散裝固體的質量流率的實時測量方法
2023-06-22 05:00:11 1
專利名稱：散裝固體的質量流率的實時測量方法
技術領域：
本發明涉及對散裝固體的質量流率的實時測量方法，其中所述散裝固 體通過氣動輸送系統加載或卸載。
背景技術：
該技術基於空氣流率和在給定位置處壓力下降的測量，該給定位置在 散裝材料的氣動傳輸中遍及管道的給定長度。該技術也利用散裝材料在傳 輸時預先確定的壓力下降係數。
因此目標是當從例如散裝船加載或卸載所述材料時，提供估計散裝材 料例如水泥的累積質量流的簡單、精確且經濟的方法。
美國專利6，601，458B1公開多相流量計的原則，其測量流動混合物的流 率和每一流體的比例。儀器需要測量溫度、壓力、流體中聲音的速度及 散裝速度。儀器基於上述測量使用模型計算流體混合物的流率。所述方法 只能用於流體系統。該方法使用至少四個測量參數以做這樣的計算，且在 沿著管道的多個位置處需要傳感器。進一步，沒有指示它能測量粒子的流 率。這與本發明形成對照，其只需要壓力數據和空氣流率數據。
美國專利4，506，541公開一種設備，其使用輻射源且通過探測散射輻射 測量沿著管道殘留在空氣中的粉碎煤或其他相似材料的散裝密度。輻射探 測器測量被粒子散射的擴散輻射，該測量給出流動散裝密度的測量。它使 用煤粒流路徑中兩電極的電荷和互相關技術以計算管道內部粒子的速度。 因此測量的該速度連同散裝密度給出固體的質量流率。
美國專利4,506,541與本發明形成對照在所述專利使用輻射源、探測器 和防護物，該防護物攔截直接輻射落到探測器上。輻射探測器測量被粒子 散射的擴散輻射，該測量給出流動散裝密度的測量。與一對電極相聯繫的 以上所述用於速度的測量。進一步，該儀器在使用前需要在實驗室規模裝 備上校準。在現場它將再次需要進一步校準。根據本發明，無需在現場或
4實驗室規模裝備上校準，且不使用輻射源。
EP974816A1公開測量粒狀固體材料流的方法和裝置，其中使用加壓流 在導管中循環的材料的質量流率通過在導管中產生的聲學信號測量。基於 所述聲學信號強度計算此壓力差。
進一步，美國專利6176647 Bl公開粉末質量流率的裝置，其中在兩個 地點測量壓力且估計壓差。
具有進一步知道的流量計，該流量計基於穿過文氏管的壓差測量液體 流。這只能用於流體流測量，且本發明在流場中不具有任何文氏管(venture) 或任何其他類型障礙。
上述目標用限定在獨立要求1中特徵部分的方法完成，且進一步優選 的實施例限定在從屬要求2-6。
發明內容
本發明特別涉及散裝固體的質量流率的估計方法。在本發明的優選實 施例中，兩個或更多的壓力計放置在氣動輸送系統管道中的優選位置處。 這樣的輸送系統能夠用於例如從船的貨艙加載散裝材料，例如水泥或相似 材料，或將散裝材料卸載到船的貨艙。
根據本發明的方法中，至少兩個測量器件排列在輸送系統的管道中， 之後當空氣和散裝固體的氣固流發生時，從所述至少兩個測量器件讀取測 量值的差，且此後在流動混合物管道的給定長度上在給定位置處估計散裝 固體的質量流率Ms。
能夠使用不同的測量器件，例如壓力計、加速度計、聲敏感器等。在 下文中，使用壓力計的公式顯示為實現根據發明的方法的例子。但是，應 注意到當使用加速度計、聲敏感器等時，在下面例子中使用其他公式。
將通過附圖更詳細地描述作為例子的本發明，其中附圖示出了本發明 的原理圖表。
具體實施例方式
在本發明的優選實施例中，兩個或更多壓力計分開大約2m放置在輸送 系統管道中的任意給定位置，且當氣固流發生時測量壓力下降。優選地使 用的壓力計是標準的庫存設備且因此不進一步描述，因為它們應當被本領域技術人員認為是已知的。
在這樣的氣固流中壓力下降由
