[發明專利]陣列式環形靜電傳感器、氣力輸送粉體測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201410637612.1
• 申請日: 2014-11-05
• 公開（公告）號: CN104316779A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 錢相臣;黃孝彬;胡永輝;閆勇
• 申請（專利權）人: 北京華清茵藍科技有限公司
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12;G01D21/02;B65G53/66
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 孟阿妮;郭棟梁

技術領域

本發明涉及工業氣力輸送粉體測試技術領域，特別涉及一種陣列式環形靜電傳感器、氣力輸送粉體測量裝置及方法。

背景技術

氣力輸送粉體廣泛存在于火力發電、冶金、食品加工、水泥和化工等行業中。粉體運動參數的準確連續在線測量對保證生產安全和提高生產效率具有重要的意義。粉體在氣流中運動的高度復雜性和工業生產現場的惡劣條件使得基于電容、光學、電磁波、放射、熱傳導和聲學等技術的測量方法無法在工業環境中長時間、可靠的、穩定的運行。

靜電技術由于其工作性能穩定、造價低廉、結構簡單和安裝維護容易等特點，具有廣闊的工業應用前景。已有的靜電式氣力輸送粉體測量方法通常使用棒狀、弧狀和環狀電極作為信號感應元件。棒狀電極由于侵入流體而引起的磨損、干擾粉體流動和安全等方面的問題限制了其在工業中的應用。相對于弧形電極，環形電極在敏感度、測量范圍、可靠性和穩定性等方面具有優勢。但是，由于粉體運動的復雜性，傳統的單個或者雙環形電極系統在工業應用時經常出現測量錯誤導致儀表失效，可靠性不高。

為了克服現有氣力輸送粉體流動參數測量方法存在的不足，本發明提出一種全新的基于環形靜電傳感器陣列的氣力輸送粉體測量方法。本發明所包含的環形靜電傳感器陣列與先進的嵌入式電路和優化的多路信號相關及多數據融合算法相結合，可以實現對粉體瞬時速度和流量的連續在線測量。本發明具有測量范圍寬、測量準確度高、結構簡單、安裝方便、工作可靠性高和極低維護需求等優點，適用于氣力輸送設備內粉體流動參數的日常監測，并可以為在線調整生產參數和優化生產工藝提供可靠的科學依據。

發明內容

在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

本發明的目的在于提供一種陣列式環形靜電傳感器、氣力輸送粉體測量裝置及方法。

第一方面，本發明涉及一種陣列式環形靜電傳感器，包括金屬管狀主體，所述金屬管狀主體的內周面上順次并排繞設有至少一組第一金屬電極和至少一組第二金屬電極，所述第一金屬電極及所述第二金屬電極為環狀，且第一金屬電極的軸向寬度小于所述第二金屬電極的軸向寬度。

第二方面，本發明涉及一種基于陣列式環形靜電傳感器的氣力輸送粉體測量裝置，包括：

多個前述的陣列式環形靜電傳感器，用于獲取粉體流動引起的靜電信號；

嵌入式信號處理模塊，用于接收處理陣列式環形靜電傳感器獲取的靜電信號，以獲得靜電數字信號，并根據所述靜電數字信號獲得所述粉體的流動速度信息和流量信息；所述處理為將靜電信號經過電流/電壓轉換、放大和濾波環節后進行模擬/數字信號轉換；

多數據融合模塊，用于獲取多組粉體流動速度信息和流量信息，并對多組流動速度信息和流量信息進行篩選和加權平均，并根據所述粉體流動速度和流量的歷史測量數據進行置信判斷，消除系統和測量誤差，再通過數據滑動平均處理獲得粉體流動速度和流量的融合結果；

中心分析模塊，用于接收所述多數據融合模塊獲得的融合結果，對所述融合結果進行綜合分析、實時顯示和記錄數據，實時配置所述嵌入式信號處理模塊的工作參數。

第三方面，本發明還涉及一種基于陣列式環形靜電傳感器的氣力輸送粉體測量方法，主要包括如下步驟：

步驟1、多個前述的陣列式環形靜電傳感器，獲取粉體流動引起的靜電信號；

步驟2、嵌入式信號處理模塊接收陣列式環形靜電傳感器獲取的靜電信號，以獲得靜電數字信號，并根據所述靜電數字信號獲得所述粉體的流動速度信息和流量信息；所述處理為將靜電信號經過電流/電壓轉換、放大和濾波環節后進行模擬/數字信號轉換；

步驟3、多數據融合模塊接收所述嵌入式信號處理模塊獲得的粉體流動速度和流量信息，并對多組流動速度信息和流量信息進行篩選和加權平均，并根據所述粉體流動速度和流量的歷史測量數據進行置信判斷，消除系統和測量誤差，再通過數據滑動平均處理獲得粉體流動速度和流量的融合結果；

步驟4，所述多數據融合模塊獲得的數據被所述中心分析模塊接收，所述中心分析模塊對數據進行綜合分析、實時顯示和記錄數據，實時配置所述嵌入式信號處理模塊的工作參數；所述中心分析模塊獲得的測量數據被監控系統模塊接收，進而能夠實現粉體流動情況的實時監視或調節控制。

本發明具有如下的有益效果：