CN110194372B - 实时测量静电的装置、气力输送实验系统及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种实时测量静电的装置、气力输送实验系统及实验方法，该实时测量静电的装置包括测量管段，所述测量管段包括内管，所述内管的内腔构成输送颗粒的传输通道，所述内管的外壁上敷设薄膜单元，所述薄膜单元的外壁上敷设导电胶单元，所述导电胶单元的外壁上套设第一铜电极套，所述第一铜电极套的外壁上敷设绝缘胶单元，所述绝缘胶单元的外壁上套设第二铜电极套；所述内管、所述第一铜电极套和所述第二铜电极套呈同轴设置，所述第一铜电极套、所述绝缘胶单元和所述第二铜电极套构成导行系统。该发明能对气力输送过程中摩擦产生的感应电流进行实时在线测量，测量的精度高，提高了测量过程感应电流的稳定性。

Description

实时测量静电的装置、气力输送实验系统及实验方法

技术领域

本发明涉及气力输送技术领域，尤其涉及一种实时测量静电的装置、气力输送实验系统及实验方法。

背景技术

气力输送实验系统广泛应用于能源、化工、制药等行业，以及材料加工中颗粒物料的运输。在气力输送实验系统中，由于不同材料表面间的碰撞、摩擦，颗粒与系统管道壁面有获得静电电荷的趋势。系统组件上电荷积累伴随着电荷随时放电的危险，同时系统中静电的存在严重影响了颗粒物传输效率。因此，实时并精确地测量管道中静电量的大小尤为重要。已知的静电测量方法受多种环境条件的影响较大,测量结果的复现性较差,对这些测量仪表总的要求是输入阻抗要高,输入电容要小,测试连线必须对地,有很高的绝缘电阻。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种实时测量静电的装置、气力输送实验系统及实验方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时测量静电的装置、气力输送实验系统及实验方法，该发明能对气力输送过程中摩擦产生的感应电流进行实时在线测量，测量的精度高，提高了测量过程感应电流的稳定性。

本发明的目的是这样实现的，一种实时测量静电的装置，包括测量管段，所述测量管段的入口与气力输送实验系统中气固旋转阀的出口连通，所述测量管段电连接一静电仪，所述静电仪用于测量所述测量管段的感应电流，所述静电仪与一计算机电连接；所述测量管段的出口连通一与所述计算机电连接的法拉第杯，所述法拉第杯用于测量颗粒电荷；所述测量管段、所述静电仪和所述法拉第杯均接地处理；

所述测量管段包括内管，所述内管的内腔构成输送颗粒的传输通道，所述内管的外壁上敷设薄膜单元，所述薄膜单元的外壁上敷设导电胶单元，所述导电胶单元的外壁上套设第一铜电极套，所述第一铜电极套的外壁上敷设绝缘胶单元，所述绝缘胶单元的外壁上套设第二铜电极套；所述内管、所述第一铜电极套和所述第二铜电极套呈同轴设置，所述第一铜电极套、所述绝缘胶单元和所述第二铜电极套构成导行系统；

所述第一铜电极套上电连接第一导线，所述第一导线的另一端电连接所述静电仪的高电位；所述第二铜电极套上电连接第二导线，所述第二导线的另一端电连接所述静电仪的低电位；所述静电仪的低电位通过第三导线电连接接地插孔。

在本发明的一较佳实施方式中，所述内管为聚氯乙烯管，所述薄膜单元为能贴敷于所述聚氯乙烯管外壁上的聚乙烯薄膜。

在本发明的一较佳实施方式中，所述导电胶单元为镀银铜粉填充型导电胶。

本发明的目的还可以这样实现，一种气力输送实验系统，包括进料部和进气部，进料部用于填入输送颗粒，进料部和进气部均连接于气固旋转阀上，所述气固旋转阀的出口连接前述的实时测量静电的装置，所述实时测量静电的装置包括测量管段，所述测量管段的入口与所述气固旋转阀的出口连通，所述测量管段电连接静电仪；所述测量管段的出口连通法拉第杯，所述法拉第杯的出口与能收集输送颗粒的金属容器连通；所述进料部、所述测量管段、所述静电仪、所述法拉第杯和所述金属容器均接地处理。

在本发明的一较佳实施方式中，所述进料部包括接地处理的进料斗，所述进料斗的出口通过进给控制阀连通所述气固旋转阀。

在本发明的一较佳实施方式中，所述进料斗上连接设置电子称重器。

在本发明的一较佳实施方式中，所述进气部包括气流控制阀，所述气流控制阀的出口连通气流干燥器，所述气流干燥器的出口连通设置能监控空气流量的转子流量计，所述转子流量计的出口连通所述气固旋转阀。

