以下通過具體實施方式對本發(fā)明作更詳細的說明。其中所提及的材料均為市售可得或按照已知的方法可獲得的材料。

本發(fā)明采用微波多普勒探測原理的測堵方法，包括在物料輸送的途經(jīng)區(qū)域設(shè)置的微波探頭，所述微波探頭包括微波發(fā)射器和微波接收器，其特征在于：在微波探頭微波輻射的范圍內(nèi)，對微波所能到達的部分或全部的壁面設(shè)置微波吸收材料。

提升微波多普勒探測原理測堵方法的測量準確度、消除堵塞誤報警的關(guān)鍵在于降低或消除金屬管道側(cè)壁對微波信號的多次反射。本發(fā)明通過在微波探頭輻射的范圍內(nèi)，在管道內(nèi)側(cè)敷設(shè)微波吸波材料的方式，吸收掉投射到管道側(cè)壁的微波，使該部分微波在到達金屬管道側(cè)壁前絕大部分或全部被微波吸收材料吸收掉，而不會被金屬管道側(cè)壁所反射。這樣微波探頭接收到的微波信號絕大部分是管道內(nèi)輸送的固體物質(zhì)反射回去的微波，是檢測需要的信號，從而從根本上消除了金屬管壁多次反射形成的干擾源，進而提升了測量準確度，極大降低了管道堵塞狀況的誤報警率。

所述微波吸收材料(microwave absorbing material)為已有的現(xiàn)有材料，是一種能吸收微波、電磁能而反射與散射較小的材料，又稱雷達吸收材料(radar absorbing material)或雷達隱身材料(radar stealth material)。微波吸收材料按應(yīng)用可分為涂敷型、貼片型和結(jié)構(gòu)型微波吸收材料，按工作原理可分為干涉型和吸收型微波吸收材料。這些微波吸收材料均可應(yīng)用于本發(fā)明中。根據(jù)微波吸收材料的具體類型以及施用的管道或設(shè)備結(jié)構(gòu)，所述微波吸收材料可通過貼布、涂布、復(fù)合等方式設(shè)置到管道或設(shè)備的側(cè)壁中或側(cè)壁表面上(包括再覆蓋或不覆蓋其他材料的形式)，或者通過上述方式敷設(shè)到適當?shù)幕纳希缓髮⒑性摶牡难b置或結(jié)構(gòu)單元整合到管道或設(shè)備中。

其中，“微波所能到達的部分或全部的壁面”和類似表述中的“部分”優(yōu)選為微波輻射到達的主要部分，或密度較大的部分，或強度較強的部分，即能反射微波并對測試造成干擾或較強干擾的那些部分的壁面。本領(lǐng)域技術(shù)人員在敷設(shè)微波吸收材料時，可根據(jù)測算區(qū)劃出這些區(qū)域，并根據(jù)所需微波探測的準確度要求決定在多大范圍內(nèi)敷設(shè)微波吸收材料。

在具體實施上述測堵方法時，所述微波探頭可安裝于物料輸送途經(jīng)的管道或設(shè)備口內(nèi)，微波吸收材料可設(shè)于所述管道或設(shè)備口的內(nèi)壁；或者，將管道截斷或?qū)υO(shè)備打孔后，用安裝有微波探頭和設(shè)有微波吸收材料的結(jié)構(gòu)單元或裝置替換該截斷部分或填補開孔。

在一個具體的實施方案中，以微波發(fā)射器安裝所處的位置為球心，以微波發(fā)射器安裝所處的管道或設(shè)備口的直徑為球半徑R，對0-4R、優(yōu)選0-3R范圍內(nèi)部分或全部的內(nèi)壁敷設(shè)微波吸收材料。

在一個具體的實施方案中，在微波吸收材料外設(shè)置保護微波吸收材料的內(nèi)襯材料，該內(nèi)襯材料為非金屬材料。內(nèi)襯材料可避免微波吸收材料與管道內(nèi)運動物料的直接接觸，可保護微波吸收材料不受磨損和腐蝕。內(nèi)襯材料本身采用非金屬材質(zhì)，也不會或很少產(chǎn)生反射的微波。

在一個具體的實施方案中，所述微波探頭為集成式微波探頭。即微波發(fā)射器和微波接收器集成于一體，便于安裝和維護。

在一個具體的實施方案中，所述物料為顆粒狀、塊狀或粉狀的物料。

本發(fā)明所述的測堵方法可用在化工、鋼鐵或煤電工業(yè)物料輸送的測堵中。

本發(fā)明還涉及根據(jù)所述的測堵方法設(shè)置的測堵裝置，所述的測堵裝置可用在化工、鋼鐵或煤電工業(yè)物料輸送的測堵中。

本發(fā)明還涉及所述的測堵方法設(shè)置的結(jié)構(gòu)單元或裝置在輸送物料的測速中的用途。依據(jù)微波多普勒效應(yīng)，根據(jù)反射回來的微波信號的頻率與發(fā)射的微波信號的頻率偏差，可以計算出管道內(nèi)固體物質(zhì)的運動速度。當根據(jù)本發(fā)明方法設(shè)置的結(jié)構(gòu)單元或裝置用于輸送物料測速的裝置中時，也可以消除或減少不需要的反射微波的干擾，從而獲得更高的準確度。

