基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法技術

本發明專利技術公開了一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法。將壓力變送器安裝在攪拌釜的釜體底部，釜體內的攪拌器和電機的輸出軸之間連接有轉速測量儀，通過壓力變送器采集釜體底部的壓力，通過轉速測量儀采集攪拌器的轉速；實時同步測量攪拌釜釜體底部由于攪拌器工作而引起的壓力變化和攪拌器轉速，根據壓力隨轉速的變化數據作出壓力隨轉速的變化曲線；根據所獲得曲線，判定獲得攪拌器的氣泛轉速。本發明專利技術方法不會影響流體的運動和反應，對測量條件要求低，不受外界因素干擾，能適應各種惡劣的測量環境；反應靈敏，測量誤差小，具有較好的適應性。

Bottom pressure measurement of multiphase mixing stirrer speed measurement method based on gas flooding

The invention discloses a gas phase mixing stirrer speed measurement method based on pan bottom pressure measurement of multi. The pressure transmitter is arranged in the kettle body bottom stirring kettle, a speed measuring instrument is connected between the output shaft of the motor and the agitator kettle body, through the bottom of the kettle body pressure pressure transmitter acquisition, through the acquisition of agitator speed measuring instrument speed; real-time measurement of bottom stirring kettle body due to work pressure and agitator the speed of agitator, according to pressure changes with the speed of the data to make pressure changes with the speed curve; according to the obtained curve, determine the gas pan stirrer speed gain. The reaction does not affect the fluid movement and the method of the invention has low measurement requirement, without the interference of external factors, can adapt to the measurement of a variety of harsh environments; sensitive response, small error, good adaptability.

