激光速度浓度测试仪 Labasys

以上测试方法或对使用环境要求高，或因设备复杂难以应用于工业环境，例如激光多普勒测速技术精度较高，只适用于颗粒浓度极低的情况。

基于光纤探头法测量离散相（颗粒、气泡、液滴等）速度和浓度的激光速度浓度测试仪Labasys主要包括：

• 激光发射装置、接收装置及光纤（用于产生和接受激光信号）；
• 光电二极管及放大器（用于将光学信号转换成电信号）；
• PC及数据处理软件LabaSoft，可用来分析电信号，跟标定数据拟合计算浓度，进行相关性分析而获得速度。

另外，配有定制的标定设备，可以对设备进行标定，获得电压信号和浓度之间存在的对应关系。

 

Labasys测量系统示意图  

Labasys速度浓度测量原理

Labasys的测量基于激光反向散射的原理，发光二极管发射的激光信号经由光缆传输至流场区域，在遇到颗粒之后被反射；探头能够接收反射的信号，并通过光电二极管转换成电压信号，电压信号与检测到的光信号强度成正比，而反射光的强度与颗粒的浓度相关；电压信号经过信号放大器处理，由数据处理软件LabaSoft进行分析，结合标定的数据，计算出颗粒的浓度。

 

Labasys测量原理示意图  

Labasys速度浓度测量设备的初衷是为了对生产工艺中的固体物料进行监控，因此设备的设计与制造都考虑到了工业应用中的极端恶劣情况。

• Labasys设备外壳材料具有很高的强度和耐磨损度，可以在高浓度颗粒高速运动的工艺中持续运行；

• Labasys可以在高温下正常使用，最高可用于1100℃的反应器中；

• 针对高压的反应工况，Labasys有独特的密封装置，可保证在6MPa环境中正常使用而不会引起压力的泄露；

• 针对密相颗粒高速运动产生的严重磨损，Labasys具有蓝宝石窗口的双层密封，可保证光纤探头不会引磨损而影响测量精度；

• 测量高黏性或超细粉末时，Labasys有Clean Unit专利技术保证镜头前的清洁，杜绝因镜头被覆盖而产生的信号偏移。

除冷却单元、清洗单元、压力和磨损保护等组件，Labasys还有一系列独特的定制化设计：所有的镜片和电子器件都集成在轻巧、易于操作的设备中；采用模块化设计，可以灵活地适应不同的工作环境和测量任务，也可方便地更换组件；定制的设备连接阀保障高压下的安装与拆卸；标定装置：快速准确定标；气液固三相测量；后处理LabaSoft满足在线/离线处理，Flow-Dot模块可以分析0速度颗粒；定制设备支撑台架：保证10bar压力下对设备进行安装，拆卸和移动；Labasys的特色功能保证了其在高温高压的恶劣环境、易燃易爆的危险环境也能获得比较高的浓度和速度测试精度。

气泡或液滴：雾化，鼓泡床，分离柱等。

Labasys测试设备包括多种型号,例如Labasys 100，Labasys Control EX，Labasys Control EX BF，不同型号能够满足不同环境下的测试需求。

 

Labasys 100  

• 所有的镜片和电子器件都集成在轻巧、易于操作的设备中；

• 采用模块化设计，可以灵活地适应不同工作环境和测量任务，可更换组件；

• 对流场扰动小，灵敏度高，精度高；

• 同时测量浓度和一维或二维速度；

• 定制的设备连接阀实现高压下的安装与拆卸；

• 高效的清洗单元避免静电黏附的影响。

Labasys Control EX 是针对恶劣环境中的速度和浓度测试需求而开发的速度浓度测试仪。与Labasys 100 相比，Labasys Control EX 能够更加稳定的在高温、高压、有爆炸危险的环境中进行持续的在线监测，是工业装置中的理想选择。

 

Labasys Control EX  

Labasys Control EX 特征：

• 设备针对恶劣环境下的工业应用；
• 冷却水循环保证电子元件安全；
• 设备通过 CE 和 EX 防爆认证；
• 可承受 10/11 气体或 20/21 粉尘爆炸；
• 可引入探针冷却、清洗等单元；
• 其它功能定制。

当颗粒浓度较高时，对探针镜头有十分强烈的冲蚀作用，因此对探针的强度要求非常高。Labasys Control EX BF 是专门针对工艺中密相颗粒流的速度和浓度测量，探针采用更加高强度的材料，并采用蓝宝石窗口保护光纤镜头，为了保证测试有足够高的信噪比，在蓝宝石窗口上覆盖抗反射涂层，以保证接受光的强度。

• 联机测量颗粒状疏松物质的速度；
• 探针尖端双层密封，外层采用蓝宝石窗口，保证较高的防漏性能；
• 0/1 区气体或 20/21 区粉尘爆炸防护；
• 设备外部全部采用铬镍钢；
• 基于客户需求的探针尖端尺寸和连接设计；
• LyondellBasell 认证的 MZCR 聚丙烯工艺再循环回路中的速度测量系统。

Labasys不同型号规格

     

化学链燃烧工艺    

     

Alstom为电力行业及环境保护创新技术的专家，十分关注洁净煤燃烧技术，其开发的化学链燃烧工艺就是一种先进的 CO2 减排燃烧工艺。Alstom化学链燃烧工艺中，采用定制化开发的Labasys 100 Flex系统测量化学链燃烧工艺中的钙盐颗粒的速度。

   

用户：Alstom

针对Alstom进行冷模实验的要求开发Labasys 100 Flex 型探针，可方便的对透明树脂反应器的壁面附近的颗粒运动状况进行测量，避免了探针对流场的干扰。

     

测试任务

化学循环中钙基氧载体床层的实时速度数据

目标参数

氧载体的运动速度

上图为典型的测量数据，显示了 50s 的循环过程，包括 9 个流动与非流动过程的交替。 图中下半部分为未经处理的原始信号数据，通道 1 和通道 2 获得的信号变化趋势吻合非常好。上半部分为 Labasoft 处理出来的速度值，其中包括了颗粒的下降和静止等运动状态。由于当颗粒下落和停止的时候，管内会有振动，速度的分散值比较高。由于速度值较高，可以采用合适的统计方法获得平均速度。

     

Spherizone 聚丙烯工艺    

     

在初始阶段，填料高度和相关浓度信号不断上升，二者符合较好。在此阶段，速度脉动强烈并且有上升的趋势。聚丙烯颗粒落到充满的颗粒床上，此刻填料高度低于测量设备的位置。大约 13:30 左右，浓度不规则地升高，形成聚合物流动的一个峰值。大约 14:50，填料高度达到了测量设备的位置。然后，反应器达到稳定状态，如图 2 所示。Labasys Control Ex BF系统为 Spherizon 工艺的内部情况提供了实时、详细、精确的测量结果。