專利名稱：氣固兩相管流靜電測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種管流靜電測量裝置，尤其是涉及一種氣固兩相管流靜電測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
靜電現(xiàn)象在自然界和日常生活廣泛存在。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，靜電現(xiàn)象也大量存在，直接影響正常的工作，甚至帶來危險(xiǎn)和事故。例如在氣固兩相管流輸送中，非金屬絕緣材料具有耐腐蝕、壽命長、清潔等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用在食品、化工、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域。由于顆粒和管壁材料的不同，顆粒與管壁碰撞后就會產(chǎn)生靜電。因?yàn)楣艿啦牧蠟榉墙饘伲栽陬w粒和管壁不斷碰撞中，靜電電荷將在管壁壁面積累，一方面可能導(dǎo)致大量顆粒吸附在管壁造成流動性變差；另一方面，大量電荷可能導(dǎo)致管道局部放電產(chǎn)生電火花而點(diǎn)燃危險(xiǎn)場所中的爆炸性氣體/易燃性顆粒(紡織纖維)/氣固混合物，發(fā)生爆炸、火災(zāi)等重大事故。因此，對靜電的研究和防護(hù)一直是工業(yè)界面臨的重要課題。氣固兩相管流在實(shí)際生產(chǎn)中涉及比較復(fù)雜的工作環(huán)境，對精確測量某局部靜電造成很大困難。一方面是因?yàn)楣艿纼?nèi)帶電顆粒以及破碎小顆粒(或粉塵)，使管道內(nèi)流動體系充滿靜電；另一方面，非金屬管道管壁上可以累積靜電電荷。由于靜電感應(yīng)的特殊性以及信號的微弱性(lOe-7)，上述因素對精確測量管道局部靜電造成很大困難。目前，靜電的測量方法有很多，但往往忽視了外界環(huán)境以及被測部位周圍因素對靜電測量精度的影響。由于被測靜電信號很低，測量結(jié)果很容易受干擾。因此，發(fā)明一種簡單而且高精度測量氣固兩相管流的靜電方法顯得尤其重要。中國專利CN 201662597U公開一種流體管道靜電測量裝置，包括庫侖計(jì)、靜電場儀、介質(zhì)輸送管道模擬系統(tǒng)，介質(zhì)輸送管道模擬系統(tǒng)包括五個截止閥、氣動隔膜泵、兩個介質(zhì)罐、被測管路和介質(zhì)，兩個截止閥一端并聯(lián)在氣動隔膜泵一端，另兩個截止閥并聯(lián)在氣動隔膜泵的另一端；兩個截止閥的另一端并聯(lián)在第一介質(zhì)罐的一端，另兩個截止閥的另一端并聯(lián)在被測管路的一端；被測管路的另一端與第二介質(zhì)罐的一端相連，其另一端與第一介質(zhì)罐的另一端相連，第五截止閥串聯(lián)在兩個介質(zhì)罐之間，庫侖計(jì)、靜電場儀與被測管路為感應(yīng)信號連接。中國專利CN201796091U公開一種用于氣固兩相流靜電信號收集測量的靜電感應(yīng)裝置。包括探針、絕緣部件、外殼、連桿、接線盒、外部電線和電線；探針、連桿與外部電線依次連接并設(shè)置在外殼和接線盒組成的腔體內(nèi)，探針的一端伸出外殼；探針、連桿、外部電線通過絕緣部件與外殼、接線盒絕緣；接線盒通過電線接地。王芳等(王芳，王靖岱，陽永榮.動態(tài)粉體靜電測量技術(shù)的研究進(jìn)展.化工自動化及儀表，2008，35 :1-6)報(bào)道了有關(guān)動態(tài)粉體靜電測量技術(shù)的研究進(jìn)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非破壞性氣固兩相管流靜電測量裝置及測量方法。
