[發明專利]攪拌釜泛點轉速的檢測方法

無效

• 申請號: 200910095892.7
• 申請日: 2009-02-17
• 公開（公告）號: CN101514995A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 王靖岱;王云興;陽永榮;任聰靜;汪兵;黃正梁;魏舸裔;張雷鳴
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及到攪拌釜操作參數的檢測，具體是涉及一種攪拌釜的泛點轉速的檢測方法。

背景技術

攪拌釜反應器在眾多領域都有廣泛的應用，如醫藥、造紙、食品、化工以及廢水處理等，其中尤以化學工業中使用最多，而氣液體系在攪拌釜操作中占據很大比例，具有氣含率和相界面積大，容易換熱和處理量大等特點。由于氣液兩相混合行為的復雜性，這類攪拌釜的設計和放大比較困難，而泛點轉速N_f是在攪拌槳選型確定后攪拌過程設計和操作的一個核心點，是考察攪拌混合效果的一個重要參數。一般定義載氣狀態與氣泛狀態的相互轉變的臨界轉速稱為泛點轉速，即氣體從攪拌槳所在平面沿軸向直接到達自由液面而沒有徑向分量的狀態為氣泛狀態，反之則為載氣狀態。

目前，公開報導的泛點轉速檢測方法主要分為兩大類，一類是全局檢測方法，如功率曲線、氣含率法等與可視化觀察相結合的方法；另一類是局部檢測方法，如風速計、阻抗探頭、微型螺旋槳等。然而，對于攪拌釜反應器而言，局部檢測方法大多為侵入式檢測方法，不適合苛刻的工業生產環境，全局檢測方法則各有不足，如觀察法雖然原理簡單、測量方便，但是由于其精度不高，應用范圍有限，而且不適用于不透明攪拌裝置內；功率曲線方法雖然是非侵入式測量手段，但其敏感度不高。因此，尋找一種新型的能快速、準確、安全地實現泛點轉速檢測的方法具有重要的理論意義和廣闊的工業應用前景。

小波分析的特點是對信號進行變時窗分析，即對信號中的低頻分量采用較寬的時窗，對高頻分量采用較窄的時窗，這個特點使得小波分析在時域和頻域同時具有良好的局部分析特性，這就非常適合聲發射信號的分析。而二階Daubechies小波分解技術是小波分析中常用的一種算法，在科研中有廣泛的應用，如任聰靜等公開的《氣固流化床聲發射信號的多尺度解析》(浙江大學學報(工學版)，2008，42(7)：1255-1260)等。

目前應用的分形特征分析方法主要為R/S分析。R/S分析又名Hurst分析，是以分形布朗運動模型為基礎(徐緒松，馬莉莉，陳彥斌.R/S分析的理論基礎：分形布朗運動.武漢大學學報(理學版)，2004.50(5)：547-550)，研究非周期行為的長期相關性，對時間序列未來的變化趨勢做出預測，在信號分析中有大量應用，如任聰靜等公開的《利用聲發射技術測量攪拌釜的淤漿懸浮高度》(化工學報，2008，59(6)：1383-1389)等。

發明內容

本發明提供一種攪拌釜泛點轉速的檢測方法，該方法將水聽器探頭放置于攪拌釜外壁面或內部，通過采集振動信號，可以對泛點轉速進行有效檢測，繼而對生產操作進行優化。

攪拌釜的泛點轉速的檢測方法包括如下步驟：

1)在攪拌釜外壁面或內部設置水聽器探頭；

2)接收來自于攪拌釜內部的振動信號；

3)以二階Daubechies小波分解技術解析接收到的振動信號，利用Hurst分析方法，選取Hurst值均小于0.5的頻段的振動信號作為特征信號；

4)當特征信號的能量分率R_i快速增加結束并開始趨于穩定時所對應的攪拌轉速即為泛點轉速。

所述的水聽器探頭優選設置在攪拌釜外壁面靜液位高度以下區域，最優選為外壁面靠近底部1/4～1/3的靜液位高度區域。

所述的水聽器探頭為一個或多個，設置多個探頭時，可設置在不同位置。

所述的振動信號的接收頻率范圍為大于0且小于等于100MHz。振動信號通過水聽器探頭進入放大裝置進行信號放大，以保證長距離信號輸送，然后經A/D轉換之后進入信號處理裝置(計算機)進行處理和分析。

采集的振動信號經二階Daubechies小波分解技術解析后得到幾個尺度的能量分率，利用Hurst分析方法，選取Hurst值均小于0.5的頻段的振動信號作為特征信號，相應頻段能量分率R_i快速增加結束并開始趨于穩定時所對應的攪拌轉速即為泛點轉速。本發明可應用的攪拌反應器包括：固-液兩相混合攪拌釜、氣-液兩相攪拌釜以及氣-液-固三相混合攪拌釜。

本發明與現有的方法相比具有如下一些優點：

1)振動接收裝置可以是插入式的或者是非插入式的，安裝簡易方便，不會影響多相流體的運動或內部的反應；

2)振動信號是流體在運動過程中產生的，不需要發射源；

3)對測量條件要求低，能適應比較惡劣的條件，甚至是高溫高壓等苛刻環境；

4)反應靈敏，測量誤差小，應用范圍廣。

附圖說明