專利名稱：一種固液兩相流體密度在線測量儀及其測量方法
技術領域：
本發明涉及一種密度檢測領域，尤其涉及一種固液兩相流體密度在線測量儀及其測量方法。
背景技術：
固液兩相流體(漿液)密度監測在工業生產中使用非常普遍，近幾年迅速發展的石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工程中應用較多，測量數據是工業生產過程調節的依據，固液兩相流體密度測量正確與否顯得尤為重要。在石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工程中，按照吸收塔中反應物計量和生成石膏品質要求，進入吸收塔的石灰石漿液密度和吸收塔內石膏漿液密度值與脫硫效率有直接關系。吸收塔漿液排出泵出口管道內的石膏漿液密度計控制著吸收塔內石膏的品質，漿液濃度低于某一定值時，需送回吸收塔再循環，若濃度高于某一定值，則送至一級脫水或補入濾液水。所以，系統中使用的兩個密度計是石灰石一石膏濕法脫硫控制系統中不可或缺的關鍵檢測設備，必須長期在線使用且要求測量準確。由于脫硫系統石灰石漿液和石膏漿液的磨蝕性，使得密度計的選擇具有較大的難度。在測量漿液密度時，最常用的儀器是Y射線放射吸收測量儀。該測量儀安裝在漿液輸送或散狀輸送管道的外側，屬非接觸性連續測量。然而，該Y射線放射吸收測量儀存在以下缺點放射性對人身傷害較大，需要有嚴格的防護裝置并辦理放射性使用許可；另外，此法不能區分懸浮固體和溶解固體。另一種密度測量是使用簧片振動式儀表(克立奧)，簧片振動式儀表的原理是靠漿液濃度變化影響到電動線圈的振動，通過電子線路將該振動轉化為密度測量值。然而此測量儀易受到管系振動的干擾，而且其接觸性探頭(簧片)易受到漿液的沖刷和腐蝕，使用壽命短，性能不可靠，因此極少采用。第三種密度測量儀為質量流量計，其密度測量原理是測量管連續地以一定的共振頻率進行振動，振動頻率隨流體的密度變化而變化，因此共振頻率是流體密度的函數，由此可得對應的密度輸出信號，其精度可達0. 002g/cc。其缺點是接觸式測量，漿液對測量管有磨損，影響測量精度；其發生裝置為通徑很小的波紋管，由于石灰石漿液和石膏漿液流體中帶固體顆粒，波紋管容易堵塞，運行不穩定。
發明內容
針對現有漿液密度測量技術Y射線放射吸收測量儀存在的放射性污染，簧片振動式儀表測量時簧片易受振動干擾導致測量不準，質量流量計測量磨損和腐蝕嚴重，容易堵塞，更換頻繁等缺陷，利用在漿液中懸浮物體的質量應等于其排開漿液質量的原理，本發明旨在提供一種固液兩相流體(漿液)密度在線測量儀，該測量儀結構簡單，操作簡便，抗干擾強，測量精確度高，安全適用。為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是所述固液兩相流體密度在線測量儀，其結構特點是，包括測量罐，置于測量罐內的導流筒，在所述導流筒內設有一隨測量罐內液體密度變化而上下浮動的浮球升降器。進一步地，所述浮球升降器的結構是，在導流筒內設有一浮球，該浮球頂端連有一升降桿，升降桿的另一端與一裝在測量罐上端的升降桿導向筒內的測距反射片相連；所述升降桿導向筒頂端設有可測量測距反射片移動距離的測距儀。另外，所述的測量罐和導流筒同軸心，所述導流筒壁面上開有多個漿液流動孔。所述測量罐下端一側設有切向漿液入口及進料閥，測量罐底部一側設排液口及底流閥，測量罐頂部一側設有溢流口，測量罐頂部設有洗滌液入口。所述測量罐的溢流口下方裝有溢液接收器及溢液回流孔。所述測量罐、導流筒、升降桿導向筒和升降桿均采用耐磨、耐腐蝕的鈦合金或高鎳基合金或雙向不銹鋼制造。通過將待測密度的固液兩相流體(漿液)引入一測量罐中，在測量罐中放置一個由浮球、一個升降桿和測距反射片組成的浮球升降器，浮球浸沒在漿液中，升降桿外露于漿液外。由于浮球升降器質量一定，當漿液密度發生變化時，升降桿沉沒深度將發生變化，通過檢測升降桿上升、下降的值可以對應測得準確的漿液密度值。本發明的進一步目的旨在提供一種利用上述測量儀在線測量固液兩相流體密度的方法，包括如下步驟