本发明的目的还可以这样实现，一种前述的气力输送实验系统的实验方法，包括以下步骤：

步骤a、打开气流控制阀，压缩空气经气流干燥器干燥，转子流量计监控压缩空气的流量；

步骤b、当压缩空气的流速达设定流速值时，打开进料斗，通过电子称重器对输送颗粒进行控制；

步骤c、压缩空气和输送颗粒在气固旋转阀内混合形成气固两相流；

步骤d、气固两相流经过测量管段时，通过静电仪测量感应电流，并以设定的时间间隔将感应电流存储在计算机中；

步骤e、气固两相流经过测量管段后通过法拉第杯，法拉第杯测量颗粒电荷并将数值传递至计算机；

步骤f、输送颗粒汇集至金属容器。

由上所述，本发明提供的实时测量静电的装置、气力输送实验系统及实验方法具有如下有益效果：

本发明提供的实时测量静电的装置中，采用同轴线的原理对气力输送过程中的感应电流进行在线测量；测量管段呈环形覆盖包裹结构，由五层材料组成，各层材料之间紧紧相贴且表面光滑，大大减少了电磁波产生的感应电流回流对感应电流的测量精度的影响；根据同轴线的原理设置的第一铜电极套、绝缘胶单元和第二铜电极套构成导行系统；电磁场被限定在第一铜电极套和第二铜电极套之间，同轴线基本没有辐射损耗，几乎不受外界信号干扰；第一铜电极套和第二铜电极套都是连续导电的，使得在测量管段非常好的完成了感应电流的采集工作；第二铜电极套通过静电仪接地，起到了电磁屏蔽的作用，使整个装置抗干扰能力强，屏蔽性能好，内部也一直维持着稳定的电磁场，感应电流传输更加稳定，提高了测量精度；导电胶单元采用镀银铜粉填充型导电胶，提高稳定性；

本发明提供的气力输送实验系统采用了实时测量静电的装置，能对气力输送过程中摩擦产生的感应电流进行实时在线测量，测量的精度高，提高了测量过程感应电流的稳定性；

本发明提供的气力输送实验系统的实验方法，方法简单，气力输送过程中产生的感应电流测量的精度高。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明的气力输送实验系统的示意图。

图2：为本发明的测量管段的示意图。

图中：

100、气力输送实验系统；

1、实时测量静电的装置；

11、测量管段；

111、内管；112、薄膜单元；113、导电胶单元；114、第一铜电极套；115、绝缘胶单元；116、第二铜电极套；

12、静电仪；

13、计算机；

14、法拉第杯；

2、气固旋转阀；

3、进料部；31、进料斗；32、进给控制阀；33、电子称重器；

4、进气部；41、气流控制阀；42、气流干燥器；43、转子流量计；

5、金属容器。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明提供一种实时测量静电的装置1，包括测量管段11，测量管段11的入口与气力输送实验系统100中气固旋转阀2的出口连通，测量管段11电连接一静电仪12，静电仪12用于测量测量管段11的感应电流，静电仪12与一计算机13电连接；测量管段11的出口连通一与计算机13电连接的法拉第杯14，法拉第杯14用于测量颗粒电荷；测量管段11、静电仪12和法拉第杯14均接地处理；

如图2所示，测量管段11包括内管111，内管111的内腔构成输送颗粒的传输通道，内管111的外壁上敷设薄膜单元112，薄膜单元112的外壁上敷设导电胶单元113，导电胶单元113的外壁上套设第一铜电极套114，第一铜电极套114的外壁上敷设绝缘胶单元115，绝缘胶单元115的外壁上套设第二铜电极套116；在本发明的一具体实施例中，内管111壁厚5mm，薄膜单元112厚度为0.04mm；导电胶单元113厚度为0.07mm；第一铜电极套114的壁厚为0.10mm；绝缘胶单元115厚度为0.12mm；第二铜电极套116的壁厚为0.10mm。各层单元之间紧紧相贴并且表面光滑，大大减少了电磁波产生的感应电流回流对感应电流的测量精度的影响。

如图2所示，内管111、第一铜电极套114和第二铜电极套116呈同轴设置，第一铜电极套114、绝缘胶单元115和第二铜电极套116构成导行系统；电磁场被限定在第一铜电极套114和第二铜电极套116之间，同轴线基本没有辐射损耗，几乎不受外界信号干扰；第一铜电极套114和第二铜电极套116都是连续导电的，使得在测量管段11非常好的完成了感应电流的采集工作；第二铜电极套116通过静电仪12接地，起到了电磁屏蔽的作用，使整个装置抗干扰能力强，屏蔽性能好，内部也一直维持着稳定的电磁场，感应电流传输更加稳定，提高了测量精度。

