[发明专利]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

权利要求书

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）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。

2.根据权利要求1所述的弧形静电电极阵列（1），其特征在于，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。

3.根据权利要求1-2任一项所述的弧形静电电极阵列（1），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1-2任一项所述的弧形静电电极阵列（1），其特征在于，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；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1-2任一项所述的弧形静电电极阵列（1），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1-5任一项所述的弧形静电电极阵列（1），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）的金属主体与所述金属屏蔽盖板（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1-6任一项所述的一种基于弧形静电电极阵列（1）的气固多相流在线测量装置，其特征在于，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）的所述金属基座（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。

8.根据权利要求1所述嵌入式信号处理单元（5），将静电信号进行电流/电压转换、放大和滤波处理后转换为数字信号；利用所述第一金属电极（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，并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；同时，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。

9.根据权利要求1所述中心控制单元（6），对同一管段截面上的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，有利于实现固相粉体流动情况的实时监视或调节控制。

10.一种基于弧形静电电极阵列（1）的气固多相流在线测量方法，其特征在于，主要包括如下步骤：

步骤1、多个权利要求1-7任一项所述的弧形静电电极阵列（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信号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，以及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特征进行流型辨识、数据筛选和加权平均，并根据所述固相粉体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，所述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，辅助实现固相粉体流动情况的实时监视或调节控制。