气固混合相流的流量计及流量测量方法

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——气固混合相流的流量计及流量测量方法。该专利由航天长征化学工程股份有限公司申请，并于2016年8月17日获得授权公告。

内容说明

本发明属于测量技术领域，特别涉及到煤化工领域中气固混合相流（例如粉煤）的质量流量计及其测量方法。

发明背景

目前，煤化工粉煤流量计量通常采用的方法是：用核辐射式装置测量粉煤的浓度，以及独立安装的速度检测仪表测量粉煤的流速。在核辐射式浓度测量设备中，需要使用钴或者铯作为辐射源，存在有核泄漏的危险以及核废料处理问题。

由于其测得的浓度值包含了输送气体的密度，并且压力和温度的变动会导致气体密度发生变化，从而影响到煤粉浓度的测量精度。速度检测仪表由于内衬材料及结构设计等因素，无法克服由于高压力所造成的测量元件的变形以及磨损问题，其通常的最高工作压力仅为4MPa到5MPa，尚无法达到10MPa。另外其各测量装置是分体安装的，从而导致测得的速度和浓度间产生时间上的不同步，进而使测量结果进一步产生偏差。上述测量系统的测量精度偏差一般都在5%以上，如果考虑到温度和压力波动的影响，精度会更低。

发明内容

本发明的目的就是在于克服上述的问题，从多个方面进行改进，从而实现在高压下对气固混合相流（例如粉煤）的流量进行连续稳定的精确测量。

本发明所涉及的用于测量气固混合相流的质量流量的流量计包括测量管、浓度传感器、速度传感器和信号处理单元，所述测量管在测量时被安装在传输待测流的管道中。所述浓度传感器和速度传感器被安装在测量管上。

优选地，所述流量计还包括被安装在测量管上的温度传感器。所述测量管包括内管、设置在所述内管径向外侧的外管和用于将所述内管和外管与所述管道连接起来的法兰套管。所述温度传感器、浓度传感器和速度传感器被设置在所述内管和外管之间。上述速度传感器包括设置所述内管外侧并且彼此轴向相间隔的两个测量环。上述浓度传感器包括径向相对地设置在所述内管外周上的两个电极组，其中一个电极组为发射极，另一个电极组为接收极。

此外，所述流量计还包括设置在所述外管和信号处理单元之间的散热隔热部件。该内管由耐磨陶瓷制成，与所述法兰套管之间设置密封结构，该密封结构包括锥面密封、径向密封元件和轴向密封元件。

本发明还涉及用流量计测量气固混合相流的质量流量的方法，包括：预先获得测量管内孔的横截面面积（A）；通过浓度传感器获得测量管中的所述流的浓度（K）；通过速度传感器获得测量管中的所述流的速度（V）；由信号处理单元计算所述流的质量流量（Q）。

本发明采用了速度、浓度、温度设计的一体化设计，克服了分体安装方案所引起的测量速度和浓度时间上的不同步，使得测量结果更加具有实时性，从而提高了测量结果的真实性和可靠性；同时一体化结构节省了安装空间，为测量仪表的安装、维护、标定带来极大的方便。本发明填补了工业自动化测量领域中高压气固两相流质量流量测量的空白。