第一铜电极套114上电连接第一导线，第一导线的另一端电连接静电仪12的高电位；第二铜电极套116上电连接第二导线，第二导线的另一端电连接静电仪12的低电位；静电仪12的低电位通过第三导线电连接接地插孔。

在本实施方式中，第一导线和第二导线分别焊接于第一铜电极套114和第二铜电极套116上，在焊接部位要先用砂纸打磨，然后用温水清洗，以免焊剂腐蚀氧化焊接处；清洗完后，进行烘干，然后再对焊接部位进行抗氧化处理，焊接部位在抗氧化剂MS0423中进行钝化保护处理，处理5分钟左右即可；将钝化后的焊接部位再用温水处理掉表面残留的药水，再进行烘干；往往工程实际中，焊接部位最容易被空气所氧化，从而导致增大测量误差甚至装置失灵，故进行抗氧化处理使装置保持更长的正常工作期限，并保证了测量的精度。

绝缘胶单元115隔绝第一铜电极套114和第二铜电极套116，并且保证两个电极(第一铜电极套114和第二铜电极套116)之间的距离始终如一。

本发明提供的实时测量静电的装置中，采用同轴线的原理对气力输送过程中的感应电流进行在线测量；测量管段呈环形覆盖包裹结构，由五层材料组成，各层材料之间紧紧相贴且表面光滑，大大减少了电磁波产生的感应电流回流对感应电流的测量精度的影响；根据同轴线的原理设置的第一铜电极套、绝缘胶单元和第二铜电极套构成导行系统；电磁场被限定在第一铜电极套和第二铜电极套之间，同轴线基本没有辐射损耗，几乎不受外界信号干扰；第一铜电极套和第二铜电极套都是连续导电的，使得在测量管段非常好的完成了感应电流的采集工作；第二铜电极套通过静电仪接地，起到了电磁屏蔽的作用，使整个装置抗干扰能力强，屏蔽性能好，内部也一直维持着稳定的电磁场，感应电流传输更加稳定，提高了测量精度。

进一步，内管111为聚氯乙烯(PVC)管，薄膜单元112为能贴敷于聚氯乙烯管外壁上的聚乙烯(PE)薄膜。

进一步，导电胶单元113为镀银铜粉填充型导电胶。相对金而言，银是最合适的导电填料，因为它价格便宜，电阻低，然而在直流电势条件下，银会发生向胶层表面电解迁移现象，但镀银的铜粉则不会发生这种状况，导电胶单元采用镀银铜粉填充型导电胶，提高稳定性。

如图1所示，本发明还提供一种气力输送实验系统100，包括进料部3和进气部4，进料部3用于填入输送颗粒，进料部3和进气部4均连接于气固旋转阀2上，气固旋转阀2的出口连接前述的实时测量静电的装置1，实时测量静电的装置1包括测量管段11，测量管段11的入口与气固旋转阀2的出口连通，测量管段11电连接静电仪12；测量管段11的出口连通法拉第杯14，法拉第杯14的出口与能收集输送颗粒的金属容器5连通；进料部3、测量管段11、静电仪12、法拉第杯14和金属容器5均接地处理。除了测量管段11的内管111采用聚氯乙烯(PVC)管，其他各部件之间的输送管均采用铜管构成。

本发明提供的气力输送实验系统采用了实时测量静电的装置，能对气力输送过程中摩擦产生的感应电流进行实时在线测量，测量的精度高，提高了测量过程感应电流的稳定性。

进一步，如图1所示，进料部3包括接地处理的进料斗31，进料斗31的出口通过进给控制阀32连通气固旋转阀2。

如图1所示，在本实施方式中，进料斗31上连接设置电子称重器33。

进一步，如图1所示，进气部4包括气流控制阀41，气流控制阀41的出口连通气流干燥器42，气流干燥器42的出口连通设置能监控空气流量的转子流量计43，转子流量计43的出口连通气固旋转阀2。

