专利名称：气固两相管流静电测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及到一种管流静电测量装置，尤其是涉及一种气固两相管流静电测量装置及测量方法。
背景技术：
静电现象在自然界和日常生活广泛存在。在实际工业生产中，静电现象也大量存在，直接影响正常的工作，甚至带来危险和事故。例如在气固两相管流输送中，非金属绝缘材料具有耐腐蚀、寿命长、清洁等优点而被广泛运用在食品、化工、医药、能源等领域。由于颗粒和管壁材料的不同，颗粒与管壁碰撞后就会产生静电。因为管道材料为非金属，所以在颗粒和管壁不断碰撞中，静电电荷将在管壁壁面积累，一方面可能导致大量颗粒吸附在管壁造成流动性变差；另一方面，大量电荷可能导致管道局部放电产生电火花而点燃危险场所中的爆炸性气体/易燃性颗粒(纺织纤维)/气固混合物，发生爆炸、火灾等重大事故。因此，对静电的研究和防护一直是工业界面临的重要课题。气固两相管流在实际生产中涉及比较复杂的工作环境，对精确测量某局部静电造成很大困难。一方面是因为管道内带电颗粒以及破碎小颗粒(或粉尘)，使管道内流动体系充满静电；另一方面，非金属管道管壁上可以累积静电电荷。由于静电感应的特殊性以及信号的微弱性(lOe-7)，上述因素对精确测量管道局部静电造成很大困难。目前，静电的测量方法有很多，但往往忽视了外界环境以及被测部位周围因素对静电测量精度的影响。由于被测静电信号很低，测量结果很容易受干扰。因此，发明一种简单而且高精度测量气固两相管流的静电方法显得尤其重要。中国专利CN 201662597U公开一种流体管道静电测量装置，包括库仑计、静电场仪、介质输送管道模拟系统，介质输送管道模拟系统包括五个截止阀、气动隔膜泵、两个介质罐、被测管路和介质，两个截止阀一端并联在气动隔膜泵一端，另两个截止阀并联在气动隔膜泵的另一端；两个截止阀的另一端并联在第一介质罐的一端，另两个截止阀的另一端并联在被测管路的一端；被测管路的另一端与第二介质罐的一端相连，其另一端与第一介质罐的另一端相连，第五截止阀串联在两个介质罐之间，库仑计、静电场仪与被测管路为感应信号连接。中国专利CN201796091U公开一种用于气固两相流静电信号收集测量的静电感应装置。包括探针、绝缘部件、外壳、连杆、接线盒、外部电线和电线；探针、连杆与外部电线依次连接并设置在外壳和接线盒组成的腔体内，探针的一端伸出外壳；探针、连杆、外部电线通过绝缘部件与外壳、接线盒绝缘；接线盒通过电线接地。王芳等(王芳，王靖岱，阳永荣.动态粉体静电测量技术的研究进展.化工自动化及仪表，2008，35 :1-6)报道了有关动态粉体静电测量技术的研究进展。
发明内容
本发明的目的是提供一种非破坏性气固两相管流静电测量装置及测量方法。
所述气固两相管流静电测量装置从内至外依次设有内屏蔽金属层、第I绝缘层、 金属层、第2绝缘层和外屏蔽金属层；所述内屏蔽金属层上设有电极，所述电极由导线引出并接地；所述金属层上设有测量电极，所述测量电极外接静电测量仪；所述外屏蔽金属层通过导线与地连接；测量时，所述内屏蔽金属层紧贴在被测管道的外壁。所述内屏蔽金属层的口径可为O. 005 4m。被测管道可为各类金属管道和绝缘管道,所述被测管道的长度可为O. 05 lm。所述气固两相管流静电测量方法采用所述气固两相管流静电测量装置，包括以下步骤I)将被测管道插入所述气固两相管流静电测量装置的内屏蔽金属层中，所述内屏蔽金属层紧贴在被测管道的外壁；2)开启电脑和静电测量仪，进入电脑中控制静电测量仪的程序窗口，启动静电测量仪的数据记录程序；3)开启气固两相管流静电测量装置，在气力输送下颗粒在被测管道中运动，通过气固两相管流静电测量装置测量颗粒碰撞管道壁面产生的静电；4)静电测量结束，关闭气固两相管流静电测量装置，停止气力输送，关闭电脑测量的控制窗口，最后关闭静电测量仪，完成测量过程。与现有的气固两相管流静电测量装置及测量方法相比，本发明充分降低外界环境对测量的影响，保障测量的精确性；其次，测量方式简化，将静电所有指标(感应电流、感应电压、感应电量)通过同一仪器进行测量，降低不同测量方式及仪表间相互干扰带来的测
量误差。
图I为气固两相管流静电测量装置的结构组成示意图。图2为管道内静电测量感应电流。在图2中,横坐标为时间T(S),纵坐标为感应电流I㈧。图3为管道内静电测量平均电流。在图3中，横坐标为时间T(S)，纵坐标为平均电流 Im (A) ο