根據(jù)上述采用微波多普勒探測原理的測堵方法，本發(fā)明還提供一種采用微波多普勒探測原理的測堵裝置。該測堵裝置包括探測單元和防干擾單元；所述探測單元包括微波探頭，所述微波探頭包括微波發(fā)射器和微波接收器；所述防干擾單元為對微波探頭發(fā)出的微波所能到達的部分或全部的壁面設(shè)置的微波吸收材料層。

在一個具體的實施方案中，所述探測單元和防干擾單元設(shè)于物料輸送途經(jīng)的管道或設(shè)備口的內(nèi)壁，構(gòu)成所述管道或設(shè)備口的一部分。

在一個具體的實施方案中，所述測堵裝置還包括圓筒體，所述探測單元和防干擾單元設(shè)于圓筒體內(nèi)，其中所述微波吸收材料層設(shè)于所述圓筒體部分或全部的側(cè)壁；所述圓筒體的形狀與物料輸送途經(jīng)的管道或設(shè)備口的形狀相適應(yīng)。

在一個更具體的實施方案中，所述圓筒體的全部側(cè)壁設(shè)有所述微波吸收材料層。

在一個更具體的實施方案中，所述圓筒體的高度為其內(nèi)徑的1-4倍，優(yōu)選1.5-3倍。

在一個具體的實施方案中，所述測堵裝置還包括將圓筒體安裝至所述管道或設(shè)備口的接口密封單元。例如，采用螺栓和墊片或者采用法蘭進行連接密封。

在一個具體的實施方案中，在所述微波吸收材料層上設(shè)有耐磨損的內(nèi)襯材料層，所述內(nèi)襯材料層由非金屬材料構(gòu)成。

在一個具體的實施方案中，所述微波探頭為集成式微波探頭。

本發(fā)明還提供一種采用微波多普勒探測原理的一體式測堵裝置，包括：圓筒體；設(shè)于圓筒體內(nèi)的微波探頭，所述微波探頭包括微波發(fā)射器和微波接收器；和，對微波探頭發(fā)出的微波所能到達的部分或全部的圓筒體壁面設(shè)置的微波吸收材料層。

在一個具體的實施方案中，所述圓筒體的全部側(cè)壁設(shè)有所述微波吸收材料層。

在一個具體的實施方案中，所述圓筒體的側(cè)壁包括從外向里順序設(shè)置的密封外殼8、微波吸收材料層9和內(nèi)襯材料層10，所述內(nèi)襯材料層10由非金屬材料構(gòu)成。所述密封外殼8可起到保護微波吸收材料以及強化整個圓筒體機械性能的作用，可采用包括金屬材料在內(nèi)的已有材料構(gòu)成。

在一個具體的實施方案中，所述測堵裝置還包括將圓筒體安裝至物料輸送途經(jīng)的管道或設(shè)備口的接口密封元件1。

在一個具體的實施方案中，所述微波探頭為集成式微波探頭3。

以下結(jié)合附圖作進一步說明。

圖1示出了本發(fā)明一種具體的測堵裝置工作的截面示意圖。其中，集成式微波探頭3的微波發(fā)射器發(fā)出的微波到達管道中輸運的固體物料5，固體物料反射的微波4(需要的信號)被微波探頭3的微波接收器接收，進而傳輸并解析；散射或透過固體物料的微波6(如被反射回測量窗口，就會變成干擾源)到達管道側(cè)壁7，然后被敷設(shè)的微波吸收材料9吸收，從而阻斷了管道側(cè)壁反射的微波對信號的干擾。

圖2示出了本發(fā)明一種一體式測堵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置的主體為圓筒體；圓筒體上的測量窗口2安裝有微波探頭3，用于發(fā)射和接收微波；圓筒體的側(cè)壁為三明治結(jié)構(gòu)，由從外向里順序設(shè)置的密封外殼8、微波吸收材料層9和內(nèi)襯材料層10構(gòu)成。

在一個具體的實施方案中，該一體式的測堵裝置在安裝時，需要先將管道截斷，以上述敷設(shè)有吸波材料的圓筒體替代原有被截斷的管道。其中，由于管道內(nèi)輸送的固體物料在運動時不停的摩擦、磨損管壁，如果微波吸收材料層直接接觸管道內(nèi)運動的固體物料，該微波吸收材料層就會很快被磨損掉，因此，在其上增加了一層耐磨損的內(nèi)襯材料層，該內(nèi)襯材料層采用非金屬材料，以避免對微波產(chǎn)生反射。同時，在微波吸收材料層外，增加了一層外殼，將吸波材料密封在內(nèi)襯和此外殼之間，以保護吸波材料。這樣，內(nèi)襯、吸波材料和密封外殼形成一個“三明治”結(jié)構(gòu)。另外，為了保證替換后不產(chǎn)生泄露，在原管道截斷與該圓筒體接口處可采用適當?shù)姆绞竭M行連接密封，如法蘭連接密封等，如上圖1所示。

本發(fā)明的技術(shù)方案可從根本上消除微波法管道堵塞測量儀器發(fā)出的微波在金屬管壁多次反射形成的干擾源，從而提升微波法管道堵塞測量儀器的測量精度，極大降低管道堵塞狀況的誤報警率。根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，該技術(shù)方案實施后，微波法管道堵塞儀器的誤報警率從原來的20％降低到了0.5％。

最后說明的是，以上實施方案僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍的情況下，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍中。