本发明还提供一种气力输送实验系统的实验方法，包括以下步骤：

步骤a、打开气流控制阀41，压缩空气经气流干燥器42干燥，转子流量计43监控压缩空气的流量；

步骤b、当压缩空气的流速(据流量计算转化)达设定流速值(在一具体实施例中，设定流速值为40m/s)时，打开进料斗31，通过电子称重器33对输送颗粒进行控制；

步骤c、压缩空气和输送颗粒在气固旋转阀2内混合形成气固两相流；

步骤d、气固两相流经过测量管段11时，通过静电仪12测量感应电流，并以设定的时间间隔(在一具体实施例中，时间间隔为0.1s)将感应电流存储在计算机13中；

步骤e、气固两相流经过测量管段11后通过法拉第杯14，法拉第杯14测量颗粒电荷并将数值传递至计算机；

步骤f、输送颗粒汇集至金属容器5，输送结束后接地放电。

本发明提供的气力输送实验系统的实验方法，方法简单，气力输送过程中产生的感应电流测量的精度高。

由上所述，本发明提供的实时测量静电的装置、气力输送实验系统及实验方法具有如下有益效果：

本发明提供的实时测量静电的装置中，采用同轴线的原理对气力输送过程中的感应电流进行在线测量；测量管段呈环形覆盖包裹结构，由五层材料组成，各层材料之间紧紧相贴且表面光滑，大大减少了电磁波产生的感应电流回流对感应电流的测量精度的影响；根据同轴线的原理设置的第一铜电极套、绝缘胶单元和第二铜电极套构成导行系统；电磁场被限定在第一铜电极套和第二铜电极套之间，同轴线基本没有辐射损耗，几乎不受外界信号干扰；第一铜电极套和第二铜电极套都是连续导电的，使得在测量管段非常好的完成了感应电流的采集工作；第二铜电极套通过静电仪接地，起到了电磁屏蔽的作用，使整个装置抗干扰能力强，屏蔽性能好，内部也一直维持着稳定的电磁场，感应电流传输更加稳定，提高了测量精度；导电胶单元采用镀银铜粉填充型导电胶，提高稳定性；

本发明提供的气力输送实验系统采用了实时测量静电的装置，能对气力输送过程中摩擦产生的感应电流进行实时在线测量，测量的精度高，提高了测量过程感应电流的稳定性；

本发明提供的气力输送实验系统的实验方法，方法简单，气力输送过程中产生的感应电流测量的精度高。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种气力输送实验系统，其特征在于，包括进料部和进气部，进料部用于填入输送颗粒，进料部和进气部均连接于气固旋转阀上，所述气固旋转阀的出口连接实时测量静电的装置，所述实时测量静电的装置包括测量管段，所述测量管段的入口与所述气固旋转阀的出口连通，所述测量管段电连接静电仪；所述静电仪用于测量所述测量管段的感应电流，所述静电仪与一计算机电连接；所述测量管段的出口连通一与所述计算机电连接的法拉第杯，所述法拉第杯用于测量颗粒电荷；所述法拉第杯的出口与能收集输送颗粒的金属容器连通；所述进料部、所述测量管段、所述静电仪、所述法拉第杯和所述金属容器均接地处理；

所述测量管段包括内管，所述内管的内腔构成输送颗粒的传输通道，所述内管的外壁上敷设薄膜单元，所述薄膜单元的外壁上敷设导电胶单元，所述导电胶单元的外壁上套设第一铜电极套，所述第一铜电极套的外壁上敷设绝缘胶单元，所述绝缘胶单元的外壁上套设第二铜电极套；所述内管、所述第一铜电极套和所述第二铜电极套呈同轴设置，所述第一铜电极套、所述绝缘胶单元和所述第二铜电极套构成导行系统；

所述第一铜电极套上电连接第一导线，所述第一导线的另一端电连接所述静电仪的高电位；所述第二铜电极套上电连接第二导线，所述第二导线的另一端电连接所述静电仪的低电位；所述静电仪的低电位通过第三导线电连接接地插孔；

所述内管为聚氯乙烯管，所述薄膜单元为能贴敷于所述聚氯乙烯管外壁上的聚乙烯薄膜；

所述导电胶单元为镀银铜粉填充型导电胶；

所述进料部包括接地处理的进料斗，所述进料斗的出口通过进给控制阀连通所述气固旋转阀；

所述进料斗上连接设置电子称重器；

所述进气部包括气流控制阀，所述气流控制阀的出口连通气流干燥器，所述气流干燥器的出口连通设置能监控空气流量的转子流量计，所述转子流量计的出口连通所述气固旋转阀。

2.一种如权利要求1所述的气力输送实验系统的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、打开气流控制阀，压缩空气经气流干燥器干燥，转子流量计监控压缩空气的流量；

步骤b、当压缩空气的流速达设定流速值时，打开进料斗，通过电子称重器对输送颗粒进行控制；

步骤c、压缩空气和输送颗粒在气固旋转阀内混合形成气固两相流；

步骤d、气固两相流经过测量管段时，通过静电仪测量感应电流，并以设定的时间间隔将感应电流存储在计算机中；

步骤e、气固两相流经过测量管段后通过法拉第杯，法拉第杯测量颗粒电荷并将数值传递至计算机；

步骤f、输送颗粒汇集至金属容器。