[发明专利]一种油流带电测量装置及全截面电荷测量方法

说明书

本发明涉及一种油流带电测量装置及全截面电荷测量方法，油流带电测量装置包括横截面为圆形的油管及油管上的油流带电测量静电计；油管上的油流带电测量静电计是指：在油管的内侧壁上形成环形凹槽，环形凹槽内放置环形电极，环形电极与油管同心同轴，同时，在油管内设能够沿油管的直径方向上下移动的球形电极；应用上述的装置进行全截面电荷的测量方法：将油注入到油管中并循环流动，此时油液会因为相对流动摩擦产生荷电，使球形电极从油管的内壁沿着直径方向向油管的中心轴处运动；球形电极监测油管内部截面半径的上下任意位置的电荷量；而环形电极监测到管壁上的感应电荷量。本发明能够巧妙地实现管内油流带电的全截面电荷测量。

技术领域

本发明属于油液流动带电测量技术领域，涉及一种油流带电测量装置及全截面电荷测量方法，具体涉及一种在管路中流动油液电荷直接测量的装置及全截面电荷测量方法。

背景技术

油流带电主要是由于液体流经固体材料表面而产生的电荷分离现象，绝缘润滑剂与管壁面接触时，由于润滑剂中的活性分子(正、负离子)与管壁面发生吸附作用，当润滑剂流动使得液固界面处的电荷发生分离，引起电荷迁移、积累和消失等运动过程，最终达到平衡，形成油流带电。管道中油流带电量容易获取，但是其电流密度分布却往往不清楚。

因此本发明设计了一套试验装置用于测量管道中层流和紊流时的电流分布，假定管道中润滑剂流动呈对称分布，油流带电具有静态属性，可通过管道截面变化测量点获取各点电流值并由此获得管道截面电流分布，包括管壁的电荷量。并根据流速径向分布特征，从而确定管道润滑剂体电荷密度分布。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种油流带电测量装置及全截面电荷测量方法；本发明解决的技术问题：设计一种油流带电测量装置，针对目前管道油流带电测量只能测量距离管壁一定距离内油流带电，实际在管道内油液流动时，由于相对运动，与管壁相接触的管道截面内部各个位置点的油液带电情况以及管壁上的电荷分布需要获知，因此设计一种巧妙的结构实现管内及管壁油流带电的全截面电荷测量。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种油流带电测量装置，包括横截面为圆形的油管及油管上的油流带电测量静电计；

油管上的油流带电测量静电计是指：在油管的内侧壁上形成环形凹槽，环形凹槽内放置环形电极，环形电极与油管同心同轴，同时，在油管内装设能够沿油管的直径方向上下移动的球形电极。这样既能测量到管道内部截面半径上下任意位置的电荷分布，还能监测到管壁上的电荷分布情况，对管道油流带电测量实现全方位监测。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种油流带电测量装置，球形电极位于环形电极所在平面的一侧并同时都安装在油管上，且环形电极和球形电极之间留有一定的横向距离，目的是为了防止二者在测量过程中产生相互电磁感应现象引起的测量数据紊乱。两者是一个互补的关系，就是球形电极只能测得油管内部的油液电荷，而环形电极也是只能测得油管壁上的电荷，二者都是测得另一个部件测量不到的电荷位置，所以存在互补关系并将油管所有位置的电荷数据都给测量到。

如上所述的一种油流带电测量装置，环形电极置于环形凹槽中后用绝缘套密封住环形凹槽(防止管壁漏电影响测量数据)；且环形电极与导线II的一端连接。

如上所述的一种油流带电测量装置，在油管内设能够沿油管的直径方向上下移动的球形电极是指：在油管的侧壁上设孔，孔内放置中间预留一个圆孔的密封环并固定安装在油管表面，圆孔内放置外径为2mm的直管结构的紫铜管，紫铜管由驱动机构驱动并能上下运动，紫铜管的末端安装球形电极，球形电极与导线I的一端连接；密封环上装配保护罩将密封环压紧。密封环是为了防止油液泄露，保护罩是为了保证导线I和球形电极在伺服电机的作用下上下直线运动，防止其运动轨迹偏离预期设置的上下直线移动，同时为密封环加固防止掉落。

紫铜管不仅可以作为源电极稳定器(避免管路流速大时，电极受到较大弯矩)，而且具有对测量信号屏蔽干扰的作用。