首先，將固液兩相流體從漿液入口進入測量罐，其中浮球半徑為r，導向桿直徑為d，利用測距儀測得固液兩相流體液面至測距反射片距離為H1，浮球頂端至測距反射片距離為H， 浮球、導向桿和測距反射片的質量和為M ；
固液兩相流體密度發生變化后，利用測距儀測得浮球、導向桿和測距反射片一起移動了 H2;
根據漿液中懸浮物質量等于其排開漿液質量的原理，由1/ P ={4/3 π Xr3+l/4Ji Xd2X (H-H1)IZM-I^ji Xd2/MXH2，可得出變化后待測的固液兩相流體的密度P ；
測量完畢后，打開底流閥，然后從洗滌液入口注入洗滌液，清洗測量罐。
圖1是本發明-在圖中
1-測量罐； 4-升降桿； 7-測距儀； 10-溢液回流孔； 13-法蘭。
-種實施例的結構原理圖,
2-進料閥； 5-測距反射片； 8-溢流口 ； 11-底流閥；
3-浮球； 6-升降桿導向筒 9-溢液接收器 12-導流筒；
具體實施方案 以下通過具體實施方案詳細介紹本發明
一種固液兩相流體密度在線測量儀，如圖1所示，包括測量罐1，置于測量罐1內的導流筒12，在所述導流筒12內設有一隨測量罐1內液體密度變化而上下浮動的浮球升降器。
進一步地，所述浮球升降器的結構是，在導流筒12內設有一浮球3，該浮球3頂端連有一升降桿4，升降桿4的另一端與一裝在測量罐1上端的升降桿導向筒6內的測距反射片5相連，該升降桿導向筒6頂端設有可測量測距反射片5移動距離的測距儀7。另外，所述的測量罐1和導流筒12同軸心，所述導流筒12壁面上開有多個漿液流動孔。所述測量罐1下端一側設有切向漿液入口及進料閥2，測量罐1底部一側設排液口及底流閥11，測量罐1頂部一側設有溢流口 8，測量罐1頂部設有洗滌液入口。所述測量罐1的溢流口 8下方裝有溢液接收器9及溢液回流孔10。所述測量罐1、導流筒12、升降桿導向筒6和升降桿4均采用耐磨、耐腐蝕的鈦合金或高鎳基合金或雙向不銹鋼制造。將被測量密度的漿液從進料閥2切向進入測量罐1，測量罐1中心帶有鏤空的導流筒12，浮球3在導流筒12中，漿液在導流筒12外從下向上流動，又可通過導流筒12上的漿液流動孔與導流筒12內漿液形成對流，既防止旋流漿液對浮球3的影響，又使導流筒12 內漿液與導流筒12外漿液對流。當漿液面高于溢流口 8時，漿液從溢流口 8流出，從而保持漿液處于流動狀態，使漿液在測量罐1中保持自擾動，上下均勻，且保持測量罐1中液面恒定。浮球3浸沒在漿液中，浮球3、升降桿4、測距反射片5的質量應等于浮球3及升降桿 4浸沒于漿液中的體積所排開漿液的質量，當漿液密度發生變化時，升降桿4浸沒于液體中的長度將發生變化，由于液面高度恒定，所以，升降桿4將上下移動，移動的距離通過測距儀7測量并轉變為電信號，利用測得的此距離值可以計算出對應液體密度值。下面以一具體實例進行說明，所選用的浮球3半徑為r=30mm，導向桿直徑為 d=15mm，利用測距儀7測得固液兩相流體液面至測距反射片5距離為H1=SOmm,浮球3頂端至測距反射片5距離為H=350mm，浮球3、導向桿4和測距反射片5的質量和為M=150g ；
固液兩相流體密度發生變化后，利用測距儀7測得浮球3、導向桿4和測距反射片5 — 起移動了 H2;
