基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種工業(yè)氣固多相流測試領域的基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量裝置及方法，測量裝置包含多個弧形靜電電極陣列，弧形靜電電極陣列的內周面順次并排布置一組第一金屬電極和一組第二金屬電極，第一金屬電極及第二金屬電極為弧狀，且第一金屬電極的軸向寬度小于所述第二金屬電極的軸向寬度。本發(fā)明還涉及基于所述測量裝置的測量方法。該方法利用第一金屬電極的高靈敏度和帶寬測量固相粉體速度和流動穩(wěn)定性，利用第二金屬電極的大敏感區(qū)域和空間濾波效應測量固相粉體質量流量。本發(fā)明具有現(xiàn)場實施方便、測量準確可靠、可測范圍大、使用時間長和維護方便等特點，可廣泛用于工業(yè)氣力輸送固相粉體的連續(xù)在線監(jiān)測。
【專利說明】
基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量裝置及方法所屬

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于氣固兩相流測試技術范圍，特別涉及一種基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量裝置及方法。

【背景技術】
[0002]氣固多相流廣泛存在于氣力輸送管道、固料流化床和尾氣排放等重要工業(yè)生產過程當中。固相粉體在流動氣體驅動下的運動情況對于優(yōu)化生產工藝、提高生產效率和保證安全生產具有重要的意義。基于應力和節(jié)流方式的傳統(tǒng)單相流體測量方法并不適用于工業(yè)氣固兩相或者多相流的測量。電容、光學、放射線、熱傳導、數(shù)字成像和聲學技術容易受到固相粉體性質和環(huán)境條件的影響，因而很難在工況多變的工業(yè)生產中長期可靠的使用。
[0003]靜電式氣固兩相流測量技術以其工況適應性強、被動測量(無能量注入流體 ?、安裝容易、維護方便、結構簡單和造價低廉等優(yōu)點而具有廣闊的工業(yè)應用前景。使用侵入式電極的靜電式測量裝置會發(fā)生電極磨損、干擾固相粉體流動以及生產安全等問題，不適合工業(yè)應用。弧形和環(huán)形電極都不會對流體流動產生影響，避免了長期使用的磨損等問題，可以滿足工業(yè)生產的要求。相對于環(huán)形電極，采用弧形電極的靜電式測量探頭具有結構更加簡單緊湊、安裝方便、極少維護、造價低廉和區(qū)域敏感度高等方面的優(yōu)勢。
[0004]為了克服已有氣力輸送固相粉體測量裝置存在的不足，本發(fā)明提出一種基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量裝置及方法?？紤]到固相粉體運動的復雜性和工業(yè)生產工況的時變性，采用多個電極組成弧形靜電電極陣列可以獲得局部固相粉體的多組測量結果，在同一管段截面安裝若干個弧形靜電電極陣列更可以實現(xiàn)多點測量，提高整個裝置測量的可靠性和準確性。本發(fā)明具有測量準確度高、工作可靠、測量范圍寬、結構簡單、安裝方便和維護量少等優(yōu)點，廣泛適用于工業(yè)空氣固相粉體混合物流動參數(shù)的日常監(jiān)測，并為在線調整生產參數(shù)和優(yōu)化生產工藝提供可靠的科學依據(jù)。


【發(fā)明內容】

[0005]在下文中給出關于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量裝置及方法。
[0007]第一方面，本發(fā)明涉及一種基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量裝置，包括:
