基于静电方法的气固两相流流速测量系统研究

摘要

气固两相流广泛存在于各种工业生产过程中,其流动参数的在线测量对于工业生产意义重大。气固两相流的流动参数中,固体颗粒的速度是最重要也是人们最关心的参数之一。气固两相流测量非常困难,多种因素对测量造成了不同程度的影响。静电传感器由于具有灵敏度高、结构简单等特点,有着广大的发展前景。
　　本文设计了一套静电相关在线测量系统,用于在线实时的对气固两相流固体颗粒速度进行测量。主要工作包括以下几方面:
　　1.设计了用于静电信号测量的电荷放大电路。该电路基于静电传感器的电荷源模型,使用静电级精密运算放大器 OPA129UB完成电荷到电压的转换及放大。后续的滤波及信号放大部分则保证信号具有较高的信噪比。该电路可以精确不失真的测量静电传感器的感应电荷量,并具有一定的抗干扰能力。
　　2.使用数字信号控制器dsPIC33FJ256GP710设计了嵌入式相关器,嵌入式相关器可以完成静电信号采集、相关速度计算和与上位机通信等功能。静电传感器、静电信号测量电路和嵌入式相关器共同组成了静电相关在线测量系统。
　　3.在带式静电感应实验装置和气固两相流实验装置上对静电相关在线测量系统进行了实验研究,检验了静电相关在线测量系统测量气固两相流流速的准确性、实时性与重复性,以及测量系统本身的可靠性和抗干扰能力。
　　4.在天津华能杨柳青热电有限责任公司使用大口径环形弧形多电极静电传感器进行了燃煤锅炉送粉管煤粉速度测量实验,采集了传感器各个电极的静电信号,实现了对燃煤锅炉送粉管中煤粉速度的测量。

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第一章绪论

1.1 气固两相流测量的背景和意义

1.2 基于静电方法测量气固两相流流速的研究现状

1.3 本论文的主要研究内容

1.4 本论文的组织结构

第二章静电方法测量气固两相流流速的原理

2.1 静电传感器的工作原理

2.2 相关测速原理

2.3 相关算法

第三章静电相关在线测量系统设计

3.1 静电传感器设计

3.2 静电信号测量电路设计

3.3 嵌入式相关器硬件设计

3.4 嵌入式相关器软件设计

第四章静电相关在线测量系统实验研究

4.1 带式静电感应实验装置实验

4.2 气固两相流实验装置实验

4.3 电厂燃煤锅炉送粉管煤粉速度测量实验

第五章总结与展望

5.1 本文的工作总结

5.2 课题的研究展望

参考文献

致谢