静电互相关法测速系统设计文献综述

 2020-04-03 01:04

文 献 综 述

一、静电互相关法测速的意义

管道的用途很广泛,主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。随着现代工业的发展,对过程参数的检测及控制要求越来越高,封闭管道内的流体流动参数的准确测量对于许多生产部门包括能源、化工、环境、气象、冶金、食品等都有着重要的现实意义。而对流体速度的测量既是其中的一个方面。因此为了使输送过程达到安全、高效和经济运行的要求,需准确测量各管道中流体的流量。[1]

采用静电传感器对气力输送管道中粉尘的质量流量进行在线测量,是一种极具前景的测量方法,具有很高的研究与应用价值,其测量原理[14]是利用气力输送过程中粉尘颗粒产生静电电荷的机理,通过信号采集系统对静电信号进行转换和处理。

二、静电互相关法测速的原理

对于封闭管道内的流动,在不考虑流体内部存在的黏性阻力和管壁对流体的摩擦作用,则可简单认为管道截面上各处的流体流速相同,称该流体为凝固流动模型。沿管道轴向相距一定距离处设置两个完全相同的电荷传感器,把截面上流体的流动噪声转换为电信号[2]。

互相关静电传感器结构示意图如图1所示,在绝缘管道的外壁距离为L的上、下游两处分别固定宽度为b的金属环作为静电传感器,这种环状静电传感器安装方便,加工简单。上、下游两路的输出信号经过互相关运算即得到延迟时间τ。静电互相关原理:[4]

测量得到的随机信号是平稳遍历的[5],因此计算得到的最大延迟时间就是经过上、下游传感器所经历的渡越时间。这样,利用式(2)就可以得到气/固两相流的平均流速。上、下游传感器间距离为

在相关分析计算中[6]根据互相关原理,通过分析式(1)可以认识到信号x(t)和y(t τ)相似度决定了延迟时间τ的测量精度,上、下游信号越相似,延迟时间τ的测量精度就越高,进而得到较精准的测量速度Vm。然而,在实际测量气/固两相流流速的过程中,信号x(t)和y(t τ)受多种因素影响,而且延迟时间τ的计算对测量精度也会产生一定的影响。

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