弧形靜電電極陣列(1),用于測量局部帶電固相粉體運動引起的靜電波動信號；所述弧形靜電電極陣列(1)內周面上順次并排布置一組所述第一金屬電極(2)和一組所述第二金屬電極(3),其中所述第一金屬電極(2)至少3個，所述第二金屬電極(3)至少1個；所述第一金屬電極(2)及所述第二金屬電極(3)為弧狀，所對圓心張角為1° -180° ；所述第一金屬電極(2)的軸向寬度為1-10111111，所述第二金屬電極(3)的軸向寬度為5-100111111，且所述第一金屬電極(2)的軸向寬度小于所述第二金屬電極(3)的軸向寬度；所述第一金屬電極
(2)和所述第二金屬電極(3)的徑向厚度均為所述徑向為垂直于流體運動方向，所述軸向為平行于流體運動方向；所述第一金屬電極(2)之間的距離為10-50?。。。。?！，所述第二金屬電極(3)之間的距離為20-100111111，所述第二金屬電極(3)與相鄰所述第一金屬電極(2)的距離為20-200！^ ；靜電信號通過與所述第一金屬電極(2)和所述第二金屬電極(3)直接相連的金屬接線柱(10)引出；所述第一金屬電極(2)和所述第二金屬電極(3)與所述弧形靜電電極陣列(1)主體金屬材料之間通過絕緣材料(11)進行電氣隔離，所述金屬接線柱(10)與所述弧形靜電電極陣列(1)主體金屬材料之間通過所述絕緣材料(11)進行電氣隔離，并通過金屬屏蔽蓋板(9)屏蔽外界電磁干擾；所述弧形靜電電極陣列(1)和嵌入式數(shù)字信號處理單元互相連通；安裝于所述氣力輸送管道(4)的同一管段截面的所述弧形靜電電極陣列(1)數(shù)量為1-18個，每個所述弧形靜電電極陣列(1)通過法蘭固定在所述氣力輸送管道
(4)的金屬基座(8)上，并嵌入所述氣力輸送管道(4)外壁，其內表面與所述氣力輸送管道
(4)內表面平齊；
嵌入式信號處理單元(5),對所述弧形靜電電極陣列(1)測量得到的靜電信號進行調理和處理；所述嵌入式信號處理單元(5)與所述弧形靜電電極陣列(1)通過屏蔽電纜相連接，將輸入的靜電信號進行電流/電壓轉換、放大和濾波處理后轉換為數(shù)字信號，并利用第一金屬電極(2)測量信號的時域和頻域特征進行分析來辨識固相粉體流型，同時利用多通道互相關運算得到多個速度和信號互相關系數(shù)等數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，獲得固相粉體的流動速度和流動穩(wěn)定性參數(shù)，進而結合所述第二金屬電極(3)測量信號的平均值和均方根等時域或者頻域特征計算出固相粉體質量流量參數(shù)；
中心控制單元(6),用于對同一管段截面上的至少一個所述弧形靜電電極陣列(1)得到的數(shù)據(jù)進行加權平均獲得固相粉體在整個管道截面的平均運動參數(shù)，同時進行數(shù)據(jù)的實時顯示和記錄；并根據(jù)監(jiān)測結果和工況變化對所述嵌入式信號處理單元(5)的工作參數(shù)進行實時調節(jié)配置；所述中心控制單元(6)輸出的測量數(shù)據(jù)被現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)接收，進而能夠實現(xiàn)固相粉體流動情況的實時監(jiān)視或調節(jié)控制。
[0008]第二方面，本發(fā)明還涉及一種基于弧形靜電電極陣列(1)的氣固多相流在線測量方法，主要包括如下步驟:
步驟1、弧形靜電電極陣列(1)獲取局部固相粉體流動引起的靜電波動信號；
步驟2、嵌入式信號處理單元(5)接收所述弧形靜電電極陣列(1)獲取的靜電信號，并對信號進行調理并轉化為滿足嵌入式數(shù)字處理器處理要求的數(shù)字信號，然后通過互相關測速算法計算固相粉體的多個流動速度、流體穩(wěn)定度和固相粉體質量流量信息；所述信號調理為將靜電信號經過電流/電壓轉換、放大和濾波環(huán)節(jié)后進行模擬/數(shù)字信號轉換；
