基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种工业气固多相流测试领域的基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置及方法，测量装置包含多个弧形静电电极阵列，弧形静电电极阵列的内周面顺次并排布置一组第一金属电极和一组第二金属电极，第一金属电极及第二金属电极为弧状，且第一金属电极的轴向宽度小于所述第二金属电极的轴向宽度。本发明专利技术还涉及基于所述测量装置的测量方法。该方法利用第一金属电极的高灵敏度和带宽测量固相粉体速度和流动稳定性，利用第二金属电极的大敏感区域和空间滤波效应测量固相粉体质量流量。本发明专利技术具有现场实施方便、测量准确可靠、可测范围大、使用时间长和维护方便等特点，可广泛用于工业气力输送固相粉体的连续在线监测。

【技术实现步骤摘要】
基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置及方法所属
本专利技术属于气固两相流测试技术范围，特别涉及一种基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置及方法。
技术介绍
气固多相流广泛存在于气力输送管道、固料流化床和尾气排放等重要工业生产过程当中。固相粉体在流动气体驱动下的运动情况对于优化生产工艺、提高生产效率和保证安全生产具有重要的意义。基于应力和节流方式的传统单相流体测量方法并不适用于工业气固两相或者多相流的测量。电容、光学、放射线、热传导、数字成像和声学技术容易受到固相粉体性质和环境条件的影响，因而很难在工况多变的工业生产中长期可靠的使用。静电式气固两相流测量技术以其工况适应性强、被动测量（无能量注入流体）、安装容易、维护方便、结构简单和造价低廉等优点而具有广阔的工业应用前景。使用侵入式电极的静电式测量装置会发生电极磨损、干扰固相粉体流动以及生产安全等问题，不适合工业应用。弧形和环形电极都不会对流体流动产生影响，避免了长期使用的磨损等问题，可以满足工业生产的要求。相对于环形电极，采用弧形电极的静电式测量探头具有结构更加简单紧凑、安装方便、极少维护、造价低廉和区域敏感度高等方面的优势。为了克服已有气力输送固相粉体测量装置存在的不足，本专利技术提出一种基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置及方法。考虑到固相粉体运动的复杂性和工业生产工况的时变性，采用多个电极组成弧形静电电极阵列可以获得局部固相粉体的多组测量结果，在同一管段截面安装若干个弧形静电电极阵列更可以实现多点测量，提高整个装置测量的可靠性和准确性。本专利技术具有测量准确度高、工作可靠、测量范围宽、结构简单、安装方便和维护量少等优点，广泛适用于工业空气固相粉体混合物流动参数的日常监测，并为在线调整生产参数和优化生产工艺提供可靠的科学依据。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术的目的在于提供一种基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置及方法。第一方面，本专利技术涉及一种基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置，包括：弧形静电电极阵列（1），用于测量局部带电固相粉体运动引起的静电波动信号；所述弧形静电电极阵列（1）内周面上顺次并排布置一组所述第一金属电极（2）和一组所述第二金属电极（3），其中所述第一金属电极（2）至少3个，所述第二金属电极（3）至少1个；所述第一金属电极（2）及所述第二金属电极（3）为弧状，所对圆心张角为1°-180°；所述第一金属电极（2）的轴向宽度为1-10mm，所述第二金属电极（3）的轴向宽度为5-100mm，且所述第一金属电极（2）的轴向宽度小于所述第二金属电极（3）的轴向宽度；所述第一金属电极（2）和所述第二