本发明专利技术提供一种用于粉料管道气力输送监测的智能化装置，包括有静电传感器电极阵列、电子线路板和机壳。通过电连接的静电传感器电极阵列和由信号处理采集单元、数据处理单元、系统控制单元和用户接口单元构成的电子线路板被固定在屏蔽的机壳内；该装置通过非侵入式地嵌于输送管道内壁的静电传感器电极阵列，拾取输送管道中粉料所感应的静电信号，给出管道中粉料流速及流动状态。有益效果是该装置对粉料流速和流动状态进行在线实时监测，电极不干扰粉料流动，且无磨损问题，运行维护量少。克服了电极中心距选择不当造成的测量误差，扩大了流速测量范围，测量结果精确，装置的稳定、可靠，可用于电力、水泥、食品等行业粉料气力输送监测。
Intelligent device for pneumatic conveying monitoring of powder pipeline
The invention provides an intelligent device for monitoring the pneumatic conveying of a powder pipeline, comprising an electrostatic sensor, an electrode array, an electronic circuit board and a casing. Electrostatic sensor electrode array through the electrical connection and by signal acquisition and processing unit, data processing unit, the control system of electronic circuit board unit and a user interface unit which is fixed in the shielding casing; the device by non-invasive electrostatic sensor electrode array embedded in the pipeline wall, the electrostatic powder induced signal the pick-up pipeline, given the pipeline velocity and flow state of the powder. The utility model has the advantages that the speed and the flow state of the powder are monitored on-line and in real time, the electrode does not disturb the flow of the powder, and the utility model has the advantages of no wear and tear and little operation and maintenance. To overcome the electrode spacing measurement error caused by improper selection, expanding the range of velocity measurement, accurate measurement results, the device is stable and reliable, can be used for monitoring the powder pneumatic conveying power, cement, food and other industries.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在线监测装置，尤其涉及到一种用于粉料管道气力输 送监测的智能化装置。
技术介绍
粉料气力输送过程是一种复杂的气固两相流动过程。这一过程大量存 在于各种工业生产流程。例如，燃煤热电厂一次风送粉，水泥的风力管道 输送，食品厂面粉的气力输送等。粉料在输送管道里的流动速度是一个重 要的独立测量参数。如果流速过慢， 一些粉料会脱离流化状态，并逐渐沉 积在管道底部，严重时会导致管道阻塞。因而，粉料速度必须足够大以保 证粉料处于流化状态。相反，如果粉料流速过快，会导致不必要的粉料破 损，输送管线磨损加剧，能耗增加。因此，对粉料速度进行精确地测量对 生产过程控制、输送效率提高、产品质量保证、节能降耗以及流量计量都 具有重要的意义。同时，在粉料的输送过程中，对于出现的输送管道阻塞、 送料中断等问题，如不及时发现处理，就可能造成整个输送系统瘫痪，进 而影响整个生产过程。因此，研制一种集粉料速度测量和输送状态检测为 一体的在线监测装置十分必要。目前可用于粉料流速测量的实验装置很多，如激光、超声和微波多普 勒测速仪，皮托管、靠背管测速计，超声、光、核辐射、电容相关测速仪 等。但是它们大多结构复杂，造价昂贵、或安装使用困难、或灵敏度不高、 或要求有较长直管段、气流洁净，目前在工业现场使用和推广难度很大。 而静电传感器则以结构相对简单，造价相对低廉，灵敏度高等优点近年来或非侵入式环型电极。其中针状电极虽然安装方便，但是它干扰输送管内 粉料流动，并且由于磨损严重，电极需要定期更换。环型电极虽然无电极 磨损问题，但当输送管径较大时(如热电厂的一次风管直径通常为500,左 右)，造价很高，安装和维护困难。因此，静电传感器敏感电极的改进是 它能否被广泛用于工业现场的一个关键。对于粉料气力输送状态的在线监 测，采用光学手段可以构成一种非侵入式监测系统，但由于粉料沉积、局 部粉料高浓度积聚及粉料对光学传感器表面的磨蚀可能导致监测系统失 效，因此该方法难以获得实际应用。其它通过对压力波动信号进行功率谱 密度分析和模糊分析，也可以实现对管道内的阻塞状态的预测。但该算法 复杂，计算量大，可靠性差。