步驟3、嵌入式信號處理單元(5)將初步計算得到的局部固相粉體流動信息進行篩選和加權平均，并根據(jù)所述固相流動速度和質量流量的歷史測量數(shù)據(jù)進行置信判斷，消除系統(tǒng)和測量誤差，再通過數(shù)據(jù)的滑動平均處理獲得局部固相粉體的流動速度、質量流量和流動穩(wěn)定度的融合結果；
步驟4，嵌入式信號處理單元(5)輸出的數(shù)據(jù)被所述中心控制單元(6)接收，所述中心控制單元(6)對同一管段截面上的至少一個所述弧形靜電電極陣列(1)得到的數(shù)據(jù)進行加權平均獲得固相粉體在整個管道截面的平均運動參數(shù)，同時進行數(shù)據(jù)的實時顯示和記錄；并根據(jù)監(jiān)測結果和工況變化對所述嵌入式信號處理單元(5)的工作參數(shù)進行實時調節(jié)配置；所述中心控制單元(6)輸出的測量數(shù)據(jù)被現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)接收，進而能夠實現(xiàn)固相粉體流動情況的實時監(jiān)視或調節(jié)控制。
[0009]本發(fā)明具有如下的有益效果:
本發(fā)明的裝置能夠對工業(yè)生產中氣力輸送管道(4)中固相粉體的流動速度，質量流量和流動穩(wěn)定性進行實時監(jiān)測；
本發(fā)明通過弧形靜電電極陣列(丨)、嵌入式信號處理單元(5)和中心控制單元(6)等實現(xiàn)，其中弧形靜電電極陣列(1)測量局部帶電固相粉體運動引起的靜電波動信號，嵌入式信號處理單元(5)對靜電信號進行調理和處理，并通過多參數(shù)數(shù)據(jù)融合獲得固相粉體的流動速度、質量流量和流體穩(wěn)定度，中心控制單元(6)通過現(xiàn)場總線接收嵌入式信號處理單元
(5)輸出的數(shù)據(jù)，對其進行后處理、綜合分析、顯示、記錄以及實時配置嵌入式信號處理單元
(5)的工作參數(shù)，并向工業(yè)生產現(xiàn)場監(jiān)視系統(tǒng)實時發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)；
本發(fā)明為非侵入式設計，不干擾固相粉體流動狀況，而且體積小、重量輕，便于工業(yè)現(xiàn)場安裝，維護工作量極少；
本發(fā)明采用多個弧形靜電電極陣列(1)可以實現(xiàn)多個分散氣力輸送管道(4)中固相粉體流動參數(shù)的對比測量，尤其適用于需要定量調配固相粉體在多個氣力輸送管道(4)中流動參數(shù)的生產過程，具有施工簡單、投資少、安全可靠等優(yōu)勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]參照下面結合附圖對本發(fā)明實施例的說明，會更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點和優(yōu)點。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術特征或部件將采用相同或類似的附圖標記來表示。
[0011]圖1是本發(fā)明實施例提供的基于弧形靜電電極陣列(1)的氣固多相流在線測量裝置的結構示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明實施例提供的安裝在圓形截面氣力輸送管道(4)上的弧形靜電電極陣列(1)的軸向剖面示意圖。
[0013]圖3是圖2所示弧形靜電電極陣列(1)的徑向截面剖面示意圖。
[0014]附圖標記說明:弧形靜電電極陣列〔0、第一金屬電極口)、第二金屬電極(3).氣力輸送管道“)、嵌入式信號處理單元(5^中心控制單元“)、現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(了)、金屬基座(已)、金屬屏蔽蓋板(幻、金屬接線柱(1(0、絕緣材料(10、信號引出端子(12).