所述氣固兩相管流靜電測量裝置從內(nèi)至外依次設(shè)有內(nèi)屏蔽金屬層、第I絕緣層、 金屬層、第2絕緣層和外屏蔽金屬層；所述內(nèi)屏蔽金屬層上設(shè)有電極，所述電極由導(dǎo)線引出并接地；所述金屬層上設(shè)有測量電極，所述測量電極外接靜電測量儀；所述外屏蔽金屬層通過導(dǎo)線與地連接；測量時，所述內(nèi)屏蔽金屬層緊貼在被測管道的外壁。所述內(nèi)屏蔽金屬層的口徑可為O. 005 4m。被測管道可為各類金屬管道和絕緣管道,所述被測管道的長度可為O. 05 lm。所述氣固兩相管流靜電測量方法采用所述氣固兩相管流靜電測量裝置，包括以下步驟I)將被測管道插入所述氣固兩相管流靜電測量裝置的內(nèi)屏蔽金屬層中，所述內(nèi)屏蔽金屬層緊貼在被測管道的外壁；2)開啟電腦和靜電測量儀，進(jìn)入電腦中控制靜電測量儀的程序窗口，啟動靜電測量儀的數(shù)據(jù)記錄程序；3)開啟氣固兩相管流靜電測量裝置，在氣力輸送下顆粒在被測管道中運(yùn)動，通過氣固兩相管流靜電測量裝置測量顆粒碰撞管道壁面產(chǎn)生的靜電；4)靜電測量結(jié)束，關(guān)閉氣固兩相管流靜電測量裝置，停止氣力輸送，關(guān)閉電腦測量的控制窗口，最后關(guān)閉靜電測量儀，完成測量過程。與現(xiàn)有的氣固兩相管流靜電測量裝置及測量方法相比，本發(fā)明充分降低外界環(huán)境對測量的影響，保障測量的精確性；其次，測量方式簡化，將靜電所有指標(biāo)(感應(yīng)電流、感應(yīng)電壓、感應(yīng)電量)通過同一儀器進(jìn)行測量，降低不同測量方式及儀表間相互干擾帶來的測
量誤差。


圖I為氣固兩相管流靜電測量裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為管道內(nèi)靜電測量感應(yīng)電流。在圖2中,橫坐標(biāo)為時間T(S),縱坐標(biāo)為感應(yīng)電流I㈧。圖3為管道內(nèi)靜電測量平均電流。在圖3中，橫坐標(biāo)為時間T(S)，縱坐標(biāo)為平均電流 Im (A) ο
具體實(shí)施例方式參見圖1，所述氣固兩相管流靜電測量裝置實(shí)施例從內(nèi)至外依次設(shè)有內(nèi)屏蔽金屬層2、第I絕緣層3、金屬層4、第2絕緣層5和外屏蔽金屬層6 ;所述內(nèi)屏蔽金屬層2上設(shè)有電極，所述電極由導(dǎo)線引出并接地；所述金屬層4上設(shè)有測量電極，所述測量電極外接靜電測量儀；所述外屏蔽金屬層6通過導(dǎo)線與地連接；測量時，所述內(nèi)屏蔽金屬層2緊貼在被測管道I的外壁。所述內(nèi)屏蔽金屬層2的口徑可為O. 005 4m。被測管道可為各類金屬管道和絕緣管道，所述被測管道的長度可為O. 05 lm。在所述氣固兩相管流靜電測量裝置中，內(nèi)屏蔽金屬層2、金屬層4和外屏蔽金屬層 6均為金屬層；第I絕緣層3和第2絕緣層5以及被測管道I均為絕緣層。如采用測量精度較高(電流、電阻以及電容都達(dá)到10e_18)的儀器，如日本Advantest R8252可不需要放大器就可以獲得精確信號。測量儀器通過特殊的數(shù)據(jù)電纜和電腦相連，電腦有相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)，最終電腦能自動控制儀器的運(yùn)行。使用時，首先需要對實(shí)驗(yàn)使用顆粒和系統(tǒng)進(jìn)行放電處理(24h以上)；其次，在測量靜電之前，需對測量環(huán)境的溫度、濕度、管道表面粗糙度、顆粒和管道材料等進(jìn)行測量確定； 此外，為了避免濕度對靜電的影響，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中采用干燥劑確保管道內(nèi)多相流的干燥度保持恒定。