【技術實現步驟摘要】
基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法
本專利技術涉及了一種釜攪拌器測量方法，尤其是涉及了一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法。
技術介紹
氣液攪拌設備能實現多相混合體系的均勻分散，在生物化工、石油化學、制藥工程、食品加工等過程工業應用廣泛，但由于多相體系混合行為的復雜性，確定其操作過程中的一些參數就變得困難且必要了。氣泛轉速Nf作為氣泛和載氣過程的臨界轉速，是確定攪拌器合理工作轉速的關鍵參數，與氣液分散效果密切相關。因此，準確快速確定氣泛轉速對氣液攪拌設備具有十分重要的意義。目前文獻中所提及關于氣泛轉速的檢測方法主要有兩大類，分別為全局檢測方法和局部檢測方法，前者包括功耗法、氣含率法等與可視化觀察相結合的方法，后者有利用熱膜風速計、阻抗探頭、微型螺旋槳等設備實現氣泛轉速的檢測，然而這些檢測方法有著各自的局限性。例如，氣液攪拌設備的局部檢測方法大多是侵入式檢測方法，會干擾流場，因而不適用于苛刻的工業生產環境。全局檢測法也有很多的缺陷，如觀察法雖然原理簡單、測量方便，但其精度不高且只能用于透明裝置內，應用范圍有限；功耗法雖然是非侵入的測量手段，但靈敏度不高。因此，尋找一種能快速、準確地實現氣泛轉速檢測的新型方法具有重要的現實意義和廣闊的工業應用前景。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供了一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法，適用性廣、測量判定較為準確，能夠適應于氣液和氣液固多相體系，有較寬通氣率適用范圍。本專利技術所采用的技術方案是包括以下步驟：一、一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法：步驟1)將壓力變送器安裝在攪拌釜的釜體底部，壓力變送器依次經數字顯示儀表、A/D轉換器和計算機連接，釜體內的攪拌器和電機的輸出軸之間連接有轉速測量儀，轉速測量儀連接計算機，通過壓力變送器采集釜體底部的壓力，通過轉速測量儀采集攪拌器的轉速；步驟2)實時同步測量攪拌釜釜體底部由于攪拌器工作而引起的壓力變化和攪拌器轉速，獲得壓力隨轉速的變化數據，并根據壓力隨轉速的變化數據作出壓力隨轉速的變化曲線；步驟3)根據所獲得曲線，判定獲得攪拌器的氣泛轉速。所述步驟2)中實時同步測量攪拌釜底由于攪拌器工作而引起的壓力變化和攪拌器轉速，包括以下步驟：2.1)向攪拌釜釜體內加入所需的液相物料；2.2)啟動與釜體內氣體分布器連接的空氣壓縮機后，調節氣體流量至預設值，記錄此時的釜底壓力；2.3)啟動攪拌器，使攪拌器轉速從小到大逐漸變化，并同時間隔采集釜底壓力和轉速的數據，然后繪制壓力隨轉速的變化曲線。所述步驟2.3)的間隔采集釜底壓力和轉速的數據，根據壓力隨轉速的變化數據作出壓力隨轉速的變化曲線具體如下：通過轉速測量儀實時采集轉速信號獲得攪拌器原始轉速，從小到大每次調整轉速后，取當前時刻后一段時間內的攪拌器原始轉速的平均值作為當前采集時刻的轉速N；通過壓力變送器實時攪拌釜底部壓力信號獲得釜底部原始壓力，從小到大每次調整轉速后，取當前時刻后一段時間內的釜底部原始壓力的平均值作為當前采集時刻的釜底壓力P，然后將當前采集時刻的釜底壓力與上一個采集時刻的釜底壓力作差，作為當前采集時刻的壓力差ΔP，即采用公式ΔP＝P2-P1，其中P2為當前采集時刻的釜底壓力，P1為上一個采集時刻的釜底壓力；將各個采集時刻數據處理后獲得的轉速N和壓力差ΔP分別作為橫坐標和縱坐標，繪制得各個采集點并依次連接獲得ΔP-N曲線。在所述ΔP-N曲線上從轉速增大方向開始，找到曲線上的所有低谷，低谷是指其谷底點的壓力差ΔP相比相鄰兩側的兩個采集的壓力差ΔP波動超過10Pa的谷，則以第一個低谷的谷底點所對應的轉速為氣泛轉速。二、一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量裝置：裝置包括釜體以及置于釜體內的擋板、攪拌器和氣體分布器，釜體內壁設有擋板，釜體內的攪拌器經轉速測量儀和電機的輸出軸連接，電機與控制柜連接；釜體底部安裝有壓力變送器，攪拌器正下方的釜體內設有氣體分布器，還包括空氣壓縮機、穩壓閥和轉子流量計，空氣壓縮機依次經穩壓閥、轉子流量計和開關閥后與氣體分布器連接。還包括數字顯示儀表、A/D轉換器和計算機，壓力變送器依次經數字顯示儀表、A/D轉換器后與計算機連接。本專利技術利用安裝在攪拌釜釜體底部的壓力傳感器，測量由于攪拌器作用導致的攪拌釜內流動形態改變而引起的釜底壓力變化，根據該壓力隨轉速的變化曲線判定氣泛轉速。現有技術中有些提出的檢測方法是利用設置在攪拌釜外壁面或內部的水聽器探頭接收攪拌釜內部振動信號的聲波測量法，這易受到聲波、外部振動等外界環境因素干擾，需采用分析方法進行分析獲得特征信號等分析結果，最后再根據分析結果判定氣泛轉速，操作繁瑣，數據處理量大；在氣液固三相體系中，固相對壁面的碰撞振動會對氣體碰撞壁面的振動產生干擾，結果不準確。相比而言，本專利技術方法不受環境因素干擾，能適應各種惡劣的測量環境，應用范圍廣，且數據處理簡便，實驗重復性高，成本低，更適合于實驗和工業生產。本專利技術具有的有益效果是：(1)所用壓力傳感器為平膜壓力傳感器，傳感器接收端面與釜底內表面平齊，不會影響流體的運動和反應；(2)對測量條件要求低，能適應各種惡劣的測量環境；(3)方法具有較好的適應性，能夠適用于氣液和氣液固多相體系，有較寬通氣率適用范圍。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的測量系統示意圖。圖2為本專利技術實施例獲得的ΔP-N曲線的示意圖。圖中：1、釜體，2、擋板，3、攪拌器，4、氣體分布器，5、轉子流量計，6、穩壓閥，7、空氣壓縮機，8、轉速測量儀，9、電機，10、控制柜，11、計算機，12、壓力變送器、13、數字顯示儀表、14、A/D轉換器。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。本專利技術的原理論證如下：氣體經氣體分布器進入攪拌釜的液相，當攪拌轉速為零時，氣泡在靜止液體中自由浮升，釜內流型處于通氣控制，整體流型為中心向上沿釜壁向下的單循環。在低轉速下(小于氣泛轉速)，雖然攪拌器開始排液，但是由于葉片背面附著的氣穴使其泵送能力降低，特別是大氣量下，整個攪拌器被氣穴包圍，攪拌器幾乎處于空轉，氣體集中在軸附近直接上升，即氣泛狀態，釜內液體流動受阻滯，此時釜底壓力變化較小，所以ΔP隨著N的增加在零附近上下小幅波動。隨著攪拌器轉速的增加，其徑向輸送發揮作用，液體夾帶氣泡沖擊釜壁，不再集中于軸附近，從而攪拌器平面的上部分氣體開始分散，全釜流型也開始改變，由原來的單循環轉變為雙循環，存在水平徑向的液體流動。由于伯努利效應，這個過程中對應著一個較大的壓力降，因此ΔP在此存在一個大的下降，即對應于圖2中的A點。根據關于氣泛轉速的定義，A點所對應的轉速即為氣泛轉速。隨著攪拌轉速進一步增加，液體流速加快，但是攪拌器產生的液體運動并未到達釜底，此時壓力變化變小，ΔP隨著N的增加又回到零附近。當攪拌轉速進一步增加，液體循環作用加強，液體向下的循環妨礙氣泡上升，夾帶氣泡運動，促成全釜的氣泡循環，氣體分散于整個釜內液相，此時釜底受液體直接沖刷，壓力隨著轉速增加不斷下降，因而測量的ΔP均為負數。本專利技術的實施例如下：如圖1所示，本專利技術方法采用的測量裝置包括釜體1以及置于釜體1內的擋板2、攪拌器3和氣體分布器4，釜體1內壁設有擋板2，釜體1內的攪拌器3經轉速本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1)將壓力變送器(12)安裝在攪拌釜的釜體(1)底部，釜體(1)內的攪拌器(3)和電機(9)的輸出軸之間連接有轉速測量儀(8)，通過壓力變送器(12)采集釜體(1)底部的壓力，通過轉速測量儀(8)采集攪拌器(3)的轉速；步驟2)實時同步測量攪拌釜釜體(1)底部由于攪拌器(3)工作而引起的壓力變化和攪拌器轉速，并根據壓力隨轉速的變化數據作出壓力隨轉速的變化曲線；步驟3)根據所獲得曲線，判定獲得攪拌器的氣泛轉速。