【具體實施方式】
[0015]下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0016]實施例1 本實施例提供一種基于弧形靜電電極陣列(1)的氣固多相流在線測量裝置。圖1是本發(fā)明實施例提供的基于弧形靜電電極陣列(1)的氣固多相流在線測量裝置的結構示意圖。由圖1可知:
本實施例提供的基于弧形靜電電極陣列(1)的氣固多相流在線測量裝置，包括弧形靜電電極陣列〔0、嵌入式信號處理單元(5)和中心控制單元(6)等。所述弧形靜電電極陣列
(1)內周面上順次并排布置一組所述第一金屬電極(2)和一組所述第二金屬電極(3).所述第一金屬電極(2)及所述第二金屬電極(3)為弧狀，所對圓心張角為1° -180°。所述第一金屬電極(2)的軸向寬度小于所述第二金屬電極(3)的軸向寬度。所述第二金屬電極(3)用于固相粉體質量流量測量，所述第一金屬電極(2)用于固相粉體流速測量，并起到輔助測量質量流量的作用。所述第一金屬電極(2)軸向敏感區(qū)域窄，利于精確測量固相粉體流動速度，所述第二金屬電極(3)軸向敏感區(qū)域大，利于準確測量固相粉體濃度。
[0017]作為優(yōu)選地，所述弧形靜電電極陣列(1)內周面上順次并排布置至少3個所述第一金屬電極(2),以獲得多路信號用于多數(shù)據(jù)融合。
[0018]作為優(yōu)選地，所述第一金屬電極(2)軸向寬度為1-10111111，以保證固相粉體信號測量的敏感性，避免空間濾波效應；所述第二金屬電極(3)的軸向寬度為5-100111111，以保證足夠的敏感區(qū)域范圍以及空間濾波效果；所述第一金屬電極(2)和所述第二金屬電極(3)的徑向厚度均為1-10111111，以保證電極的耐受強度和高敏感性；所述徑向為垂直于流體運動方向，所述軸向為平行于流體運動方向。
[0019]作為優(yōu)選地，所述第一金屬電極(2)之間的距離為10-50臟，以適應不同流速固相粉體的準確測量；所述第二金屬電極(3)之間的距離為20-100！^，以消除敏感場的重疊；所述第一金屬電極(2)與相鄰第二金屬電極(3)的距離為20-200111111，以避免所述第一金屬電極(2)與所述第二金屬電極(3)敏感場之間的互感作用。
[0020]作為優(yōu)選地，安裝于所述氣力輸送管道(4)的同一管段截面的所述弧形靜電電極陣列(1)數(shù)量為1-12個；每個所述弧形靜電電極陣列(1)通過法蘭固定在所述氣力輸送管道(4)的所述金屬基座(8)上，并嵌入所述氣力輸送管道(4)外壁，其內表面與所述氣力輸送管道(4)內表面平齊。
[0021]圖2是本發(fā)明實施例提供的安裝在圓形截面氣力輸送管道(4)上的弧形靜電電極陣列(1)的軸向剖面示意圖，圖3是圖2所示弧形靜電電極陣列(1)安裝的徑向截面剖面示意圖。由圖2和圖3可知，
作為優(yōu)選地，所述氣力輸送管道(4)上根據(jù)要求尺寸切割出安裝口，并將所述金屬基座
(8)焊接于切口處；所述弧形靜電電極陣列(1)裝入所述金屬基座(8),保證其內表面與所所述氣力輸送管道(4)的內徑一致；所述弧形靜電電極陣列(1)由3個等間距排列的軸向寬度為4111111的所述第一金屬電極(2)和1個軸向寬度為20111111的所述第二金屬電極(3)組成，其徑向厚度均為所對圓心角為15。；所述第一金屬電極(2)與相鄰所述第二金屬電極
(3)的距離為30臟；
作為優(yōu)選地，靜電信號通過與所述第一金屬電極(2)和所述第二金屬電極(3)直接相連的所述金屬接線柱(10)引出。3個所述第一金屬電極(2)和1個所述第二金屬電極(3)與所述弧形靜電電極陣列(1)主體金屬材料之間通過所述絕緣材料(11)進行電氣隔離；所述金屬接線柱(10)與所述弧形靜電電極陣列(1)主體金屬材料之間通過所述絕緣材料(11)進行電氣隔離，并通過所述金屬屏蔽蓋板(9)屏蔽外界電磁干擾；所述弧形靜電電極陣列(1)和所述嵌入式信號處理單元(5)互相連通；
