[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

说明书

所属技术领域

本发明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。

背景技术

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，本发明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。本发明具有测量准确度高、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。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。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。

本发明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，本发明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；