基于静电传感的稀相气固两相流速度和浓度检测机理研究

本项目对基于静电传感的稀相气固两相流速度和浓度检测机理进行了研究。为了研究静电感应传感器的敏感场与被测流体流场之间相互作用机理，本项目建立了动静态三维有限元仿真模型和稀相气固两相流CFD仿真模型。本项目基于Hilbert-Huang变换算法分析了不同宽度环形电极所得静电信号的特性，并综合考虑特征量与固相浓度变化的相关系数和不同输送气流量下特征量的线性性能，得出从2mm和10mm电极得到的静电信号中提取的内禀模态函数3的能量可以作为表征固相浓度变化的特征量。并且还利用不同宽度环形静电传感器分析了灵敏度分布和速度分布对静电相关测速结果的影响，得出相关速度是受上下游电极灵敏度分布共同影响的结论，并且随着固相浓度的增大，固体颗粒平均速度与相关速度的比值会逐渐减小。本项目还使用含有环形电极和弧形电极的多电极静电传感器和双截面电容层析成像系统对三床循环流化床上升段和下降段中的固体颗粒的流动特性进行了研究。通过对静电传感器和双截面ECT传感器的综合使用，可以监测不同运行条件时三床循环流化床的流动状态，并且通过测量不同运行条件时上升段和下降段固体颗粒的速度分布和浓度分布，可以为接下来优化三床循环流化床内的煤气化过程提供依据。本项目还在天津华能杨柳青热电有限责任公司的燃煤机组上进行了实验。通过测量结果可以看出，2号送粉管中的煤粉速度明显高于3号送粉管中的煤粉速度。2号和3号送粉管两个静电传感器测得的煤粉速度可作为重要的锅炉运行参数供热电公司的燃煤机组运行工程师参考，从而为提高燃煤机组运行效率、指导生产起到积极的作用。