实现燃煤锅炉气力输粉管道内粉体燃料流动状态快速检测与精细化表征,是提升火力发电灵活性、保障火电机组安全运行的关键性技术,然而针对流动状态复杂的方形截面气力输粉管道内粉体颗粒的流动检测研究相对较少。本文设计一种由分布式条形电极组成的静电传感器阵列测量系统,实现方形截面气力输送管道内粉体颗粒流动状态的精细化检测,主要研究内容如下:(1)通过研究方形截面气力输粉管道内带电颗粒静电场分布特征及气固两相流流动特点,本文提出一种由分布式条形电极组成的静电传感器阵列物理模型,用于方形截面气力输粉管道内粉体颗粒速度、浓度、流动稳定性、流型分布等流体参数的精细化表征。(2)深入分析静电传感器阵列传感特性,基于静电感应基本原理及镜像电荷法建立静电传感器阵列感应机理数学模型,采用有限元分析软件COMSOL建立静电传感器阵列感应机理有限元模型,通过理论分析结合实验测试,验证静电传感器阵列感应机理数学模型的有效性。(3)基于建立的静电传感器阵列感应机理数学模型及有限元模型,定量研究不同尺寸条形电极的感应输出特性及空间灵敏度分布,提出差分测量方法,均匀静电传感器阵列空间灵敏度分布,优化传感器设计。(4)根据静电传感器阵列输出信号的时域、频域特性,设计静电传感器阵列微弱信号调理电路;结合静电传感器阵列结构特点,设计多路信号互相关及数据融合信号处理方法,基于虚拟仪器开发软件LabVIEW,完成静电传感器阵列测量系统软件设计,实现静电传感器阵列测量系统集成。(5)设计并搭建全方形截面管道粉料气力输送实验平台,构造多种实验工况对静电传感器阵列测量系统进行整机测试,并结合侵入式分布条形电极阵列、方环形电极阵列,进一步深入研究方形截面气力输粉管道内粉体颗粒流动特性。实验表明,方形截面气力输送管道内粉体颗粒流动状态分布并不均匀,由分布式条形电极组成的静电传感器阵列测量系统可以精细化表征方形截面气力输送管道内粉体颗粒的速度、浓度、流动稳定性及流型分布等信息。