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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910933781.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110501270B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王繼紅;王樹(shù)剛;張騰飛;陳思宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N15/06
• 分類號(hào): G01N15/06;F17D5/00
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

本發(fā)明公開(kāi)了一種冰漿輸送管道防堵塞監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)及解除裝置，在高濃度冰漿管道輸送過(guò)程，當(dāng)冰粒子沿管道截面呈不均勻分布時(shí)，管道內(nèi)不同位置冰漿的導(dǎo)電率發(fā)生改變。利用電阻層析成像原理監(jiān)測(cè)高濃度冰漿管道輸冰粒子濃度分布，即可定量評(píng)估管道堵塞潛在風(fēng)險(xiǎn)并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)開(kāi)發(fā)解除裝置，同時(shí)監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)與解除裝置的適用性、精確性和魯棒性能夠得到有效保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冰漿輸送管道領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種冰漿輸送管道防堵塞監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)與解除裝置。

背景技術(shù)

暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑能耗比例高達(dá)40％以上，通過(guò)暖通空調(diào)技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)建筑節(jié)能已成為其低碳發(fā)展的關(guān)鍵。區(qū)域供冷作為一種先進(jìn)的集中空調(diào)解決方案，已在容積率、負(fù)荷密度及負(fù)荷率高的城市商務(wù)區(qū)廣泛應(yīng)用。為提升輸配管網(wǎng)冷量輸送效率，以高載能冰漿代替?zhèn)鹘y(tǒng)冷凍水、以相變?nèi)珶岽鏈夭铒@熱降溫用戶建筑已成為區(qū)域供冷技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)。雖然冰漿在區(qū)域供冷系統(tǒng)中應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)，但仍面臨諸多難題。其中之一，就是如何將冰漿攜帶的全熱冷量通過(guò)二次管網(wǎng)安全、高效地輸送至用戶建筑。然而，冰漿隸屬特殊的固液兩相流，冰粒子與載流體間密度差異使其在供冷管路內(nèi)呈現(xiàn)復(fù)雜的非均質(zhì)性流動(dòng)。特別是當(dāng)冰漿管道輸送速度較低時(shí)，高濃度冰漿中冰粒子向管道頂部聚集加劇而誘發(fā)管道堵塞。因此，以高濃度冰漿輸送管道為監(jiān)測(cè)對(duì)象，開(kāi)發(fā)防堵塞監(jiān)測(cè)方法與解除裝置，對(duì)優(yōu)化冰漿管道輸送、保證系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要工程價(jià)值。

目前，有關(guān)高濃度冰漿輸送管道防堵塞監(jiān)測(cè)方法研究已有部分文獻(xiàn)報(bào)道。其中，高速成像法、在線采樣法和超聲波測(cè)速法應(yīng)用最為廣泛。高速成像法是利用高速相機(jī)記錄冰漿管道輸送流型分布，根據(jù)冰粒子在管道頂部聚集圖像判斷管道是否存在堵塞。該方法對(duì)管材透明度有明確要求，同時(shí)難于得到定量的監(jiān)測(cè)結(jié)果，因此其工程適用性受到限制。在線采樣法是將采樣裝置插入輸送管道，測(cè)試管道內(nèi)不同位置冰粒子含量，進(jìn)而定量判斷管道內(nèi)是否存在因冰粒子聚集而導(dǎo)致的管道堵塞。該方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)冰漿輸送管道定量監(jiān)測(cè)，但是采樣探頭插入管道內(nèi)會(huì)對(duì)冰漿流動(dòng)產(chǎn)生一定擾流，因此其測(cè)試精度有待提高。超聲波測(cè)速法是利用多普勒超聲波測(cè)速儀測(cè)試冰漿管道輸送對(duì)應(yīng)的冰粒子速度分布，當(dāng)管道內(nèi)某位置冰粒子聚集時(shí)其對(duì)應(yīng)的速度分布曲線發(fā)生變形，根據(jù)速度分布曲線的變形情況判斷管道是否堵塞。該監(jiān)測(cè)方法為無(wú)擾監(jiān)測(cè)，但是對(duì)冰漿流動(dòng)的穩(wěn)定性要求較為嚴(yán)格，同時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)超聲波脈沖頻率變化響應(yīng)較為敏感，因此其魯棒性需改進(jìn)。此外，既有的監(jiān)測(cè)方法缺乏對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的反饋，即：根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定管道堵塞時(shí)的解除方案。由此可見(jiàn)，發(fā)展具有一定適用性、精確性和魯棒性的高濃度冰漿輸送管道防堵塞監(jiān)測(cè)方法與解除裝置至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N冰漿輸送管道防堵塞監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)與解除裝置，利用電阻層析成像原理監(jiān)測(cè)高濃度冰漿管道輸冰粒子濃度分布，即可定量評(píng)估管道堵塞潛在風(fēng)險(xiǎn)并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)開(kāi)發(fā)解除裝置，同時(shí)監(jiān)測(cè)方法、系統(tǒng)與解除裝置的適用性、精確性和魯棒性能夠得到有效保障。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)的技術(shù)方案為：一種冰漿輸送管道防堵塞監(jiān)測(cè)方法，具體包括如下步驟：

S1、敏感場(chǎng)激勵(lì)單元的激勵(lì)電流經(jīng)電極陣列加到被測(cè)管道內(nèi)的高濃度冰漿中，建立敏感場(chǎng)；依次測(cè)量敏感場(chǎng)的場(chǎng)域邊界上電極對(duì)之間被測(cè)電壓；

S2、信號(hào)測(cè)試與轉(zhuǎn)換單元將測(cè)得電壓輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電導(dǎo)率輸出信號(hào)；

S3、數(shù)據(jù)采集與處理單元將采集到的電導(dǎo)率輸出瞬時(shí)信號(hào)，完成相應(yīng)的解調(diào)、濾波處理，以獲得直接反應(yīng)物場(chǎng)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(cè)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(shí)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(guò)設(shè)定值，則通過(guò)解除裝置進(jìn)行處理。

進(jìn)一步的，信號(hào)測(cè)試與轉(zhuǎn)換單元將測(cè)得電壓輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電導(dǎo)率輸出信號(hào)，其轉(zhuǎn)換方法如公式(1)所示：

σ_s,n＝KI_n/U_n (1)