金属电极（3）的径向厚度均为1-10mm，所述径向为垂直于流体运动方向，所述轴向为平行于流体运动方向；所述第一金属电极（2）之间的距离为10-50mm，所述第二金属电极（3）之间的距离为20-100mm，所述第二金属电极（3）与相邻所述第一金属电极（2）的距离为20-200mm；静电信号通过与所述第一金属电极（2）和所述第二金属电极（3）直接相连的金属接线柱（10）引出；所述第一金属电极（2）和所述第二金属电极（3）与所述弧形静电电极阵列（1）主体金属材料之间通过绝缘材料（11）进行电气隔离，所述金属接线柱（10）与所述弧形静电电极阵列（1）主体金属材料之间通过所述绝缘材料（11）进行电气隔离，并通过金属屏蔽盖板（9）屏蔽外界电磁干扰；所述弧形静电电极阵列（1）和嵌入式数字信号处理单元互相连通；安装于所述气力输送管道（4）的同一管段截面的所述弧形静电电极阵列（1）数量为1-18个，每个所述弧形静电电极阵列（1）通过法兰固定在所述气力输送管道（4）的金属基座（8）上，并嵌入所述气力输送管道（4）外壁，其内表面与所述气力输送管道（4）内表面平齐；嵌入式信号处理单元（5），对所述弧形静电电极阵列（1）测量得到的静电信号进行调理和处理；所述嵌入式信号处理单元（5）与所述弧形静电电极阵列（1）通过屏蔽电缆相连接，将输入的静电信号进行电流/电压转换、放大和滤波处理后转换为数字信号，并利用第一金属电极（2）测量信号的时域和频域特征进行分析来辨识固相粉体流型，同时利用多通道互相关运算得到多个速度和信号互相关系数等数据进行数据融合，获得固相粉体的流动速度和流动稳定性参数，进而结合所述第二金属电极（3）测量信号的平均值和均方根等时域或者频域特征计算出固相粉体质量流量参数；中心控制单元（6），用于对同一管段截面上的至少一个所述弧形静电电极阵列（1）得到的数据进行加权平均获得固相粉体在整个管道截面的平均运动参数，同时进行数据的实时显示和记录；并根据监测结果和工况变化对所述嵌入式信号处理单元（5）的工作参数进行实时调节配置；所述中心控制单元（6）输出的测量数据被现场监控系统（7）接收，进而能够实现固相粉体流动情况的实时监视或调节控制。第二方面，本专利技术还涉及一种基于弧形静电电极阵列（1）的气固多相流在线测量方法，主要包括如下步骤：步骤1、弧形静电电极阵列（1）获取局部固相粉体流动引起的静电波动信号；步骤2、嵌入式信号处理单元（5）接收所述弧形静电电极阵列（1）获取的静电信号，并对信号进行调理并转化为满足嵌入式数字处理器处理要求的数字信号，然后通过互相关测速算法计算固相粉体的多个流动速度、流体稳定度和固相粉体质量流量信息；所述信号调理为将静电信号经过电流/电压转换、放大和滤波环节后进行模拟/数字信号转换；步骤3、嵌入式信号处理单元（5）将初步计算得到的局部固相粉体流动信息进行筛选和加权平均，并根据所述固相流动速度和质量流量的历史测量数据进行置信判断，消除系统和测量误差，再通过数据的滑动平均处理获得局部固相粉体的流动速度、质量流量和流动稳定度的融合结果；步骤4，嵌入式信号处理单元（5）输出的数据被所述中心控制单元（6）接收，所述中心控制单元（6）对同一管段截面上的至少一个所述弧形静电电极阵列（1）得到的数据进行加权平均获得固相粉体在整个管道截面的平均运动参数，同时进行数据的实时显示和记录；并根据监测结果和工况变化对所述嵌入式信号处理单元（5）的工作参数进行实时调节配置；所述中心控制单元（6）输出的测量数据被现场监控系统（7）接收，进而能够实现固相粉体流动情况的实时监视或调节控制。