具体实施例方式参见图1，所述气固两相管流静电测量装置实施例从内至外依次设有内屏蔽金属层2、第I绝缘层3、金属层4、第2绝缘层5和外屏蔽金属层6 ;所述内屏蔽金属层2上设有电极，所述电极由导线引出并接地；所述金属层4上设有测量电极，所述测量电极外接静电测量仪；所述外屏蔽金属层6通过导线与地连接；测量时，所述内屏蔽金属层2紧贴在被测管道I的外壁。所述内屏蔽金属层2的口径可为O. 005 4m。被测管道可为各类金属管道和绝缘管道，所述被测管道的长度可为O. 05 lm。在所述气固两相管流静电测量装置中，内屏蔽金属层2、金属层4和外屏蔽金属层 6均为金属层；第I绝缘层3和第2绝缘层5以及被测管道I均为绝缘层。如采用测量精度较高(电流、电阻以及电容都达到10e_18)的仪器，如日本Advantest R8252可不需要放大器就可以获得精确信号。测量仪器通过特殊的数据电缆和电脑相连，电脑有相应的数据采集软件系统，最终电脑能自动控制仪器的运行。使用时，首先需要对实验使用颗粒和系统进行放电处理(24h以上)；其次，在测量静电之前，需对测量环境的温度、湿度、管道表面粗糙度、颗粒和管道材料等进行测量确定； 此外，为了避免湿度对静电的影响，在实验系统中采用干燥剂确保管道内多相流的干燥度保持恒定。测量时，首先，将被测管道插入所述气固两相管流静电测量装置的内屏蔽金属层中，所述内屏蔽金属层紧贴在被测管道的外壁；其次，开启电脑和静电测量仪，进入电脑中控制静电测量仪的程序窗口，启动静电测量仪的数据记录程序；第三，开启气固两相管流静电测量装置，在气力输送下颗粒在被测管道中运动，通过气固两相管流静电测量装置测量颗粒碰撞管道壁面产生的静电；最后，静电测量结束，关闭气固两相管流静电测量装置，停止气力输送，关闭电脑测量的控制窗口，最后关闭静电测量仪，完成测量过程。所述气固两相管流静电测量装置可获得封闭管道内带电粒子及管道壁附带电荷所产生的感应信号。测量中使用仪表直接测量信号出现正负波动的情况(参见图2)，对测量所得信号在一段时间内进行积分(见公式(I))，会得到单极信号结果(参见图3)。式⑴中，I是仪表测到的感应电流，T是积分时间。
权利要求
1.气固两相管流静电测量装置，其特征在于从内至外依次设有内屏蔽金属层、第I绝缘层、金属层、第2绝缘层和外屏蔽金属层；所述内屏蔽金属层上设有电极，所述电极由导线引出并接地；所述金属层上设有测量电极，所述测量电极外接静电测量仪；所述外屏蔽金属层通过导线与地连接；测量时，所述内屏蔽金属层紧贴在被测管道的外壁。
2.如权利要求I所述的气固两相管流静电测量装置，其特征在于所述内屏蔽金属层的口径为0. 005 4m。
3.气固两相管流静电测量方法，其特征在于采用如权利要求I或2所述气固两相管流静电测量装置，所述测量方法包括以下步骤1)将被测管道插入所述气固两相管流静电测量装置的内屏蔽金属层中，所述内屏蔽金属层紧贴在被测管道的外壁；2)开启电脑和静电测量仪，进入电脑中控制静电测量仪的程序窗口，启动静电测量仪的数据记录程序；3)开启气固两相管流静电测量装置，在气力输送下颗粒在被测管道中运动，通过气固两相管流静电测量装置测量颗粒碰撞管道壁面产生的静电；4)静电测量结束，关闭气固两相管流静电测量装置，停止气力输送，关闭电脑测量的控制窗口，最后关闭静电测量仪，完成测量过程。
全文摘要
气固两相管流静电测量装置及测量方法，涉及到一种管流静电测量装置。测量装置从内至外依次设有内屏蔽金属层、第1绝缘层、金属层、第2绝缘层和外屏蔽金属层；内屏蔽金属层上设有电极并接地；金属层上设有测量电极，测量电极外接静电测量仪；外屏蔽金属层与地连接。将被测管道插入内屏蔽金属层中，内屏蔽金属层紧贴在被测管道外壁；开启电脑和静电测量仪，进入电脑中控制静电测量仪的程序窗口，启动静电测量仪的数据记录程序；开启气固两相管流静电测量装置，在气力输送下颗粒在被测管道中运动，测量颗粒碰撞管道壁面产生的静电；测量结束关闭气固两相管流静电测量装置，停止气力输送，关闭电脑测量的控制窗口，关闭静电测量仪，完成测量过程。
文档编号G01R5/28GK102590643SQ201210059280
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者姚军, 李宁 申请人:厦门大学