專利名稱：：差壓式密度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及用于固-液兩相流漿體的差壓式密度測量裝置，可廣泛用于冶金、礦山、煤炭、化工等涉及固-液兩相流的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：目前，兩相流漿體密度測量主要采用輻射密度計(jì)。輻射密度計(jì)的工作原理是在垂直輸送管段的一側(cè)安裝放射源，在其對側(cè)安裝接收射線的探測器，射線穿過管壁和漿體時(shí)部分被吸收而衰減，漿體密度越大，吸收射線越多，介質(zhì)吸收射線的多少與被測介質(zhì)的密度呈指數(shù)吸收規(guī)律，剩余部分射線通過閃晶體和光電倍增管轉(zhuǎn)換為電量并經(jīng)濾波放大后，得出所測電量大小與漿體密度的關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)漿體密度的非電量電測。輻射密度計(jì)使用前必需根據(jù)不同漿體進(jìn)行標(biāo)定，而且測量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大。此外，輻射密度計(jì)售價(jià)較高，對人體產(chǎn)生的危害非常大。
實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有輻射密度計(jì)測量濃度的技術(shù)不足，本實(shí)用新型的目的旨在提供一種差壓式密度測量裝置，不但能夠?qū)崿F(xiàn)精確可靠的測量，裝置結(jié)構(gòu)簡單、便于制造、安裝和維護(hù)，而且成本低廉和環(huán)保。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為一種差壓式密度測量裝置，包括安裝于水平管道測試段的水平管道差壓變送器和安裝于垂直管道測試段的垂直管道差壓變送器，水平管道差壓變送器和垂直管道差壓變送器的信號輸出端均通過可編程邏輯控制器PLC接入計(jì)算機(jī)。根據(jù)水力學(xué)測量要求，差壓式密度測量裝置的幾何尺寸和差壓變送器安裝尺寸應(yīng)滿足以下條件水平管道測量段的長度為15-20米；垂直管道測量段的長度為2-3米；水平管道測試段的末端與垂直管道的最低端距離為測量管道內(nèi)徑的4至10倍，垂直管道的最低端與垂直管道測試段的最低端之間的距離為測量管道內(nèi)徑的4至10倍、垂直管道測試段的最頂端與垂直管道的最頂端之間的距離為測量管道內(nèi)徑的6至12倍。[0007]本實(shí)用新型所述差壓式密度測量裝置的工作過程如下1)采用水平管道差壓變送器和垂直管道差壓變送器同時(shí)分別測量一段水平管道測試段的壓強(qiáng)差和一段垂直管道測試段上下兩端的壓強(qiáng)差；2)由步驟1)中測得的水平管道測試段的壓強(qiáng)差得出漿體流過管道的摩阻；[0010]3)由步驟1)中測得的垂直管道測試段的壓強(qiáng)差去除步驟2)中得到的漿體流過管道的摩阻后，得到該垂直管段漿體的單位面積重量，然后換算為漿體密度，并可進(jìn)一步計(jì)算得到固_液兩相漿體的濃度值。其中步驟3)中漿體密度的運(yùn)算公式為A=^"^4iA-+、7m2Av式中Pm——漿體密度，克/厘米3;3[0013]^——垂直管道差壓變送器的測點(diǎn)高差，厘米；、——垂直管道差壓變送器的換算系數(shù)，厘米水柱/毫安；Iml——垂直管道差壓變送器測量值，毫安；h2——水平管道差壓變送器的測點(diǎn)距離，厘米；k2——水平管道差壓變送器的換算系數(shù)，厘米水柱/毫安；Im2——水平管道差壓變送器的測量值，毫安；pw——清水密度，克/厘米3;pms——差壓變送器的傳送介質(zhì)密度，克/厘米3。通過漿體的密度可直接算出漿體的濃度。上述測量管道測試段的長度和差壓變送器量程可根據(jù)水力學(xué)和測量精度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型，其技術(shù)構(gòu)思和結(jié)構(gòu)與漿體密度現(xiàn)有測量原理與方法完全不同，是一種全新的固_液兩相流漿體密度測量方法。