[發(fā)明專利]一種冰漿輸送管道防堵塞監(jiān)測方法、系統(tǒng)及解除裝置

有效

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• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110501270B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 王繼紅;王樹剛;張騰飛;陳思宇
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;F17D5/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

1.一種冰漿輸送管道防堵塞監(jiān)測方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

S1、敏感場激勵單元的激勵電流經(jīng)電極陣列加到被測管道內(nèi)的高濃度冰漿中，建立敏感場；依次測量敏感場的場域邊界上電極對之間被測電壓；

S2、信號測試與轉(zhuǎn)換單元將測得電壓輸出信號轉(zhuǎn)換為電導率輸出信號；

S3、數(shù)據(jù)采集與處理單元將采集到的電導率輸出瞬時信號，完成相應的解調(diào)、濾波處理，以獲得直接反應物場變化的信息，輸送給圖像重建與參數(shù)提取單元；

S4、基于圖像重建與參數(shù)提取單元獲得的被測管道內(nèi)高濃度冰漿沿管道截面的冰粒子濃度分布數(shù)據(jù)，利用防堵塞識別與解除單元判定冰粒子濃度分布的不均勻性，如果冰粒子濃度分布的不均勻性指數(shù)超過設定值，則通過解除裝置進行處理；

上述方法是在防堵塞監(jiān)測系統(tǒng)中實施的，所述系統(tǒng)包括：敏感場激勵單元、信號測試與轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元、圖像重建與參數(shù)提取單元、防堵塞識別與解除單元和用于發(fā)送電流激勵信號、數(shù)據(jù)顯示和圖像計算的主控計算機單元；所述主控計算機單元分別與敏感場激勵單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元、圖像重建與參數(shù)提取單元電連接，所述敏感場激勵單元、信號測試與轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)采集與處理單元、圖像重建與參數(shù)提取單元、防堵塞識別與解除單元依次電連接，所述防堵塞識別與解除單元中設有解除裝置；

所述敏感場激勵單元包括電極陣列、激勵電流和被測電壓，所述電極陣列是由多個電極均勻布置在被測管道的外壁，所述被測管道內(nèi)的流體為高濃度冰漿；相鄰兩個電極之間的電壓為被測電壓，激勵電流經(jīng)電極陣列加到被測管道內(nèi)的高濃度冰漿中；

所述解除裝置，包括非恒定加熱熱源設備，該設備上部設有半圓形凹槽，所述半圓形凹槽內(nèi)設有分散式加熱片；固定卡箍兩端分別通過固定旋轉(zhuǎn)裝置、彈簧掛鉤與非恒定加熱熱源設備頂部相連，所述固定旋轉(zhuǎn)裝置與彈簧掛鉤分布在半圓形凹槽兩側(cè)，半圓形凹槽與固定卡箍之間為被測管道；

信號測試與轉(zhuǎn)換單元將測得電壓輸出信號轉(zhuǎn)換為電導率輸出信號，其轉(zhuǎn)換方法如公式(1)所示：

σ_s,n＝KI_n/U_n (1)

式中，K表示與被測管道形狀有關(guān)的常數(shù)，σ_s,n表示高濃度冰漿的電導率，U_n表示被測電壓，I_n表示激勵電流，n表示測試數(shù)據(jù)序列；

圖像重建與參數(shù)提取單元中采用的提取方法如公式(2)所示：

Φ_n＝[2-2(1+η_s,n)/(σ_w/σ_so)]/[2+(1+η_s,n)/(σ_w/σ_so)] (2)

η_s,n＝(σ_s,n-σ_so)/σ_so (3)

式中，σ_so表示被測管道內(nèi)高濃度冰漿高速流動時對應的電導率，σ_w表示被測管道內(nèi)高濃度冰漿液體相的電導率，σ_s,n表示測試工況下高濃度冰漿的電導率，η_s,n表示測試工況下高濃度冰漿的相對電導率，Φ_n表示高濃度冰漿的冰粒子局部濃度；

防堵塞識別與解除單元中判定冰粒子濃度分布的不均勻性，具體判別方法如公式(4)所示：

式中，П_indicator表示被測管道內(nèi)高濃度冰漿沿管道截面的冰粒子濃度分布的不均勻性指數(shù)；П_indicator越小，表示冰粒子分布均勻性越好；П_indicator越大，表示冰粒子分布均勻性越差；

當П_indicator在安全值范圍內(nèi)，無動作；當П_indicator超過一級闕值，調(diào)整安裝在被測管道上游的流量調(diào)節(jié)閥的閥門開度；當П_indicator超過二級闕值，啟動解除裝置中的非恒定加熱熱源設備對被測管道進行多點位移動加熱。