作為優(yōu)選地，嵌入式信號處理單元(5)與所述弧形靜電電極陣列(1)通過屏蔽電纜相連接，將輸入的靜電信號經過電阻/電容網絡轉換為電壓信號、放大和濾波處理后再轉換為數(shù)字信號，并利用所述第一金屬電極(2)測量信號的時域和頻域特征進行分析來辨識固相粉體流型，同時利用多通道互相關運算得到多個速度和信號互相關系數(shù)等數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，獲得固相粉體的流動速度和流動穩(wěn)定性參數(shù)，進而結合所述第二金屬電極(3 )測量信號的平均值和均方根等時域或者頻域特征計算出固相粉體質量流量參數(shù)；
作為優(yōu)選的，中心控制單元(6)基于歷史測量數(shù)據(jù)進行置信分布判斷、加權平均和卡爾曼濾波等方法優(yōu)化固相粉體的流動速度、質量流量和固相粉體流動穩(wěn)定度，同時進行數(shù)據(jù)的實時顯示和記錄；并根據(jù)監(jiān)測結果和工況變化對所述嵌入式信號處理單元(5)的工作參數(shù)進行實時調節(jié)配置；所述中心控制單元(6)輸出的測量數(shù)據(jù)被現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)接收，進而能夠實現(xiàn)固相粉體流動情況的實時監(jiān)視或調節(jié)控制。
[0022]實施例2
本實施例提供一種基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量方法，主要包括如下步驟:
步驟1、弧形靜電電極陣列(1)獲取局部固相粉體流動引起的靜電波動信號；
步驟2、嵌入式信號處理單元(5)與所述弧形靜電電極陣列(1)通過屏蔽電纜相連接，將輸入的靜電信號經過電阻/電容網絡轉換為電壓信號、放大和濾波處理后再轉換為數(shù)字信號；
步驟3、嵌入式信號處理單元(5)利用所述第一金屬電極(2)測量信號的時域和頻域特征進行分析來辨識固相粉體流型，同時利用多通道互相關運算得到多個速度和信號互相關系數(shù)等數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，獲得固相粉體的流動速度和流動穩(wěn)定性參數(shù)，進而結合所述第二金屬電極(3)測量信號的平均值和均方根等時域或者頻域特征計算出固相粉體質量流量參數(shù)；
步驟4，中心控制單元(6)基于歷史測量數(shù)據(jù)進行置信分布判斷、加權平均和卡爾曼濾波等方法優(yōu)化固相粉體的流動速度、質量流量和固相粉體流動穩(wěn)定度同時進行數(shù)據(jù)的實時顯示和記錄；并根據(jù)監(jiān)測結果和工況變化對所述嵌入式信號處理單元(5)的工作參數(shù)進行實時調節(jié)配置；所述中心控制單元(6)輸出的測量數(shù)據(jù)被現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)接收，進而能夠實現(xiàn)固相粉體流動情況的實時監(jiān)視或調節(jié)控制。
[0023]使用標準0^總線通訊協(xié)議，可以使所述中心控制單元(6)接收最多255個所述弧形靜電電極陣列(1)的測量數(shù)據(jù)，并同時實現(xiàn)對所有測量結果進行綜合分析、實時顯示和數(shù)據(jù)記錄；實時配置與各個所述弧形靜電電極陣列(1)相連接的所述嵌入式信號處理單元
(5)的工作參數(shù)；并將測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿霈F(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)；所述中心控制單元(6)與現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)之間可以通過硬接線或者83485等多種方式實現(xiàn)通訊。
