气固两相流静电感应信号的特征与提取

发布时间：2020-11-01 16:12

　　 气固两相流广泛存在于自然界和工业生产过程中,对其参数的准确测量有利于提高生产效率、降低能耗以及减少环境污染。由于气固两相流具有流动复杂、参数分布不均匀的特征,气固两相流参数测量一直是国内外研究者们致力于攻克的难题。近几十年基于静电法的检测方法在理论和应用方面均获得了快速的发展。内壁嵌装式静电传感器具有结构简单,耐磨和耐压性能好、灵敏度高等优点,是目前工业现场主要使用的传感器形式。该传感器的测量信号既包含感应电荷信号,也包含转移电荷信号。转移和感应电荷信号由于来源不同,对于气固两相流的表征角度也不相同,转移和感应电荷信号的有效分解对于提高检测精度和可靠性具有重要价值。本文重点针对感应信号的提取展开研究。1、利用COMSOL软件对内壁嵌装式静电传感器进行建模分析,获得了传感器的空间灵敏度分布。并在此基础上建立了感应电荷信号模型,通过仿真发现感应电荷信号频谱为具有一定的信号带宽的单峰曲线,频带特征与颗粒速度、颗粒所处位置有关。当颗粒速度越快,越靠近电极时,感应电荷信号带宽范围越往高频处移动,且信号频带范围越宽。并搭建了单颗粒实验装置和带式装置进行实验,实验结果与仿真结果一致。2、在天津大学气固两相流装置上进行内壁嵌装式静电传感器和外壁贴装式静电传感器的对比实验,发现内壁嵌装式传感器中的感应信号具有明显的频带特征,且转移电荷信号在整体信号中占有重要比重。3、由于感应电荷信号主要反映管道中随输送空气流动颗粒的整体信息,符合凝固流型假设,相似性高;而转移电荷信号由于来源于颗粒与电极的随机接触,相似性很低。基于此,本文提出一种基于DWT(Discrete Wavelet Transform,简称DWT)的自适应信号分解方法,根据分解后得到的信号分量的相关系数,选择合适的信号分量重构成感应电荷信号,其余信号分量重构成转移电荷信号,从而实现两种信号的自适应分解。4、利用上下游信号进行互相关测速,与测量信号相比,分解重构得到的感应电荷信号的平均互相关系数从0.48提高到0.75,有利于气固两相流参数的准确测量。互相关速度的平均相对标准偏差从3.35%减小到2.69%,提高了测量的稳定性。分解重构得到的转移电荷信号的均方根值随着颗粒质量流量及表观空气速度的升高有明显的线性增长趋势,这为颗粒质量流量的表征提供了一种有效手段。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O359;TN911.2
【部分图文】：

3图 2-3 三电极系统等效电路图：净电荷（Murnane 提出用“镜像模型”来描述间的关系。最基础的模型如图 2-4（a）点电荷之间会形成一个等势面。若在有型的搭建设想是：在该点电荷相对导体平同但极性相反的点电荷，则空间中产生电势为 0，如图 2-4（b）所示。图中点度为2s

天津大学硕士学位论文，由于传感器的边界条件和气固两相流流动的复杂性，难以得到该模型。通过有限元仿真可有效地解决这些问题。 有限元仿真基于有限元仿真原理，以 COMSOLMultiphysics 有限元仿真软件为平关的有限元仿真原理，可以对内壁嵌装式静电传感器及气力输送管道进如图 2-5 所示。

图 2-6 内壁嵌装式静电传感器截面空间灵敏度分布感应电荷iQ是其灵敏区域内所有电荷共同 ( , , ) ( , , ) iQ q r z S r z drd dz z)表示颗粒电荷分布， S ( r , , z)表示电极的 iidQIdt）代入，即可得2( , , , ) ( , , )( ) 1 ( ) ( )1 r zdq r z t S r z drd dzdtd q S dr d q S d d q S dzdr dt r d dt dz dtdq dS dS dSS v v v q drd
【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 潘荔;;“十三五”电力节能减排展望[J];中国电力企业管理;2015年21期

2 周云龙;宋连壮;周红娟;;基于特征相似度匹配PTV法的稀相气固两相流流场的测量[J];化工自动化及仪表;2010年10期

3 石喜光,周昊,岑可法;基于超声波方法的管内气固两相流浓度测量技术[J];热力发电;2005年05期

4 苏明旭,蔡小舒,黄春燕,徐峰,李俊峰;超声衰减法测量颗粒粒度大小[J];仪器仪表学报;2004年S1期

5 蔡小舒,潘咏志,欧阳新,吴伟亮,俞基安,胡杰;电厂煤粉管道中煤粉运行状况诊断研究[J];中国电机工程学报;2001年07期

本文编号：2865777