測量時，首先，將被測管道插入所述氣固兩相管流靜電測量裝置的內(nèi)屏蔽金屬層中，所述內(nèi)屏蔽金屬層緊貼在被測管道的外壁；其次，開啟電腦和靜電測量儀，進(jìn)入電腦中控制靜電測量儀的程序窗口，啟動靜電測量儀的數(shù)據(jù)記錄程序；第三，開啟氣固兩相管流靜電測量裝置，在氣力輸送下顆粒在被測管道中運(yùn)動，通過氣固兩相管流靜電測量裝置測量顆粒碰撞管道壁面產(chǎn)生的靜電；最后，靜電測量結(jié)束，關(guān)閉氣固兩相管流靜電測量裝置，停止氣力輸送，關(guān)閉電腦測量的控制窗口，最后關(guān)閉靜電測量儀，完成測量過程。所述氣固兩相管流靜電測量裝置可獲得封閉管道內(nèi)帶電粒子及管道壁附帶電荷所產(chǎn)生的感應(yīng)信號。測量中使用儀表直接測量信號出現(xiàn)正負(fù)波動的情況(參見圖2)，對測量所得信號在一段時間內(nèi)進(jìn)行積分(見公式(I))，會得到單極信號結(jié)果(參見圖3)。式⑴中，I是儀表測到的感應(yīng)電流，T是積分時間。
權(quán)利要求
1.氣固兩相管流靜電測量裝置，其特征在于從內(nèi)至外依次設(shè)有內(nèi)屏蔽金屬層、第I絕緣層、金屬層、第2絕緣層和外屏蔽金屬層；所述內(nèi)屏蔽金屬層上設(shè)有電極，所述電極由導(dǎo)線引出并接地；所述金屬層上設(shè)有測量電極，所述測量電極外接靜電測量儀；所述外屏蔽金屬層通過導(dǎo)線與地連接；測量時，所述內(nèi)屏蔽金屬層緊貼在被測管道的外壁。
2.如權(quán)利要求I所述的氣固兩相管流靜電測量裝置，其特征在于所述內(nèi)屏蔽金屬層的口徑為0. 005 4m。
3.氣固兩相管流靜電測量方法，其特征在于采用如權(quán)利要求I或2所述氣固兩相管流靜電測量裝置，所述測量方法包括以下步驟1)將被測管道插入所述氣固兩相管流靜電測量裝置的內(nèi)屏蔽金屬層中，所述內(nèi)屏蔽金屬層緊貼在被測管道的外壁；2)開啟電腦和靜電測量儀，進(jìn)入電腦中控制靜電測量儀的程序窗口，啟動靜電測量儀的數(shù)據(jù)記錄程序；3)開啟氣固兩相管流靜電測量裝置，在氣力輸送下顆粒在被測管道中運(yùn)動，通過氣固兩相管流靜電測量裝置測量顆粒碰撞管道壁面產(chǎn)生的靜電；4)靜電測量結(jié)束，關(guān)閉氣固兩相管流靜電測量裝置，停止氣力輸送，關(guān)閉電腦測量的控制窗口，最后關(guān)閉靜電測量儀，完成測量過程。
全文摘要
氣固兩相管流靜電測量裝置及測量方法，涉及到一種管流靜電測量裝置。測量裝置從內(nèi)至外依次設(shè)有內(nèi)屏蔽金屬層、第1絕緣層、金屬層、第2絕緣層和外屏蔽金屬層；內(nèi)屏蔽金屬層上設(shè)有電極并接地；金屬層上設(shè)有測量電極，測量電極外接靜電測量儀；外屏蔽金屬層與地連接。將被測管道插入內(nèi)屏蔽金屬層中，內(nèi)屏蔽金屬層緊貼在被測管道外壁；開啟電腦和靜電測量儀，進(jìn)入電腦中控制靜電測量儀的程序窗口，啟動靜電測量儀的數(shù)據(jù)記錄程序；開啟氣固兩相管流靜電測量裝置，在氣力輸送下顆粒在被測管道中運(yùn)動，測量顆粒碰撞管道壁面產(chǎn)生的靜電；測量結(jié)束關(guān)閉氣固兩相管流靜電測量裝置，停止氣力輸送，關(guān)閉電腦測量的控制窗口，關(guān)閉靜電測量儀，完成測量過程。
文檔編號G01R5/28GK102590643SQ201210059280
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者姚軍, 李寧 申請人:廈門大學(xué)