2 "
給定，其中AP是壓力計1和2之間的壓力下降。
K是流經管道的散裝固體的摩擦係數。這從測試中預先確定。
A s是流動混合物的懸浮密度。 懸浮密度定義為
=^±^ (2)
其中，^^是固體質量流率。 M^是空氣品質流率。
込是在截面1處固體體積流率且ft=MZ 。
Q'r是在截面1處空氣體積流率。 "是管道直徑。
丄是壓力計屍l和屍2之間管道截面的長度。
F是安裝壓力計P1的截面處的本地空氣速度。
r的值能夠通過使用空氣流率G^和壓力計n處的本地空氣壓力計算。 現在因為在任何時刻的「、 Z、"、《和AP已知，可以計算懸浮密度即 A",的值。
現在因為^r且因此M。'r的值已知，可以計算固體的質量流率值寫為
R; (3)
其中A是固體密度，其從之前的實驗測量己知。
這可實時計算以獲取散裝固體的質量流，且由此獲取經過優選截面的 累積固體質量流。因此，輸送系統中任意給定位置處，例如水泥的質量流
6能夠被實時監控。能夠在輸送系統的不同位置放置一些系統以監控系統的 關鍵部分，例如流入和流出口。測量的結果能夠存儲在電腦的存儲盤，且 實時和累積值的計算和估計也優選通過電腦實現。因此，基於此方法的結 果可以實時控制空氣流速度以控制散裝材料的質量流率。
權利要求
1. 散裝固體的質量流率的實時測量方法，其中所述散裝固體通過氣動輸送系統加載或卸載，其特徵在於，該方法包括以下步驟將至少兩個壓力計(P1，P2)布置在輸送系統的管道中作為測量裝置，當空氣和散裝固體的氣固流產生時，測量所述壓力計之間的壓力下降ΔP，計算空氣和散裝固體的流動混合物的懸浮密度ρsus，且通過至少流動混合物的所述懸浮密度ρsus，估計在管道的給定長度在給定位置處的散裝固體質量流率Ms。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，流動混合物的所述懸浮 密度P^使用以下公式計算 其中，《是流經管道的散裝固體的摩擦係數，D是管道直徑，Z是壓力計(H， />2)之間管道的長度， K是布置第一壓力計(R)的截面處的本地空氣速度。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述懸浮密度/^限定為~純> 其中，M，是固體質量流率， M。'f是空氣品質流率，^是在截面1處的固體體積流率且込=i^《，2*是在截面1處的空氣體積流率， 其中散裝固體的質量流率由《=& (3)估計，其中A是固體密度，其從之前的實驗測量已知。
4. 根據權利要求1-3所述的方法，其特徵在於，散裝固體的質量流被 實時估計，且由此估計氣動輸送系統中經過優選的管道截面的累積固體質 量流。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述散裝固體是乾燥的 水泥或類似材料。
6. 根據權利要求1-5所述的方法，其特徵在於，基於測量值控制空氣 流率以控制散裝材料的質量流率。
全文摘要
散裝固體質量流率的實時測量方法，其中所述散裝固體通過氣動輸送系統加載或卸載，由以下步驟組成將至少兩個壓力計(P1，P2)布置在輸送系統的管道中作為測量裝置；當空氣和散裝固體的氣固流產生時測量所述壓力計之間的壓力下降ΔP；計算空氣和散裝固體的流動混合物的懸浮密度ρsus；且通過至少流動混合物的所述懸浮密度ρsus，估計在管道的給定長度在給定位置處的散裝固體質量流率Ms。
文檔編號G01F1/34GK101501458SQ200780030307
公開日2009年8月5日 申請日期2007年8月16日 優先權日2006年8月17日
發明者P·休斯, P·索倫 申請人:勞斯萊斯船業公司