气固聚乙烯流化床反应器因其具有结构简单、性能稳定、传热传质速率较高等优点,在聚乙烯生产中占据重要地位。流化床反应器中的聚乙烯颗粒为高绝缘性介质,颗粒间极易通过摩擦产生静电荷并积累,一方面使反应器内的流体力学行为受到影响,引起颗粒的团聚、粘壁和结片,另一方面反应器内颗粒静电感应现象的存在,也为工业流化床流体力学行为研究带来新的思路。因此,通过理论分析、数学推导和实验验证,对静电感应信号进行解析以考察流化床反应器内的流体力学行为,具有重大的理论价值和实际意义。本论文利用具有自主知识产权的静电在线检测装置,按照静电感应信号机理分析——颗粒循环时间检测——结片的研究与检测——外加电场作用研究的思路,对流化床内静电感应信号进行解析并对外加电场的作用进行研究。首先,自行开发一种对感应电荷敏感的感应式静电检测仪,并将其应用于流化床内带电颗粒的感应静电检测,得到流化床内感应静电势的分布规律,同时,通过分析感应静电信号频谱分布与颗粒运动的关系,为流化床内颗粒流体力学参数检测提供理论基础；在此基础上,通过对感应式静电检测仪信号的解析,得到感应静电信号主频与颗粒循环时间的函数关系,为工业生产中颗粒循环时间检测提供参考；随后,研究结片尺寸和位置对感应静电势值和感应静电信号主频的影响,得到感应静电信号的电势值在结片下降过程中的波动规律以及感应静电信号主频与结片尺寸和位置的关系,为聚烯烃生产中结片的检测提供理论指导；最后,探索外加交流电场对反应器壁面上颗粒粘附现象的影响,得到外加交流电场强度与粘附颗粒量和粘附颗粒粒径分布的关系,为减少流化床反应器壁面颗粒粘壁量提供思路。本论文的主要研究工作如下：第一,自行开发一种对感应电荷敏感的的感应式静电检测仪,并将其应用于流化床内带电颗粒的感应静电检测,分析感应静电信号频谱分布与颗粒运动关系,得到流化床内感应静电势分布规律,为流化床内颗粒流体力学参数检测提供理论基础。通过改变绝缘介质厚度、直径和长度,考察探头上摩擦电荷、转移电荷和感应电荷量随探头几何结构的演化规律,发现在探头上覆盖厚度为探头直径三倍以上的绝缘介质时,探头上的电荷主要为感应电荷,并且该探头能够有效反映一个区域内所有颗粒的整体运动趋势,并据此通过优化设计开发出对感应电荷敏感的的感应式静电检测仪。将感应式静电检测仪用于带电颗粒检测,发现在分布板附近负静电势达到极大值,沿轴向升高,负静电势逐渐减小,随后静电势极性反转成正静电势并逐渐增加,在料位处测得正静电势的极大值,然后正静电势逐渐减小并趋于零。第二,通过对感应式静电检测仪信号的解析,得到感应静电信号主频与颗粒循环时间的函数关系,为工业生产中颗粒循环时间检测提供指导。基于法拉第电磁感应定律,对静电感应的频谱信号进行解析,推导感应静电势信号主频与颗粒循环时间之间的函数关系为Te=gr/f0(gr为几何特征常数,本文实验条件下gr=5.668)。实验发现,流化床内颗粒循环时间取决于气泡运动速度,且随表观气速及床层高度的增加而缩短。第三,研究结片尺寸和位置对感应静电势值和感应静电信号主频的影响,得到感应静电信号的电势值在结片下降过程中的波动规律以及感应静电信号主频与结片尺寸和位置的关系,为聚烯烃生产中结片的检测提供理论指导。实验发现,结片匀速下降时会引起感应静电势“V”形波动,静电势波动与匀速下降结片之间的函数关系为U=C·r-3(C为常数,C的大小取决于电量、速度、磁导率和探头截面积)；结片形成后会引起感应静电信号主频的改变,结片尺寸越大、与静电检测仪距离越近,感应静电信号主频越低,但与分布板区和料位区相比,位于滞留区的检测仪信号主频受结片的影响较小。第四,探索外加交流电场对反应器壁面上颗粒粘附现象的影响,得到外加交流电场强度与粘附颗粒量和粘附颗粒粒径分布的关系,为减少流化床反应器壁面颗粒粘附量提供思路。实验发现,外加交流电场能减少流化床的壁面颗粒粘附量,其中绝缘壁面上颗粒的粘附量随交流电场场强的增大而不断减少,而碳钢电极上的颗粒粘附量在场强较低时即会迅速减少,场强进一步增大对减少碳钢电极上的颗粒粘附量的效果不显著；外加交流电场使流化床的壁面粘附颗粒的粒径分布增宽,并使碳钢电极和绝缘壁面粘附颗粒的粒径分布趋于一致。