[发明专利]一种基于静电信号近似熵的最小压降速度判定方法

说明书

本发明提供一种基于静电信号近似熵的最小压降速度判定方法，用于测量水平管道内气固两相流的最小压降速度，四电极静电传感器包括固定于水平管道内部的4个弧形电极，以1‑4的数字标记，依次固定于管道截面圆周上侧、右侧、下侧和左侧，判定方法如下：在不同固相质量流量条件下，采集不同表观气速对应的四个电极的静电信号，利用小波变换对静电信号进行滤波处理，滤除高频噪声信号；对于经过滤波处理的四个电极的静电信号，分别计算各自的近似熵值，1～4号电极分别对应近似熵值E₁，E₂，E₃和E₄；对1，2和4号三个电极对应的近似熵值求平均E_mean；计算E_mean与3号电极对应的近似熵值E₃的相对差值，其最大时对应的表观气速为最小压降速度。

技术领域

本发明属于气固两相流检测技术领域，特别涉及一种水平管道气力输送最小压降速度判定方法。

背景技术

气力输送在工业领域和生活领域得到越来越多的应用。最小压降速度是气力输送系统设计中的一个关键参数，是维持输送稳定性的最小边界条件[1]。由于管道内部伴随着颗粒-气体、颗粒-颗粒以及颗粒-管壁间的相互作用，使得气力输送过程是一个十分复杂的湍流过程[2]。现有的模型[3-5]都是基于经验公式得出的，这些模型仅仅适用于研究者自己的实验数据，并不具有移植性。此外，管道内的压力信号是随时间变化的，而当前的模型都是基于静态压降值。

通过分析最小压降速度附近不同流型所具有的不同特性可以间接判定最小压降速度。Hui Li运用小波多分辨率分析方法研究发现，悬浮态时较大的均方根出现在信号高频部分，而非悬浮态时较大的均方根出现在信号的低频部分[6]。Klinzing运用能量谱方法对压力信号进行分析，得出悬浮流时压力信号具有很高的频率和较低的幅值，而层流时主要的频率出现在0Hz附近并具有很大的幅值[7]。这些方法为最小压降速度的准确判定提供了可能，但是压力波动信号主要体现了取压部位管道的整体状态，对于水平管道，由于重力作用，在最小压降速度附近不同的流型条件，会在管道截面不同区域产生不同流动状态，它们的关系特征可能为最小压降速度的确定提供更加可靠的依据。

非侵入式静电传感器具有结构简单、灵敏度高的优点，被广泛应用于气固两相流的检测中[8-10]。如何处理和分析静电信号，并有效地判定气固两相流最小压降速度，给静电检测提出了新的挑战。

参考文献

[1]Jama G A,Klinzing G E,Rizk F.An investigation of the prevailingflow patterns and pressure fluctuation near the pressure minimum and unstableconveying zone of pneumatic transport systems[J].Powder Technology,2000,112(1/2):87-93.

[2]Herbreteau C,Bouard R.Experimental study of parameters whichinfluence the energy minimum in horizontal gas—solid conveying[J].PowderTechnology,2000,112(3):213-220.

[3]R.D.Marcus,L.S.Leung,G.E.Klinzing,et al.Pneumatic Conveying ofSolids:A Theoretical and Practical Approach[J].Drying Technology,1993,11(4):859-860.