本實(shí)用新型采用差壓式密度測量裝置測量到一段垂直管道的礦漿重量，換算后獲得漿體的密度與濃度，數(shù)據(jù)采集和計(jì)算都由計(jì)算機(jī)完成，使用可靠方便。由于測量值是一定長度垂直管道段漿體濃度的平均值，不受漿體濃度瞬間變化的影響，測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定。同時(shí)，所測物理量是漿體重量，屬于物理量的直接測量，測量不同類別的漿體，無需進(jìn)行儀表標(biāo)定。克服了輻射密度計(jì)使用前需要進(jìn)行標(biāo)定和測量數(shù)據(jù)波動(dòng)較大的技術(shù)不足，而且解決了輻射密度計(jì)對環(huán)境污染的難題。與現(xiàn)有漿體濃度測量技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有測量數(shù)據(jù)精確可靠、結(jié)構(gòu)簡單、制造維護(hù)容易、成本低廉、不需進(jìn)行標(biāo)定和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。圖1是本實(shí)用新型所述差壓式密度測量裝置的測試應(yīng)用圖；在上述附圖中1-水平管道差壓變送器2-垂直管道差壓變送器3-可編程邏輯控制器4-計(jì)算機(jī)具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示，本實(shí)施例所述差壓式密度測量裝置，包括安裝于水平管道測試段的水平管道差壓變送器1和安裝于垂直管道測試段的垂直管道差壓變送器2，水平管道差壓變送器1和垂直管道差壓變送器2的信號輸出端均通過可編程邏輯控制器3接入計(jì)算機(jī)4，計(jì)算機(jī)4在線采集兩個(gè)差壓變送器的輸出電流毫安數(shù)。根據(jù)水力學(xué)測量要求，差壓式密度測量裝置的幾何尺寸和差壓變送器安裝尺寸應(yīng)滿足以下條件水平管道測量段BC的長度為10-20米；垂直管道測量段DE的長度為2-3米；水平管道測試段的末端與垂直管道的最低端距離為測量管道內(nèi)徑的4至10倍，。管道過渡段中，垂直管道的最低端與垂直管道測試段的最低端之間的距離L2為測量管道內(nèi)徑的4至10倍、垂直管道測試段的最頂端與垂直管道的最頂端之間的距離L3為測量管道內(nèi)徑的6至12倍。[0032]測試原理為當(dāng)固-液兩相漿體流以一定流速從入口A流入，流過管線的測量段，從出口F流出，計(jì)算機(jī)通過水平管道差壓變送器1采集水平管道BC段差壓的實(shí)測數(shù)據(jù)，獲得漿體流過管道的摩阻(對于水平管道摩阻為單位長度管道的差壓，即為測得兩點(diǎn)差壓除以兩點(diǎn)間的距離)，計(jì)算機(jī)4同時(shí)通過垂直管道差壓變送器2采集一定長度垂直管道DE段差壓的實(shí)測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將垂直管道差壓變送器2的實(shí)測數(shù)據(jù)中減去水平管道差壓變送器1測得的漿體管道摩阻，獲得垂直管道DE段漿體的位能，由漿體的位能可直接計(jì)算得到漿體的密度，亦可進(jìn)一步計(jì)算得到漿體的濃度。本實(shí)用新型是采用通用的差壓測量方法來測量漿體的密度，測量構(gòu)思非常獨(dú)特和奇妙，只需在漿體輸送管線的垂直管段和水平管段各安裝一臺差壓變送器，則可通過計(jì)算機(jī)采集兩臺差壓變送器的輸出電流毫安值、通過轉(zhuǎn)換成工程量和數(shù)據(jù)處理，最終得到漿體密度測量值。差壓式密度測量裝置的優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，無需其他專用檢測儀表，由于是測量一段垂直管段中的平均密度，因此測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠，不同種類的漿體不需進(jìn)行標(biāo)定(輻射密度計(jì)測量不同類別的漿體需標(biāo)定，不同類別的漿體濃度系數(shù)不相同)。由差壓變送器的輸出電流毫安值到得出漿體密度測量值的運(yùn)算過程為本領(lǐng)域技術(shù)人員能采用的常規(guī)運(yùn)算方法。