本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术的装置能够对工业生产中气力输送管道（4）中固相粉体的流动速度，质量流量和流动稳定性进行实时监测；本专利技术通过弧形静电电极阵列（1）、嵌入式信号处理单元（5）和中心控制单元（6）等实现，其中弧形静电电极阵列（1）测量局部带电固相粉体运动引起的静电波动信号，嵌入式信号处理单元（5）对静电信号进行调理和处理，并通过多参数数据融合获得固相粉体的流动速度、质量流量和流体稳定度，中心控制单元（6）通过现场总线接收嵌入式信号处理单元（5）输出的数据，对其进行后处理、综合分析、显示、记录以及实时配置嵌入式信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置，包括弧形静电电极阵列（1）、嵌入式信号处理单元（5）和中心控制单元（6）；所述弧形静电电极阵列（1）测量局部带电固相粉体运动引起的静电波动信号；所述嵌入式信号处理单元（5）与所述弧形静电电极阵列（1）通过屏蔽电缆相连接，用于静电信号的调理和处理，并通过多参数数据融合获得局部固相粉体的流动速度、质量流量和流体稳定度；所述中心控制单元（6）通过现场总线接收所述嵌入式信号处理单元（5）输出的数据，对数据进行后处理、综合分析、显示和记录，并同时对所述嵌入式信号处理单元（5）进行实时配置；所述生产现场监控系统（7）接收所述中心控制单元（6）发送的固相粉体流动参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于弧形静电电极阵列的气固多相流在线测量装置，包括弧形静电电极阵列（1）、嵌入式信号处理单元（5）、中心控制单元（6）和生产现场监控系统（7）：所述弧形静电电极阵列（1）测量局部带电固相粉体运动引起的静电波动信号，所述弧形静电电极阵列（1）内周面上顺次并排布置一组第一金属电极（2）和一组第二金属电极（3），所述第一金属电极（2）的轴向宽度小于所述第二金属电极（3）的轴向宽度；所述嵌入式信号处理单元（5）与所述弧形静电电极阵列（1）通过屏蔽电缆相连接，用于静电波动信号的调理和处理，并利用所述第一金属电极（2）测量的信号计算局部固相粉体的流动速度和流动稳定度，同时结合所述第二金属电极（3）测量的信号计算局部固相粉体的质量流量；所述中心控制单元（6）通过现场总线接收所述嵌入式信号处理单元（5）输出的数据，对数据进行后处理、综合分析、显示和记录，并同时对所述嵌入式信号处理单元（5）进行实时配置；所述生产现场监控系统（7）接收所述中心控制单元（6）发送的固相粉体流动参数。2.根据权利要求1所述的气固多相流在线测量装置，其特征在于，所述第一金属电极（2）至少3个，所述第二金属电极（3）至少1个。3.根据权利要求1所述的气固多相流在线测量装置，其特征在于，所述第一金属电极（2）和第二金属电极（3）为弧状，所对圆心张角为1°-180°。4.根据权利要求1所述的气固多相流在线测量装置，其特征在于，所述第一金属电极（2）轴向宽度为1-10mm；所述第二金属电极（3）的轴向宽度为5-100mm；所述第一金属电极（2）和所述第二金属电极（3）的径向厚度均为1-10mm。5.根据权利要求1所述的气固多相流在线测量装置，其特征在于，所述第一金属电极（2）之间的距离为10-50mm，所述第二金属电极（3）之间的距离为20-200mm，所述第一金属电极（2）与所述相邻第二金属电极（3）的距离为20-200mm。6.根据权利要求1所述的气固多相流在线测量装置，其特征在于，所述第一金属电极（2）和所述第二金属电极（3）与所述弧形静电电极阵列（1）的金属主体之间通过绝缘材料（11）实现电气隔离保护；所述弧形静电电极阵列（1）的金属主体与金属屏蔽盖板（9）接地构成对所述第一金属电极（2）和所述第二金属电极（3）的屏蔽空间。7.根据权利要求1所述的气固多相流在线测量装置，其特征在于，安装于气力输送管道（4）的同一管段截面的所述弧形静电电极阵列（1）数量为1-18个；每个所述弧形静电电极阵列（1）通过法兰固定在所述气力输送管道（4）的金属基座（8）上，并嵌入所述气力输送管道（4）外壁，其内表...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱相臣，黄孝彬，胡永辉，闫勇，
申请(专利权)人：北京华清茵蓝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11