根據漿液中懸浮物質量等于其排開漿液質量的原理，由1/ P ={4/3 π Xr3+l/4Ji Xd2X (H-H1)IZM-I^ji Xd2/MXH2，可得出變化后固液兩相流體的密度P ；
測量完畢后，打開底流閥，然后從洗滌液入口注入洗滌液，清洗測量罐1。具體測得的H2值和通過公式計算的密度P如下表
權利要求
1.一種固液兩相流體密度在線測量儀，其特征是，包括測量罐(1)，置于測量罐(1)內的導流筒(12)，在所述導流筒(12)內設有一隨測量罐(1)內液體密度變化而上下浮動的浮球升降器。
2.根據權利要求1所述的固液兩相流體密度在線測量儀，其特征是，所述浮球升降器的結構是，在導流筒(12)內設有一浮球(3)，該浮球(3)頂端連有一升降桿(4)，升降桿(4) 的另一端與一裝在測量罐(1)上端的升降桿導向筒(6)內的測距反射片(5)相連；所述升降桿導向筒(6)頂端設有可測量測距反射片(5)移動距離的測距儀(7)。
3.根據權利要求1或2所述的固液兩相流體密度在線測量儀，其特征是，所述的測量罐 (1)和導流筒(12)同軸心，所述導流筒(12)壁面上開有多個漿液流動孔。
4.根據權利要求1或2所述的固液兩相流體密度在線測量儀，其特征是，所述測量罐(1)下端一側設有切向漿液入口及進料閥(2)，測量罐(1)底部一側設排液口及底流閥 (11 )，測量罐(1)頂部一側設有溢流口(8)，測量罐(1)頂部設有洗滌液入口。
5.根據權利要求1或2所述的固液兩相流體密度在線測量儀，其特征是，所述測量罐 (1)的溢流口(8)下方裝有溢液接收器(9)及溢液回流孔(10)。
6.根據權利要求1或2所述的固液兩相流體密度在線測量儀，其特征是，所述測量罐 (1)、導流筒(12)、升降桿導向筒(6)和升降桿(4)均采用耐磨、耐腐蝕的鈦合金或高鎳基合金或雙向不銹鋼制造。
7.一種利用權利要求1-6之一所述的測量儀在線測量固液兩相流體密度的方法，其特征是，包括如下步驟首先，將固液兩相流體從漿液入口進入測量罐(1)，其中浮球(3)半徑為r，導向桿直徑為d，利用測距儀(7)測得固液兩相流體液面至測距反射片(5)距離為H1，浮球(3)頂端至測距反射片(5)距離為H，浮球(3)、導向桿(4)和測距反射片(5)的質量和為M ；固液兩相流體密度發生變化后，利用測距儀(7)測得浮球(3)、導向桿(4)和測距反射片(5)—起移動了 H2 ；根據漿液中懸浮物質量等于其排開漿液質量的原理，由1/ P ={4/3 π Xr3+l/4Ji Xd2X (H-H1)IZM-I^ji Xd2/MXH2，可得出變化后待測的固液兩相流體的密度P ；測量完畢后，打開底流閥(11 )，然后從洗滌液入口注入洗滌液，清洗測量罐(1 )。
全文摘要
本發明公開了一種固液兩相流體密度在線測量儀及其測量方法，該測量儀包括測量罐，置于測量罐內的導流筒，在所述導流筒內設有一隨測量罐內液體密度變化而上下浮動的浮球升降器。所述測量方法為，將待測密度的固液兩相流體引入一測量罐中，使球體浸沒在漿液中，由于浮球升降器質量一定，當漿液密度發生變化時，浮球升降器的升降桿沉沒深度將發生變化，通過檢測升降桿移動的值即可對漿液密度進行準確測量。本發明結構簡單，操作簡便，抗干擾強，測量精確度高，安全適用。
文檔編號G01N9/12GK102297819SQ201010205199
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月22日 優先權日2010年6月22日
發明者馮延林, 龔蔚成 申請人:湖南永清環保股份有限公司