静压式筒体流量计 |
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| 申请号 | CN201710616257.3 | 申请日 | 2017-07-26 | 公开(公告)号 | CN107202614A | 公开(公告)日 | 2017-09-26 |
| 申请人 | 北京国华科技集团有限公司; | 发明人 | 吴大为; 苏壮飞; 任利勤; 郭建伟; 吴朝荡; 张玉磊; 许建军; | ||||
| 摘要 | 一种静压式筒体流量计,分为入料筒和观测筒。在入料筒内插有入料管，在入料管的出口连接有稳 流管 。入料筒锥部设有 挡板 ，入料筒底部设有导流管。观测筒通过节流孔也可以是节流管与入料筒连通，两者形成连通器，使得观测筒内液面平稳， 波动 幅度甚小，提高了测量 精度 。稳流管的管壁上均匀分布多个小圆孔，大大减小了稳流管出口的流速，使得入料筒的 湍流 程度降低，避免液面过于波动。在稳流管出口一定距离处设有挡板，保证筒体流量计按静压方式出流。对于不同的流量测定范围，可选用不同长度的导流管。本 发明 适用于包括选 煤 厂煤泥 水 在内的悬浮液流量测定，也可应用于清水流量测定。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种静压式筒体流量计,分为入料筒和观测筒两部分，其特征在于，a.所述的观测筒上带有节流孔，观测筒通过节流孔与入料筒连通，观测筒与入料筒两者形成连通器； |
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| 说明书全文 | 静压式筒体流量计技术领域背景技术[0002] 煤泥水流量测量是湿法选煤厂必不可少的环节，特别是浮选入料与浓缩机入料煤泥水的测量，其必要性在于：澄清浓缩设备入料量的大小直接关系到絮凝剂(或凝聚剂)的添加量，合适的添加量不仅能保证煤泥水深度澄清和洗水闭路循环，还能节约水资源，杜绝工业废水污染环境。浮选入料流量的大小是浮选机的调试操作重要影响因素，也决定了浮选剂的添加量，一定的入料量对应一定的浮选剂量，浮选剂量的过大或者过小会造成浮选精煤质量不合格或者产率降低，合适的浮选剂添加量才能保证浮选精煤的产率和质量以及煤炭资源的充分利用，从而提高选煤厂的整体经济效益。因此煤泥水流量的测量对选煤厂的生产技术管理异常重要。 [0004] 1)电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量液体流量的仪表，其原理是：液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，切割磁力线产生与流量成比例的感应电动势，传送到转换器转换成电流信号，在经过显示屏输出为流量值。电磁流量计的缺点： [0006] b.零点易漂移，不易矫正、调节； [0007] c.流量计的测量管内水垢或管壁磨损改变内径尺寸，造成测量偏差。 发明内容[0009] 本发明是针对现有技术中存在的诸多缺陷，提供一种测量精度高、反应信号好、结构简单便于制造、易调节使用、易维护且性价比良好的静压式筒体流量计，该流量计适用于包括选煤厂的煤泥水在内的悬浮液流量测定，也可应用于清水流量测定。 [0010] 实现上述目的采用以下技术方案： [0011] 一种静压式筒体流量计,分为入料筒和观测筒两部分，其特征在于，[0012] a.所述的观测筒上带有节流孔，观测筒通过节流孔与入料筒连通，观测筒与入料筒两者形成连通器； [0013] b.所述的入料筒内插有入料管，在入料管的底口连接有稳流管，稳流管的管壁上均匀分布有多个小圆孔；煤泥水经入料管、稳流管进入入料筒，又经导流管流出； [0014] c.所述流量计的入料筒底部设有导流管，导流管的长度与其内径的比值为0～4； [0015] d.所述入料筒锥部设有挡板。 [0016] 作为优选，所述的入料筒为圆柱-圆锥型结构。 [0017] 作为优选，在入料筒锥部距稳流管出口200mm处，设置有直径为200mm的挡板。 [0018] 作为优选，所述入料管、稳流管和导流管的内径为150mm～250mm，稳流管出口距入料筒上沿1000mm。 [0019] 作为优选，稳流管的管壁上分布的小圆孔直径为15mm，多个小圆孔的总面积是稳流管出口总面积的1.04-1.74倍。 [0020] 作为优选，所述的观测筒上设有节流孔，也可以是节流管。 [0021] 作为优选，所述的观测筒上设有节流管。 [0022] 采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的观测筒与入料筒两者形成连通器，使得观测筒液面稳定，波动幅度甚小，保证了液位的平稳，提高测量精度。因此在有限的入料筒容积条件下，可以容纳更大的入料量。本发明在入料管出口处，设置了一段管壁上均匀分布多个小圆孔的稳流管，当煤泥水(悬浮液)通过稳流管时，有一部分先经管壁上的小孔流出，大大减小了稳流管出口流速，使得入料筒内湍流程度降低，避免液面过于波动。本发明在入料筒锥部设置挡板，该挡板正面迎对从稳流管以剩余速度流出的水流，将其改变方向，消除其影响使水流按液位静压作用从导流管流出。本发明测量精度高、反应信号好、结构简单便于制造、易调节使用、易维护且性价比良好，适用于包括选煤厂煤泥水在内的悬浮液流量测定，也可应用于清水流量测定。附图说明 [0023] 图1是本发明结构示意图。 [0024] 图2是本发明入料筒结构示意图。 [0025] 图3是本发明入料筒与观测筒连接结构示意图。 [0026] 图4是本发明筒体管嘴出流流体收缩现象示意图。 [0027] 图5是本发明导流管的比值m与流量系数μ的关系图。 [0028] 图6、图7是本发明挡板的作用示意图。 [0029] 图8、图9是本发明试验平台安装关系图(其中图8是试验平台安装关系主视图、图9是试验平台安装关系侧视图) [0030] 图10是本发明实施原理示意图。 [0031] 图11是本发明静压筒体流量计管嘴出流原理图。 具体实施方式[0033] 参见图1，本发明所公开的这种静压式筒体流量计根据水力学原理设计，分为入料筒2和观测筒5两部分，由入料管1、入料筒2、挡板3、导流管4、观测筒5、稳流管7等组成。 [0034] 入料筒2是圆柱-圆锥型结构，入料筒的结构见图2，入料筒2内插有入料管1，入料管1的底口连接稳流管7，稳流管7的管壁上均匀分布有多个小圆孔8；入料筒的锥底连接导流管4。 [0035] 观测筒结构实施例 [0036] 数百立方米甚至上千立方米的煤泥水(悬浮液)经入料管1垂直进入入料筒2产生了剧烈的湍流，致使液位上下波动，必然影响测量精度。 [0037] 为了确保测量精度，本发明增设了观测筒5，见图3，观测筒5设有节流孔6，也可以是节流管。观测筒5通过节流孔6或节流管与入料筒2连通，观测筒5与入料筒2两者形成连通器，这种设置使得观测筒5液面稳定，波动幅度甚小，提高测量精度。其实现原理见图3： [0038] 入料因湍流扰动致使其液面按±h＇高度上下波动，形成两筒之间的压力差，在这压力差的作用下，单位时间内经节流孔6或节流管有一股体积为Q的流体进出观测筒5，设节流孔或节流管截面积为S1，流速为v＇，则Q＝S1v＇,在不考虑阻力的理想条件下，(式中，g为重力加速度)，则： [0039] [0040] 观测筒截面积为S2，其液面按±h〞高度波动，则在观测筒内进出Q体积的流体表现形式为Q＝S2v〞，观测筒流体上下波动的速度 本实施例中定S2＝100S1，则： [0041] 即： [0042] 则： [0043] 这就意味着观测筒内液位上下波动的幅度仅仅为入料筒的万分之一，如果考虑到阻力，这个幅度还要小一些。 [0044] 节流孔6或节流管的设置，保证了液位的平稳，提高了观测精确度，因此在有限的入料筒容积条件下，可以容纳更大的入料量。 [0045] 稳流管结构实施例 [0046] 见图2，本发明在入料管1出口处，连接了一段稳流管7，稳流管7与入料管1固接为一体，入料管1和稳流管7的内径为150mm～250mm，稳流管7的管壁上均匀分布有多个直径为15mm的小圆孔8，小圆孔8的总面积是稳流管出口面积的1.04-1.74倍。本实施例稳流管7内径为150mm，在稳流管管壁上钻有直径为15mm的小圆孔8，共计174个，174个小圆孔的总面积为0.018m2，为穏流管截面积的1.74倍。 [0047] 当煤泥水(悬浮液)通过稳流管7时，有一部分是先经管壁上的小圆孔8流出的，这样就大大减小了稳流管出口流速，使得入料筒的湍流程度降低，避免液面过于波动。 [0048] 导流管长度优化实施例 [0049] 见图4，根据水力学原理，筒体管嘴出流时，管口存在流体收缩现象，由于出流断面积变小，流量就相应减少。因此计算得出的是理论流量Q值，在本实施例中的电磁流量计测得是实测流量Q1值。 [0050] 流量系数 则实测流量计算式为： [0051] [0052] 流量系数越大，实际流量越大。