[0024]本發(fā)明的裝置能夠實時監(jiān)測工業(yè)生產中固相粉體在氣力輸送管道(4)中的速度、質量流量和流動穩(wěn)定度信息。本發(fā)明通過弧形靜電電極陣列〔0、嵌入式信號處理單元(5)和中心控制單元(6)等實現(xiàn)，其中弧形靜電電極陣列(1)由兩組不同軸向寬度的弧形靜電電極陣列組成，用于測量帶電固相粉體的波動信息，所述嵌入式信號處理單元(5)對測量信號進行調理并進行多路信號相關運算和多數(shù)據(jù)融合，從而得出固相粉體的流動參數(shù)，測量結果通過現(xiàn)場總線傳送到所述中心控制單元(6)進行顯示、記錄，并實現(xiàn)與所述現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)的通訊。本發(fā)明的方法可以在不干擾固相粉體流動的情況下對其主要運動參數(shù)進行實時監(jiān)測，準確度高、工作可靠、測量范圍寬、結構簡單、安裝方便和維護量少，廣泛適用于工業(yè)空氣/固相粉體混合物流動參數(shù)的日常監(jiān)測，并為在線調整生產參數(shù)和優(yōu)化生產工藝提供可靠的科學依據(jù)。本發(fā)明采用多個所述弧形靜電電極陣列(1)可以實現(xiàn)多個分散氣力輸送管道(4)中固相粉體流動參數(shù)的對比測量，尤其適用于需要定量調配固相粉體在多個氣力輸送管道(4)中流動參數(shù)的生產過程，具有施工簡單、投資少、安全可靠等優(yōu)勢。
[0025]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.一種基于弧形靜電電極陣列的氣固多相流在線測量裝置，包括弧形靜電電極陣列(I)、嵌入式信號處理單元(5)和中心控制單元(6);所述弧形靜電電極陣列(I)測量局部帶電固相粉體運動引起的靜電波動信號；所述嵌入式信號處理單元(5)與所述弧形靜電電極陣列(I)通過屏蔽電纜相連接，用于靜電信號的調理和處理，并通過多參數(shù)數(shù)據(jù)融合獲得局部固相粉體的流動速度、質量流量和流體穩(wěn)定度；所述中心控制單元(6)通過現(xiàn)場總線接收所述嵌入式信號處理單元(5)輸出的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行后處理、綜合分析、顯示和記錄，并同時對所述嵌入式信號處理單元(5)進行實時配置；所述生產現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)接收所述中心控制單元(6)發(fā)送的固相粉體流動參數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的弧形靜電電極陣列(1)，其特征在于，所述弧形靜電電極陣列(I)內周面上順次并排布置一組所述第一金屬電極(2)和一組所述第二金屬電極(3)，其中所述第一金屬電極(2)至少3個，所述第二金屬電極(3)至少I個。
3.根據(jù)權利要求1-2任一項所述的弧形靜電電極陣列(1)，其特征在于，所述第一金屬電極(2)和第二金屬電極(3)為弧狀，所對圓心張角為1° -180°。
4.根據(jù)權利要求1-2任一項所述的弧形靜電電極陣列(1)，其特征在于，所述第一金屬電極(2)的軸向寬度小于所述第二金屬電極(3)的軸向寬度；第一金屬電極(2)軸向寬度為1-1Omm ;所述第二金屬電極(3)的軸向寬度為5_100mm ;所述第一金屬電極(2)和所述第二金屬電極(3)的徑向厚度均為l-10mm。
5.根據(jù)權利要求1-2任一項所述的弧形靜電電極陣列(1)，其特征在于，所述第一金屬電極(2)之間的距離為10-50mm，所述第二金屬電極(3)之間的距離為20-200mm，所述第一金屬電極(2)與所述相鄰第二金屬電極(3)的距離為20-200mm。
6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的弧形靜電電極陣列(1)，其特征在于，所述第一金屬電極(2)和所述第二金屬電極(3)與所述弧形靜電電極陣列(I)的金屬主體之間通過絕緣材料(11)實現(xiàn)電氣隔離保護；所述弧形靜電電極陣列(I)的金屬主體與所述金屬屏蔽蓋板(9)接地構成對所述第一金屬電極(2)和所述第二金屬電極(3)的屏蔽空間。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的一種基于弧形靜電電極陣列(I)的氣固多相流在線測量裝置，其特征在于，安裝于所述氣力輸送管道(4)的同一管段截面的所述弧形靜電電極陣列(I)數(shù)量為1-18個；每個所述弧形靜電電極陣列(I)通過法蘭固定在所述氣力輸送管道(4)的所述金屬基座(8)上，并嵌入所述氣力輸送管道(4)外壁，其內表面與所述氣力輸送管道(4)內表面平齊。
