今天為大家介紹一項國家發明授權專利——氣固混合相流的流量計及流量測量方法。該專利由航天長征化學工程股份有限公司申請，并于2016年8月17日獲得授權公告。

內容說明

本發明屬于測量技術領域，特別涉及到煤化工領域中氣固混合相流（例如粉煤）的質量流量計及其測量方法。

發明背景

目前，煤化工粉煤流量計量通常采用的方法是：用核輻射式裝置測量粉煤的濃度，以及獨立安裝的速度檢測儀表測量粉煤的流速。在核輻射式濃度測量設備中，需要使用鈷或者銫作為輻射源，存在有核泄漏的危險以及核廢料處理問題。

由于其測得的濃度值包含了輸送氣體的密度，并且壓力和溫度的變動會導致氣體密度發生變化，從而影響到煤粉濃度的測量精度。速度檢測儀表由于內襯材料及結構設計等因素，無法克服由于高壓力所造成的測量元件的變形以及磨損問題，其通常的最高工作壓力僅為4MPa到5MPa，尚無法達到10MPa。另外其各測量裝置是分體安裝的，從而導致測得的速度和濃度間產生時間上的不同步，進而使測量結果進一步產生偏差。上述測量系統的測量精度偏差一般都在5%以上，如果考慮到溫度和壓力波動的影響，精度會更低。

發明內容

本發明的目的就是在于克服上述的問題，從多個方面進行改進，從而實現在高壓下對氣固混合相流（例如粉煤）的流量進行連續穩定的精確測量。

本發明所涉及的用于測量氣固混合相流的質量流量的流量計包括測量管、濃度傳感器、速度傳感器和信號處理單元，所述測量管在測量時被安裝在傳輸待測流的管道中。所述濃度傳感器和速度傳感器被安裝在測量管上。

優選地，所述流量計還包括被安裝在測量管上的溫度傳感器。所述測量管包括內管、設置在所述內管徑向外側的外管和用于將所述內管和外管與所述管道連接起來的法蘭套管。所述溫度傳感器、濃度傳感器和速度傳感器被設置在所述內管和外管之間。上述速度傳感器包括設置所述內管外側并且彼此軸向相間隔的兩個測量環。上述濃度傳感器包括徑向相對地設置在所述內管外周上的兩個電極組，其中一個電極組為發射極，另一個電極組為接收極。

此外，所述流量計還包括設置在所述外管和信號處理單元之間的散熱隔熱部件。該內管由耐磨陶瓷制成，與所述法蘭套管之間設置密封結構，該密封結構包括錐面密封、徑向密封元件和軸向密封元件。

本發明還涉及用流量計測量氣固混合相流的質量流量的方法，包括：預先獲得測量管內孔的橫截面面積（A）；通過濃度傳感器獲得測量管中的所述流的濃度（K）；通過速度傳感器獲得測量管中的所述流的速度（V）；由信號處理單元計算所述流的質量流量（Q）。

本發明采用了速度、濃度、溫度設計的一體化設計，克服了分體安裝方案所引起的測量速度和濃度時間上的不同步，使得測量結果更加具有實時性，從而提高了測量結果的真實性和可靠性；同時一體化結構節省了安裝空間，為測量儀表的安裝、維護、標定帶來極大的方便。本發明填補了工業自動化測量領域中高壓氣固兩相流質量流量測量的空白。