一种水砂混合物固相流速实时量测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水砂混合物固相流速实时量测装置及方法，包括：密封容器、称量容器、称重传感器模块、注油管和溢流管，所述密封容器底部固定连接有所述称重传感器模块，所述称重传感器模块上固定连接有所述称量容器，所述称量容器位于所述密封容器内部。本发明专利技术通过将称量容器及称重传感器内置于密封容器内部，并且密封油管、进水砂管和排水管设置在密封容器顶板上，使得密封油管、进水砂管和排水管与称量容器不接触，消除了管路与称量容器的连接附加力，使得测量更加精确。本发明专利技术的水砂混合物固相流速实时量测方法，操作简单，在封闭液态环境进行称量，消除了外部环境对测量的影响，使测量处于稳定、封闭的环境中，提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种水砂混合物固相流速实时量测装置及方法
本专利技术涉及固液两相混合流体流速监测
，特别是涉及一种水砂混合物固相流速实时量测装置及方法。
技术介绍
由颗粒状固体与液体组成的固液两相流动现象常见于水利、土木、矿业、化工、医药等行业的生产、建设过程中，而当前能够定量检测固液两相混合物实时流量的手段有限。专利公开号CN106526224A的中国专利申请文件公开了一种固液两相流速测量装置及方法，其采用进水管路与测量容器直接连接的方案测量固液两相混合物实时流量，虽然通过刚性进固液管消除管路晃动对测量的影响，但管路与容器之间存在连接附加力，仍然会引起测量误差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水砂混合物固相流速实时量测装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，使密封油管、进水砂管和排水管与称量容器不接触，消除了管路与称量容器的连接附加力，使得测量更加精确。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种水砂混合物固相流速实时量测装置，包括密封容器、称量容器、称重传感器模块、注油管和溢流管，所述密封容器底部固定连接有所述称重传感器模块，所述称重传感器模块上固定连接有所述称量容器，所述称量容器位于所述密封容器内部；所述密封容器的密封容器顶板上插设有密封油管、进水砂管和排水管，所述密封油管下端高于所述称量容器开口，所述进水砂管下端伸入所述称量容器内，所述排水管下端连接有漏斗，所述漏斗下端伸入所述称量容器内，所述漏斗内设置有过滤网布；所述注油管与所述密封油管连接，所述溢流管与所述排水管连接。优选的，所述密封容器顶板设置在密封容器圆筒上端，所述密封容器圆筒下端设置有密封容器底板，所述密封容器顶板和所述密封容器底板与所述密封容器圆筒之间均设置有密封条，所述密封容器底板上固定连接有称重模块底板，所述称重模块底板上设置有支座，所述支座上设置有称重传感器，所述称重传感器通过螺栓与所述支座连接，所述称重传感器上固定连接有托盘；所述称量容器包括沉积底板、底面法兰和称量圆筒，所述托盘通过螺栓与所述沉积底板连接，所述沉积底板与所述底面法兰通过螺栓连接，所述称量圆筒设置于所述底面法兰上端，所述沉积底板与所述底面法兰之间设有透水海绵垫圈。优选的，所述称量圆筒上设置有若干个联通孔，所述联通孔位于水-油分界面以下，所述联通孔沿所述称量圆筒的圆周均布，所述联通孔上设有尼龙过滤网。优选的，所述密封油管、所述进水砂管和所述排水管上分别设置有密封油阀门、进水砂阀门和排水阀门。优选的，所述注油管包括注油管管体，所述注油管管体设置在注油管底座上，所述注油管管体上部的管壁上设置有注油管上口，所述注油管管体下部的管壁上设置有注油管下口，所述注油管上口通过管路与储油容器连接，所述注油管下口通过管路与所述密封油管连接；所述溢流管包括溢流管管体，所述溢流管管体设置在溢流管底座上，所述溢流管管体下部的管壁上设置有溢流管进液口，所述溢流管进液口通过管路与所述排水管连接。