[发明专利]阵列式环形静电传感器、气力输送粉体测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业气力输送粉体测试技术领域，特别涉及一种阵列式环形静电传感器、气力输送粉体测量装置及方法。

背景技术

气力输送粉体广泛存在于火力发电、冶金、食品加工、水泥和化工等行业中。粉体运动参数的准确连续在线测量对保证生产安全和提高生产效率具有重要的意义。粉体在气流中运动的高度复杂性和工业生产现场的恶劣条件使得基于电容、光学、电磁波、放射、热传导和声学等技术的测量方法无法在工业环境中长时间、可靠的、稳定的运行。

静电技术由于其工作性能稳定、造价低廉、结构简单和安装维护容易等特点，具有广阔的工业应用前景。已有的静电式气力输送粉体测量方法通常使用棒状、弧状和环状电极作为信号感应元件。棒状电极由于侵入流体而引起的磨损、干扰粉体流动和安全等方面的问题限制了其在工业中的应用。相对于弧形电极，环形电极在敏感度、测量范围、可靠性和稳定性等方面具有优势。但是，由于粉体运动的复杂性，传统的单个或者双环形电极系统在工业应用时经常出现测量错误导致仪表失效，可靠性不高。

为了克服现有气力输送粉体流动参数测量方法存在的不足，本发明提出一种全新的基于环形静电传感器阵列的气力输送粉体测量方法。本发明所包含的环形静电传感器阵列与先进的嵌入式电路和优化的多路信号相关及多数据融合算法相结合，可以实现对粉体瞬时速度和流量的连续在线测量。本发明具有测量范围宽、测量准确度高、结构简单、安装方便、工作可靠性高和极低维护需求等优点，适用于气力输送设备内粉体流动参数的日常监测，并可以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阵列式环形静电传感器、气力输送粉体测量装置及方法。

第一方面，本发明涉及一种阵列式环形静电传感器，包括金属管状主体，所述金属管状主体的内周面上顺次并排绕设有至少一组第一金属电极和至少一组第二金属电极，所述第一金属电极及所述第二金属电极为环状，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。

第二方面，本发明涉及一种基于阵列式环形静电传感器的气力输送粉体测量装置，包括：

多个前述的阵列式环形静电传感器，用于获取粉体流动引起的静电信号；

嵌入式信号处理模块，用于接收处理阵列式环形静电传感器获取的静电信号，以获得静电数字信号，并根据所述静电数字信号获得所述粉体的流动速度信息和流量信息；所述处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；

多数据融合模块，用于获取多组粉体流动速度信息和流量信息，并对多组流动速度信息和流量信息进行筛选和加权平均，并根据所述粉体流动速度和流量的历史测量数据进行置信判断，消除系统和测量误差，再通过数据滑动平均处理获得粉体流动速度和流量的融合结果；

中心分析模块，用于接收所述多数据融合模块获得的融合结果，对所述融合结果进行综合分析、实时显示和记录数据，实时配置所述嵌入式信号处理模块的工作参数。

第三方面，本发明还涉及一种基于阵列式环形静电传感器的气力输送粉体测量方法，主要包括如下步骤：

步骤1、多个前述的阵列式环形静电传感器，获取粉体流动引起的静电信号；

步骤2、嵌入式信号处理模块接收阵列式环形静电传感器获取的静电信号，以获得静电数字信号，并根据所述静电数字信号获得所述粉体的流动速度信息和流量信息；所述处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、多数据融合模块接收所述嵌入式信号处理模块获得的粉体流动速度和流量信息，并对多组流动速度信息和流量信息进行筛选和加权平均，并根据所述粉体流动速度和流量的历史测量数据进行置信判断，消除系统和测量误差，再通过数据滑动平均处理获得粉体流动速度和流量的融合结果；

步骤4，所述多数据融合模块获得的数据被所述中心分析模块接收，所述中心分析模块对数据进行综合分析、实时显示和记录数据，实时配置所述嵌入式信号处理模块的工作参数；所述中心分析模块获得的测量数据被监控系统模块接收，进而能够实现粉体流动情况的实时监视或调节控制。

本发明具有如下的有益效果：