流量系数大小与导流管4长度相关，本实施例的导流管4内径为200mm。 [0053] 由图5可知：通过试验所得的曲线由陡峭段和平缓段两部分组成，导流管与其内径的比值为m，当m＝2时，为曲线两段的拐点，本实施例取导流管4长度与其内径的比值m＝2。通过本发明试验还发现液位H值(见图4)，实为入料筒液位h1和导流管长度h2两部分组成，即H＝h1+h2。 [0054] 当在现场使用静压式筒体流量计时，可根据实际入料量选用不同h2值的导流管4。3 例如，本实施例使用筒体流量为250m时，导流管4内径为150mm，长度取300mm。不同长度导流管4所适合的测定范围见表1。 [0055] 表1导流管长度h2与其合适的测定范围 [0056]导流管长度h2,mm 比值m 流量系数 液面测量高度, 测量范围,m3/h 0 0 0.640 0.85-1.60 166.2-228.0 150 1 0.658 1.00-1.75 185.3-245.2 300 2 0.771 1.15-1.90 232.9-299.4 450 3 0.782 1.30-2.05 251.1-315.3 600 4 0.799 1.45-2.20 271.0-333.8 [0057] 挡板实施例 [0058] 见图6，入料是以一定的剩余速度通过稳流管7进入筒体的。对于自流管道，流体受到重力加速度的影响；对于压力管道，流体受到输送泵剩余压力的影响。为了保持筒体液面的稳定，入料管1和稳流管7必须插入液面一定的深度，距入料筒2的导流管4进口的距离较近，流体通过导流管4的速度基本上是入料管1的剩余速度v1(此速度受阻力略有减小)，而不是依靠筒体液位所产生的静压速度v，在v1>v情况下，无法实现液位静压测定的原理，见图6。本发明在入料筒2锥部设置一块直径为200mm的圆挡板3，该挡板放置在距稳流管7出口1200mm处。其作用是正面迎对从入料管以剩余速度v1流出的水流，将其改变方向，消除其影响，使水流按液位静压作用从导流管以v速度流出，见图7。 [0059] 见图8、图9，本实施例专门设置了一套试验平台作为试验装置，流量计分为入料筒2和观测筒5两部分，清水注入水箱一定液位后，开动输送泵14，清水经安装有电磁流量计12的管道进入入料筒2，又经其底部的稳流管7流回水箱13。在各项试验时，用变频器调整输送泵与电机14的转速，以达到试验所需的入料流量，用经校正的电磁流量计12来测定。 [0060] 根据本试验平台的主要结构参数优化结果，设计了最大测量上限为579m3/h的静压式筒体流量计主要结构参数见表2。 [0061] 表2静压式筒体流量计的主要结构参数 [0062] [0063] 静压式筒体流量计的试验原理见图10，具体是：炼焦煤选煤厂的精煤泥弧形筛筛下水作为浮选入料自流至静压式筒体流量计，入料经稳流管7减速后，由挡板3改变其流动方向后在入料筒2形成稳定的液面，然后按静压作用从导流管4流出至浮选入料池(桶)10，用浮选入料泵11输送至浮选生产系统。 [0064] 由超声波液位计9测定观测筒5内的液位H值，将测试信号输入至专设计算机，计算出浮选入料瞬时流量值Q，此数值可在浮选司机操作岗位和车间调度控制室的显示屏上显示出来，也可在计算机内存储起来，随时调用。 [0065] 本发明的工作原理是水力学中的静压筒体管嘴出流，见图11。 [0066] 在圆柱-圆锥型的筒体内，当给料量Q0稳定时，其液面高度H维持不变，在静压作用下，从导流管流出的流量为Q1，在不考虑任何阻力损失的理想条件下Q1＝Q0，通过测得筒体液位高度H，利用公式计算得到的Q1值，就是给料量Q0值，公式如下： [0067] [0068] 式中：d—导流管内径,m； [0069] g—重力加速度,m/s2； [0070] H—筒体液位高度,m。 [0071] 特定的筒体为恒值，则常数 则： [0072] [0073] 即：流量Q的大小与筒体液位H1/2成正比，测得筒体液位H后，可计算出入料量Q。 [0074] 上述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出，对于本领域的普通工程技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变动和改进，这些都属于本发明的保护范围。 |
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