近年来，由于嵌入式系统硬件性价比的不断 提高和数字信号处理技术的飞速发展，基于静电传感器原理设计出低成本、 高可靠性的粉料流速测量和输送状态在线监测的智能化系统己成为可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于管道气力输送中实时测量粉料流速 并同时监测粉料流动状态的装置，为粉料输送系统的控制提供实时 数据，适合于各种有管道气固两相或三相流动过程工业部门的需要。为实现本专利技术的目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种用于粉料管 道气力输送监测的智能化装置，该装置被安装在粉料输送管道上， 其中该装置包括有机壳，机壳内包括有通过电连接的静电传感器 电极阵列和电子线路板，所述电子线路板包括有通过电连接的信号 处理采集单元、数据处理单元、系统控制单元和用户接口单元；该 装置通过非侵入式地嵌于所述输送管道内壁的静电传感器电极阵 列，拾取输送管道中粉料所感应的静电信号，经信号处理采集单元 及数据处理单元对信号放大、滤波及进行相关运算或空间滤波分析 计算，给出管道中粉料流速及流动状态。本专利技术的有益效果是该装置对粉料流速和流动状态同时进行在线实时 监测，电极不干扰粉料流动，且无磨损问题，运行维护量少。克服了电极 中心距选择不当造成的测量误差，扩大了装置测量范围，避免了电极上下 游安装方向对装置测量的影响。可以动态选取适合的电极对和算法得到精 确的测量结果，提高了装置的稳定性、可靠性，系统扩展简单灵活。所有 测试结果均通过用户接口传给二次仪表显示或DCS、上位机显示、存储和 打印。采用了以数字信号处理芯片为核心的电子线路和新型的传感器阵列 有机结合，使得该装置结构紧凑、安装简单、使用方便、效率高、造价低。 该装置适用范围广，可用于电力，水泥，食品等工业部门中粉料气力输送 的过程监测。 附图说明图1为本专利技术的装置结构示意图； 图2为本专利技术的电极阵列等距离安装分布图； 图3为图2的A-A剖面结构示意图。 图中1、电极 2、信号处理采集单元3、数据处理单元4、系统控制单元5、用户接口单元 6、输送管道7、机壳 8、绝缘子 9、接线柱10、电子线路板 具体实施例方式结合附图及实例对本专利技术的用于粉料管道气力输送监测的智能化 装置加以说明。图1中管道轴线附近的箭头代表输送管道中的粉料流向。如图l所示，本专利技术的用于粉料管道气力输送监测的智能化装置 被安装在粉料输送管道6上，该装置包括有机壳7，机壳7内包括有通过电连接的静电传感器电极阵列1和电子线路板io，所述电子 线路板10包括有通过电连接的信号处理采集单元2、数据处理单元3、系统控制单元4和用户接口单元5。该装置通过非侵入式地 嵌于所述输送管道6内壁的所述静电传感器电极阵列1，拾取输送 管道中粉料所感应的静电信号，经信号处理采集单元2及数据处理 单元3对信号放大、滤波及进行相关运算或空间滤波分析计算，给 出管道中粉料流速及流动状态。该装置采用了以单片机为核心的所有电子线路均集成在一块 电子线路板10上。这些电子线路和运行在单片机上的客户软件实 现了装置全部功能模块。静电传感器电极，列1和电子线路板10 被固定在长方形或圆形屏蔽仪表机壳内7，再被安装在输送管道6 上。如图2、 3所示，静电传感器电极阵列1呈弧形以非侵入方式 安装在输送管道上。静电传感器电极本身由金属材料制成，该电极 之间和电极与输送管道之间完全由绝缘子8隔开。该电极内表面也 可根据需要覆盖一层绝缘材料，避免电极之间或电极与输送管道之 间漏电流对测量造成影响。该电极通过接线柱9与电子线路板10 连接。信号处理采集单元2对电极上感应的信号放大、滤波，并完成 A / D转换，供其它模块使用。信号处理采集单元2的放大倍数可 以在系统控制单元4的控制下，根据被测粉料的特性和流动状况自 动调整电路增益，动态适应感应信号的强弱，动态选取适合的电极 对用于粉料速度计算，以充分利用单片机上A/D转换器的精度。数据处理单元3先计算出静电感应信号的幅值，并和系统内预设的阈值相比较，得出粉料输送状态。如果输送管道内无风无粉或 只有风无粉，系统控制单元4立即通过用户接口单元5向上位机或DCS报警，并提供状态信息。如果管道输送正常，即有风有粉，数 据处理单元3对采集到的信号进行比较运算，系统控制单元4根据 数据处理单元3的运算结果自动判断出静电传感器电极阵列1的上 下游，并存入系统，供数据处理单元3对粉料流速计算时使用。静 电传感器电极阵列1的上下游的自动判断，可以克服该电极上下游 安装方向对测量的影响。在计算粉料流速过程中，数据处理单元3首先使用互相关法计 算流速。由于粉料的气力输送过程极其复杂，有时候粉料的流动不 满足互相关法所要求的信号特征，相关峰值不明显或不能被稳定地 获取时，数据处理单元3转而使用空间滤波法计算粉料流速。空间 滤波法的应用有效地扩大了装置的适用范围。粉料的输送状态和流 速均可以实时地通过用户接口传给二次仪表显示或DCS、上位机显 示、存储和打印。同时，系统控制单元4在系统软硬件初始化时， 设置看门狗定时器，程序正常执行期间，看门狗定时器被不断重本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于粉料管道气力输送监测的智能化装置，该装置被安装在粉料输送管道６上，其特征是：该装置包括有机壳７，机壳７内包括有通过电连接的静电传感器电极阵列１和电子线路板１０，所述电子线路板１０包括有通过电连接的信号处理采集单元２、数据处理单元３、系统控制单元４和用户接口单元５；该装置通过非侵入式地嵌于所述输送管道６内壁的静电传感器电极阵列１，拾取输送管道中粉料所感应的静电信号，经信号处理采集单元２及数据处理单元３对信号放大、滤波及进行相关运算或空间滤波分析计算，给出管道中粉料流速及流动状态。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：闫勇，邵嘉庆，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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