火力发电站燃煤锅炉一次风管道中的空气与煤粉混合流动具有复杂气固两相流流动特性。实现气固两相流固相颗粒浓度与流速的检测是保证锅炉安全高效运行的前提。一直以来由于受输煤管道的布置和磨煤机性能的影响,再加上气固两相流流动的不稳定性,对煤粉颗粒浓度与流速的检测是企业与研究人员面临的一大难题。超声波在穿透性、可靠性等方面都具有良好的表现,利用其测量气固两相流浓度与流速是近年来比较火热的话题。本文主要针对基于超声波检测气固两相流浓度与流速展开研究和探讨,详细内容如下:首先,对超声波在两相流中的传播机理进行了深入的研究,发现在固定直径的气固两相流管道中导致超声波衰减的主要因素为固体颗粒浓度、温度、超声波频率以及固相颗粒粒径。确定了通过测量超声波衰减系数来计算气固两相流浓度,通过测量超声波时差来计算两相流流速的研究方案。其次,对超声波在气固两相流中的传播进行了数值模拟,分析了在不同频率、浓度、温度以及固相颗粒粒径对超声衰减系数的影响。得知,当信号频率和固体颗粒粒径一定时,气固两相流浓度与超声波衰减系数呈线性关系,依据此特性给出了气固两相流浓度的计算公式。并且在有限元软件中对公式进行了验证,证明了超声法测量气固两相流浓度的可行性与正确性。然后,对超声法测量气固两相流流速进行了数值仿真,在研究其测量原理后,给出了速度计算公式。利用超声波在两相流上、下游之间传播速度的差异,计算出了时间差(35)T,根据(35)T计算出的流速与管道中气固两相流的平均流速基本相等,从而证明了超声时差法测量气固两相流流速的可行性随后,对可能影响速度测量误差的因素进行了研究,流速对超声法测量气固两相流流速的影响很小,同时发现温度与管道直径的变化对测量误差的影响也很小,可忽略不计。最后,对超声法测量气固两相流浓度进行实验。实验利用重力为固体颗粒提供运输动力,对五组不同浓度的固体颗粒进行了实验,通过分析测量数据得到了气固两相流固相浓度和超声波衰减系数之间的关系,并且根据这个关系给出了浓度计算公式。随后,随机选取了三种不同浓度的固体颗粒进行实验,实验结果表明实际浓度与测量计算得到的两相流浓度之间存在一定的误差,但可达到初步测量要求。