【技術特征摘要】
1.一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1)將壓力變送器(12)安裝在攪拌釜的釜體(1)底部，釜體(1)內的攪拌器(3)和電機(9)的輸出軸之間連接有轉速測量儀(8)，通過壓力變送器(12)采集釜體(1)底部的壓力，通過轉速測量儀(8)采集攪拌器(3)的轉速；步驟2)實時同步測量攪拌釜釜體(1)底部由于攪拌器(3)工作而引起的壓力變化和攪拌器轉速，并根據壓力隨轉速的變化數據作出壓力隨轉速的變化曲線；步驟3)根據所獲得曲線，判定獲得攪拌器的氣泛轉速。2.根據權利要求1所述的一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法，其特征在于：所述步驟2)中實時同步測量攪拌釜底由于攪拌器工作而引起的壓力變化和攪拌器轉速，包括以下步驟：2.1)向攪拌釜釜體(1)內加入所需的液相物料；2.2)啟動與釜體(1)內氣體分布器(4)連接的空氣壓縮機后，調節氣體流量至預設值，記錄此時的釜底壓力；2.3)啟動攪拌器，使攪拌器轉速從小到大逐步變化，并同時間隔采集釜底壓力和轉速的數據，然后繪制壓力隨轉速的變化曲線。3.根據權利要求2所述的一種基于釜底壓力測量的多相攪拌釜攪拌器氣泛轉速測量方法，其特征在于：所述步驟2.3)的間隔采集釜底壓力和轉速的數據，根據壓力隨轉速的變化數據作出壓力隨轉速的變化曲線具體如下：通過轉速測量儀(8)實時采集轉速信號獲得攪拌器原始轉速，從小到大每次調整轉速后，取當前時刻后一段時間內的攪拌器原始轉速的平均值作為當前采集時刻的轉速N；通過壓力變送器(12)實時攪拌釜底部壓力信號獲得釜底部原始壓力，從小到大每次調整轉速后，取當前時刻后一段時間內的釜底部原始壓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉寶慶，范芳怡，徐子龍，程瑞佳，黃博林，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33