具有介电常数补偿功能的高炉煤粉质量流量检测系统的研究与应用

发布时间：2020-10-16 05:58

　　气固两相流被广泛应用于高炉煤粉喷吹的气力输送过程,通常采用电容法对气固两相流相浓度进行测量。现有电容式相浓度测量方法中,以固相介质介电常数不变为前提,当固相介质介电常数发生变化时,容易引起较大的测量误差。本文针对柳钢2#高炉的喷煤总管测量管径大、喷煤煤种变化频繁、煤粉输送距离远等特点,提出了一种组合电容传感器的能够补偿介电常数变化的喷煤总管质量流量测量方案,结合软测量技术实现煤粉质量流量的在线测量。本文完成的主要工作:(1)了解柳州炼铁厂喷吹工艺,分析现场质量流量影响因素,结合柳钢2#高炉喷煤系统实际情况,确定总管煤粉总管质量流量测量方案;(2)通过查阅文献及相关资料,对现有气固两相流相浓度测量方法进行分析,研究固相介质介电常数变化的补偿方法,并基于此补偿方法建立新型气固两相流电容式相浓度测量系统;(3)基于有限元分析软件ANSYS对平行-螺旋、螺旋-螺旋极板电容传感器进行仿真实验;基于实验室情况下搭建系统平台,对不同材料不同传感器结构进行温度特性试验。获得具有最佳介电常数补偿效果的电容传感器组合形式、结构及尺寸;(4)根据电容信号特点,分别设计浓度和速度测量电路,实现电容信号的滤波放大和信号处理。(5)完成了系统数字电路设计,基于LPC2388芯片为核心,搭建A/D转换电路、以太网通讯电路以及片外存储器电路等;完成基于LPC2388的ARM7芯片的下位机程序编写,实现下位机系统的测量与通讯;(6)分析现场质量流量影响因素,探究合理流量计算方法,在研究互相关与波形比较基础上编写了合理的速度算法,并结合实际情况设计了校正模块;(7)结合现场实际需求,利用Visual Studio 2012编写了上位机软件。主要包括通讯模块、模型参数自动更新模块、数据库管理系统、在线修正模块、人机交互界面和报表系统等。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TF538.63
【部分图文】：

喷煤系统,柳钢

１．１课题研究背景及意义??１．１．１煤粉质量流量计研究意义??气力输送过程由于其结构简单，操作方便而被广泛运用于化工领域，能源领域以??及炼铁等领域。气力输送指利用气体的能量（即速度及压力等），在密封的管道内顺着??气流的前进方向运输物料。由于在运输过程中物料不会接触空气，并可进行升温、降??温及干燥等过程，且可作垂直方向，水平方向的运输，从而使其在工业中得到了广泛??的运用。??在气固两相流系统中，流动参数实时检测对于提高生产质量有着重要的意义。目??前绝大多数炼钢厂采用的高炉喷煤系统属于气力输送系统。流动状态是一种典型的气??固两相流流动［１，２］。本文是基于柳州钢铁厂２＃高炉煤粉喷吹系统总管质量流量计的设计??及应用而编写的。柳州钢铁厂２＃高炉煤粉喷吹系统采用并罐式喷吹，每个喷吹系统配??备了?４个喷吹罐并排放置，轮流为１＃，２＃高炉供煤。??

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东北大学硕士学位论文?第２章现场煤粉喷吹工艺与测量系统方案??为高炉供煤。串罐式喷吹则是指两个主体罐重叠设置，两者间通过阀门开闭来决定是连通。??柳州钢铁厂２＃高炉（２０００ｍ３）采用的是典型的间接喷吹工艺，喷煤罐与总管之间离达到２ｋｍ，通过气力输送进行煤粉运输。同时，２＃高炉采用并罐式喷吹工艺，在同水平面上布置了?２个煤粉仓，４个喷吹罐，４个喷吹罐交替给１、２号高炉喷煤。具体构看下图２．２所示：??—＂?—＂—＂?—＂

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