以下提供一長距離高濃度漿體管道試驗(yàn)室差壓式密度測量方法為例，說明由差壓變送器檢測得到的值轉(zhuǎn)換成某種漿體的密度的整個(gè)運(yùn)算過程。所選用的水平管道差壓變送器和垂直管道差壓變送器的量程分別為15kPa和30kPa，輸出電流為4至20mA，差壓變送器傳壓介質(zhì)的密度為935kg/m3。水平管段測量長度為10m，垂直管段測量長度為2m。水平管道摩阻計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>[0038]式中[0039]im—一水平管道摩阻，米水柱/米；—一計(jì)算機(jī)采集的水平管道差壓變送器的輸出電流，毫安；g——重力加速度，取9.80665米/秒2;漿體密度計(jì)算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>[0044]式中Pm—一漿體密度，千克/米3;mA2—一計(jì)算機(jī)采集的垂直管道差壓變送器的輸出電流，毫安；pw——水的密度，取1000千克/米3。表1為本實(shí)用新型裝置測量與容積稱重法測量某鐵精礦漿體密度結(jié)果對比。本實(shí)用新型裝置測量與容積稱重法測量結(jié)果表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>[0052]本實(shí)施例采用的差壓變送器是差壓式密度測量裝置的主要部件，因此差壓式密度測量裝置的性能主要取決于差壓變送器的技術(shù)性能，可根據(jù)測量要求選用不同量程的差壓變送器，建議選用EJA差壓變送器。以鐵精礦漿體選用量程為30KPa、精度為0.5%的差壓變送器為例，差壓式密度測量裝置的主要技術(shù)指標(biāo)如下密度測量范圍0-3克/厘米3濃度測量范圍(重量濃度)0-76%濃度測量精度0.5%穩(wěn)定性穩(wěn)定性好，防爆結(jié)構(gòu)，全天候使用測量管徑50-1000毫米環(huán)境溫度-20-60。C環(huán)境濕度(相對濕度)0-100%輸出信號4-20毫安此外，根據(jù)密度測量精度要求，如果選用高精度的差壓計(jì)，可獲得更高精度的測量結(jié)果。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本實(shí)用新型思路下的技術(shù)方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型用于鐵精礦漿體長距離管道輸送參數(shù)研究及多泵站輸送工藝自控研究的試驗(yàn)系統(tǒng)，與輻射密度計(jì)相比，獲得非常好的測量結(jié)果。權(quán)利要求一種差壓式密度測量裝置，其特征在于，包括安裝于水平管道測試段的水平管道差壓變送器和安裝于垂直管道測試段的垂直管道差壓變送器，水平管道差壓變送器和垂直管道差壓變送器的信號輸出端均通過可編程邏輯控制器PLC接入計(jì)算機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述差壓式密度測量裝置，其特征在于，所述水平管道測量段的長度為15-20米；垂直管道測量段的長度為2-3米；水平管道測試段的末端與垂直管道的最低端距離為測量管道內(nèi)徑的4至10倍，垂直管道的最低端與垂直管道測試段的最低端之間的距離為測量管道內(nèi)徑的4至10倍、垂直管道測試段的最頂端與垂直管道的最頂端之間的距離為測量管道內(nèi)徑的6至12倍。專利摘要本實(shí)用新型涉及于固-液兩相流漿體密度的測量裝置，具體是一種差壓式密度測量裝置，包括安裝于水平管道測試段的水平管道差壓變送器和安裝于垂直管道測試段的垂直管道差壓變送器，水平管道差壓變送器和垂直管道差壓變送器的信號輸出端均通過可編程邏輯控制器PLC接入計(jì)算機(jī)。所述差壓式密度測量裝置不但能夠?qū)崿F(xiàn)精確可靠的測量，裝置結(jié)構(gòu)簡單、便于制造、安裝和維護(hù)，同時(shí)具有成本低廉和環(huán)保的優(yōu)勢。文檔編號G01N9/26GK201464324SQ20092006577公開日2010年5月12日申請日期2009年9月2日優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日發(fā)明者劉春嶸,羅紹卓,袁海燕,鄒偉生,陳愛黎申請人:湖南大學(xué)