8.根據(jù)權利要求1所述嵌入式信號處理單元(5)，將靜電信號進行電流/電壓轉換、放大和濾波處理后轉換為數(shù)字信號；利用所述第一金屬電極(2)測量信號的時域和頻域特征進行分析來辨識固相粉體流型，并利用多通道互相關運算得到多個速度和信號互相關系數(shù)等數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，獲得固相粉體的流動速度和流動穩(wěn)定性參數(shù)；同時，結合所述第二金屬電極(3)測量信號的平均值和均方根等時域或者頻域特征計算出固相粉體質量流量參數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1所述中心控制單元(6)，對同一管段截面上的所述弧形靜電電極陣列(I)得到的數(shù)據(jù)進行加權平均獲得固相粉體在整個管道截面的平均運動參數(shù)，同時進行數(shù)據(jù)的實時顯示和記錄；并根據(jù)監(jiān)測結果和工況變化對所述嵌入式信號處理單元(5)的工作參數(shù)進行實時調節(jié)配置；所述中心控制單元(6)輸出的測量數(shù)據(jù)被現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)接收，有利于實現(xiàn)固相粉體流動情況的實時監(jiān)視或調節(jié)控制。
10.一種基于弧形靜電電極陣列(I)的氣固多相流在線測量方法，其特征在于，主要包括如下步驟: 步驟1、多個權利要求1-7任一項所述的弧形靜電電極陣列(I)獲取局部固相粉體流動引起的靜電波動信號； 步驟2、嵌入式信號處理單元(5)接收所述弧形靜電電極陣列(I)獲取的靜電信號，并對信號進行調理并轉化為滿足嵌入式數(shù)字信號處理器處理要求的數(shù)字信號，然后通過互相關測速算法計算固相粉體的多個流動速度、流體穩(wěn)定度，以及固相粉體質量流量信息；所述信號調理為將靜電信號經過電流/電壓轉換、放大和濾波環(huán)節(jié)后進行模擬/數(shù)字信號轉換； 步驟3、嵌入式信號處理單元(5)將初步計算得到的局部固相粉體流動特征進行流型辨識、數(shù)據(jù)篩選和加權平均，并根據(jù)所述固相粉體歷史測量數(shù)據(jù)進行置信判斷，消除系統(tǒng)和測量誤差，再通過數(shù)據(jù)的滑動平均處理獲得局部固相粉體的流動速度、質量流量和流動穩(wěn)定度的融合結果； 步驟4，所述嵌入式信號處理單元(5)輸出的數(shù)據(jù)被所述中心控制單元(6)接收，所述中心控制單元(6)對同一管段截面上的至少一個弧形靜電電極陣列(I)得到的數(shù)據(jù)進行加權平均獲得固相粉體在整個管道截面的平均運動參數(shù)，同時進行數(shù)據(jù)的實時顯示和記錄；并根據(jù)監(jiān)測結果和工況變化對所述嵌入式信號處理單元(5)的工作參數(shù)進行實時調節(jié)配置；所述中心控制單元(6)輸出的測量數(shù)據(jù)被現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)(7)接收，輔助實現(xiàn)固相粉體流動情況的實時監(jiān)視或調節(jié)控制。
【文檔編號】G01D5/12GK104316113SQ201410668785
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權日:2014年11月20日
【發(fā)明者】錢相臣, 黃孝彬, 胡永輝, 閆勇 申請人:北京華清茵藍科技有限公司