含尘气流流量和浓度的在线监测方法及装置

摘要

一种含尘气流流量和浓度的在线监测方法及装置,通过标定和理论计算,采用探针动压和管道阻力配合计算出含尘气流的流量和浓度,探针具有防堵和防磨措施,测量管道阻力的静压测量装置也具有防堵措施,保证测量的准确可靠。本方法具有适用范围广,测量设备简单运行可靠性高,没有转动、活动部件、不易损坏,不增加额外的管道阻力,不受粉尘成分变化的影响,测量精度较高等优点。

主权项

1．一种含尘气流流量和浓度的在线监测方法，其步骤如下：1)在纯气体状态下，采用常规标准测风元件一一皮托管根据等截面法测量管道内的气流平均动压△pd，同时用探针测量管道内控制点的差压△p0，对探针(1)进行标定，得到探针的流量标定系数kkb为：$k_{\mathrm{kb}}=\sqrt{\frac{\Delta P_d}{\Delta P_0}}$ 2)在纯气体状态下，测量被测管段的各段管道的阻力，根据管道阻力特性公式计算得到被测管段的摩擦阻力系数λ0和管段内节流元件和弯头的局部阻力系数ξ0；3)根据管道特性选取含粉状态下摩擦阻力修正系数kλ和局部阻力修正系数kξ，由下式计算得到管道阻力的浓度修正系数k：$k=\frac{k_{\lambda }{\lambda }_0\frac{L}{D}+{\xi }_0{k}_{\xi }}{{\lambda }_0\frac{L}{D}+{\xi }_0}$ 4)探针的流量标定系数kkb、管道阻力的浓度修正系数k均预置在计算机(6)的测量计算程序中，将测量探针(1)插入带粉尘的管道中，迎向气流的一支测量气流的全压，背向气流的一支测量气流的背压，得到输出差压△p1和两个静压测点(2)输出的管道阻力差压△p2，并由静压测点(2-2)得到管道内的静压ps，通过测点(3)得到管道内的温度f；5)通过选取大气压力Pa，根据测量得到的静压Ps和温度t由气流密度公式计算得到管道内的气流密度p为：$\rho =1.293\times \frac{273}{273+t}\times \frac{P_a+P_s}{101325}---\mathrm{kg}/m^3$ 6)通过探针差压△p1由探针差压公式$\Delta P_1=\frac{1}{2k_{\mathrm{kb}}^2}\rho w^2(1+k_{\mu }\times \mu )$ 计算出浓度为0时的风速w1，其中kμ为探针差压浓度修正系数：$w_1=k_{\mathrm{kb}}\sqrt{\frac{2\Delta p_1}{\rho (1+k_{\mu }\times \mu )}}$ 7)根据管道的阻力特性由管道阻力特性公式计算出浓度为0时，在风速为w1的情况下纯气体状态时的管道阻力差压$\Delta P_2^0$ 为：$\Delta P_2^0=\frac{1}{2}\rho w^2({\lambda }_0\frac{L}{D}+{\xi }_0)$ 则阻力比$R=\Delta P_2/{\mathrm{\Delta P}}_2^0,$ 通过公式R=1+kμ计算得到浓度μ1为：${\mu }_1=\frac{R-1}{k}$ 8)将求出的浓度值μ1代入探针差压式$\Delta P_1=\frac{1}{2}{k}_{\mathrm{kb}}\rho w^2(1+k_{\mu }\times \mu ),$ 求出该浓度下的气流速度w2，使用本步骤得到的风速w2重复进行上述计算，得到了第二次计算的浓度值μ2，将得到的速度w2、浓度值μ2与上次的计算速度w1、浓度值μ1比较，如果误差小于0.5％，计算机认为已经得到了准确的气流速度和粉尘浓度，否则重复步骤7、8直至两次计算出的速度、浓度误差小于0.5％；9)通过计算机(6)内的在线监测程序实时显示测量结果，并可通过该程序查询历史记录。