优选的，还包括第一托架和第二托架；所述第一托架和所述第二托架均包括托架立杆，所述托架立杆下端通过脚架角码固定连接有稳定脚架，所述托架立杆一侧通过横杆角码连接有置物横杆，所述托架立杆与所述置物横杆垂直设置，所述注油管底座固定在所述第一托架的所述置物横杆上，所述溢流管底座固定在所述第二托架的所述置物横杆上。本专利技术还提供了一种水砂混合物固相流速实时量测方法，包括如下步骤：S1：将水砂混合物固相流速实时量测装置安装好；S2：调节第一托架的置物横杆，使密封容器顶板的标高介于注油管上口与注油管下口之间，调节第二托架的置物横杆，使溢流管顶端高于密封容器顶板标高且低于注油管上口标高；打开排水阀门、进水砂阀门，并将进水砂管连通外部水源，并由进水砂管向密封容器和称量容器内部注水，直至使溢流管内部水满后，关闭排水阀门并打开密封油阀门，注水至注油管内水位与溢流管内水位大致相平，至此密封容器和称量容器饱水完成；S3：关闭进水砂阀门，保持排水管和密封油管为连通状态，由注油管上口向注油管内注入密封油，在油压作用下注油管内部水位逐渐降低至注油管下口标高，密封油通过密封油管进入密封容器和称量容器内部并浮于水面，形成水油界面，密封容器和称量容器内的水则通过漏斗向外排出，随着注入油量的增加，水油界面逐渐下降，直至水油界面介于称量容器上边界与漏斗下边界之间时，停止注油，关闭密封油阀门，至此密封容器和称量容器油封完成；S4：将进水砂管连通待测的水砂混合物，监测时，打开排水阀门，然后打开进水砂阀门，使水、砂混合物通过进水砂管进入水油界面与称量容器共同形成的封闭水环境中，同等体积的水通过过滤网布进入漏斗最终由溢流管排出，而砂则逐步沉积于沉积底板上或悬浮于称量容器内部，实现固、液两相的分离；S5：根据称重传感器实时采集的质量数据，得到读数重量关于时间的变化函数mr(t)，利用此函数对时间求导，得到读数重量随时间的变化率vmr(t)为：其中，Δt为称重传感器采样最小间隔时间，据此求得砂的体积随时间变化率us(t)为：其中，ρs为砂的密度，ρi为水的密度，设进水砂管过流断面为一直径为d的圆形断面，则进水砂管过流断面的面积A为：则砂的流速vs(t)为：S6：回收密封油；S7：拆卸水砂混合物固相流速实时量测装置。优选的，在步骤S1中，将称重模块底板通过螺栓固定于密封容器底板上时，对螺栓孔进行防水处理；将密封容器安装好后，向密封容器外圆筒内部注水检测密封条、模块底板螺栓、称重传感器的线缆的防水效果；称量容器安装前确保密封容器外圆筒内部水位高于托盘顶面10cm以上，并去除附着于称重传感器模块上的气泡。优选的，在步骤S6中，流速监测完成后，注油管上口与储油容器通过管路连接，关闭进水砂阀门，调整溢流管高度使其上沿略高于注油管上口，向溢流管中持续注水，使密封容器和称量容器中水油界面上升，密封油在压力作用下排入注油管后进入储油容器，当注油管中水油界面上升至注油管上口标高，关闭密封油阀门，停止注水，密封油回收完毕。优选的，在步骤S7中，将排水管路一端连接进水砂阀门，另一端置于接液容器内并保证该处液位标高低于进水砂管下边界，打开进水砂阀门、排水阀门，使溢流管、密封容器和称量容器内的水在压力差和虹吸作用下自进水砂管排出，待密封容器和称量容器内水位下降至进水砂管下边界标高时，拆卸装置。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术通过将称量容器及称重传感器内置于密封容器内部，并且密封油管、进水砂管和排水管设置在密封容器顶板上，使得密封油管、进水砂管和排水管与称量容器不接触，消除了管路与称量容器的连接附加力，使得测量更加精确。本专利技术的水砂混合物固相流速实时量测方法，操作简单，在封闭液态环境进行称量，消除了外部环境对测量的影响，使测量处于稳定、封闭的环境中，提高了测量精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的水砂混合物固相流速实时量测装置示意图；图2为本专利技术中的密封容器示意图；图3为本专利技术中的称量容器示意图；图4为本专利技术中的称重传感器模块示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水砂混合物固相流速实时量测装置，其特征在于：包括密封容器、称量容器、称重传感器模块、注油管和溢流管，所述密封容器底部固定连接有所述称重传感器模块，所述称重传感器模块上固定连接有所述称量容器，所述称量容器位于所述密封容器内部；所述密封容器的密封容器顶板上插设有密封油管、进水砂管和排水管，所述密封油管下端高于所述称量容器开口，所述进水砂管下端伸入所述称量容器内，所述排水管下端连接有漏斗，所述漏斗下端伸入所述称量容器内，所述漏斗内设置有过滤网布；所述注油管与所述密封油管连接，所述溢流管与所述排水管连接。

【技术特征摘要】
1.一种水砂混合物固相流速实时量测装置，其特征在于：包括密封容器、称量容器、称重传感器模块、注油管和溢流管，所述密封容器底部固定连接有所述称重传感器模块，所述称重传感器模块上固定连接有所述称量容器，所述称量容器位于所述密封容器内部；所述密封容器的密封容器顶板上插设有密封油管、进水砂管和排水管，所述密封油管下端高于所述称量容器开口，所述进水砂管下端伸入所述称量容器内，所述排水管下端连接有漏斗，所述漏斗下端伸入所述称量容器内，所述漏斗内设置有过滤网布；所述注油管与所述密封油管连接，所述溢流管与所述排水管连接。2.根据权利要求1所述的水砂混合物固相流速实时量测装置，其特征在于：所述密封容器顶板设置在密封容器圆筒上端，所述密封容器圆筒下端设置有密封容器底板，所述密封容器顶板和所述密封容器底板与所述密封容器圆筒之间均设置有密封条，所述密封容器底板上固定连接有称重模块底板，所述称重模块底板上设置有支座，所述支座上设置有称重传感器，所述称重传感器通过螺栓与所述支座连接，所述称重传感器上固定连接有托盘；所述称量容器包括沉积底板、底面法兰和称量圆筒，所述托盘通过螺栓与所述沉积底板连接，所述沉积底板与所述底面法兰通过螺栓连接，所述称量圆筒设置于所述底面法兰上端，所述沉积底板与所述底面法兰之间设有透水海绵垫圈。3.根据权利要求2所述的水砂混合物固相流速实时量测装置，其特征在于：所述称量圆筒上设置有若干个联通孔，所述联通孔位于水-油分界面以下，所述联通孔沿所述称量圆筒的圆周均布，所述联通孔上设有尼龙过滤网。4.根据权利要求1所述的水砂混合物固相流速实时量测装置，其特征在于：所述密封油管、所述进水砂管和所述排水管上分别设置有密封油阀门、进水砂阀门和排水阀门。5.根据权利要求1所述的水砂混合物固相流速实时量测装置，其特征在于：所述注油管包括注油管管体，所述注油管管体设置在注油管底座上，所述注油管管体上部的管壁上设置有注油管上口，所述注油管管体下部的管壁上设置有注油管下口，所述注油管上口通过管路与储油容器连接，所述注油管下口通过管路与所述密封油管连接；所述溢流管包括溢流管管体，所述溢流管管体设置在溢流管底座上，所述溢流管管体下部的管壁上设置有溢流管进液口，所述溢流管进液口通过管路与所述排水管连接。6.根据权利要求5所述的水砂混合物固相流速实时量测装置，其特征在于：还包括第一托架和第二托架；所述第一托架和所述第二托架均包括托架立杆，所述托架立杆下端通过脚架角码固定连接有稳定脚架，所述托架立杆一侧通过横杆角码连接有置物横杆，所述托架立杆与所述置物横杆垂直设置，所述注油管底座固定在所述第一托架的所述置物横杆上，所述溢流管底座固定在所述第二托架的所述置物横杆上。7.一种基于如权利要求1-6中任一项所述的水砂混合物固相流速实时量测装置的水砂混合物固相流速实时量测方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：将水砂混合物固相流速实时量测装置安装好；S2：调节第一托架的置物横杆，使密封容器顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顶立，侯艳娟，孙振宇，齐杰，李新宇，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11