低含氣率的氣液兩相流流型識別方法
【專利摘要】本發(fā)明屬流體測量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及公開了一種低含氣率的氣液兩相流流型識別方法。該方法首先應(yīng)用科氏質(zhì)量流量計(jì)測量氣液兩相流的瞬時(shí)流量波動(dòng)數(shù)據(jù)，然后，采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法提取氣液兩相流瞬時(shí)流量波動(dòng)的IMF分量，并計(jì)算各IMF分量的能量占總能量的比例，最后，根據(jù)各IMF分量的能量比例識別低含氣率氣液兩相流的流型。該流型識別方法簡單、易于實(shí)現(xiàn)、實(shí)時(shí)性好。適用于低含氣率的氣液兩相流流型識別。
【專利說明】低含氣率的氣液兩相流流型識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到一種低含氣率的氣液兩相流流型識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣液兩相流廣泛存在于石油、化工、冶金、能源、動(dòng)力、輕工等部門，其應(yīng)用的普遍性及重要性促使該領(lǐng)域研究工作的迅速發(fā)展。兩相流動(dòng)中兩相介質(zhì)的分布狀況稱為流型。在每一種流型范圍內(nèi)，流體力學(xué)特征是基本相同的。常見的劃分方法是按流動(dòng)特征劃分為幾種典型的流型。對于垂直管流，有泡狀流、段塞流、環(huán)狀流，對于水平或微傾的管流，除了以上三種典型流型外，還有層狀流和波狀流。不同的流型之間沒有明顯的界限，流體力學(xué)特征也不穩(wěn)定，稱為過渡流型。
[0003]泡狀流是指氣相介質(zhì)以氣泡狀分散在連續(xù)的液相之中；段塞流是指隨著氣相流量的增大，許多小氣泡聚并成彈狀大氣泡，彈狀大氣泡幾乎充滿管道，同時(shí)，兩個(gè)大氣泡之間由液相隔開，其中往往含有一些小氣泡；環(huán)狀流是指隨著氣相流量的進(jìn)一步增大，大、小氣泡連成一體在管道中央攜帶著一些液滴共同流動(dòng)的狀態(tài)。在一種流型轉(zhuǎn)換成另一種流型時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，稱為過渡流型。
[0004]國內(nèi)外學(xué)者對氣液兩相流流型的識別方法進(jìn)行了大量的研究，其中主要方法有高速攝影法、X射線攝影法、探針法、壓力脈動(dòng)法等。
[0005]隨著對兩相流理論研究的不斷深入，研究流型客觀識別的方法日顯重要。所謂流型客觀識別方法，即通過采用先進(jìn)的測試與信號處理技術(shù)，獲取反映兩相流各種流型本質(zhì)特征的特征參數(shù)的變化規(guī)律，根據(jù)這些特征參數(shù)的變化規(guī)律進(jìn)行定量分析，實(shí)現(xiàn)流型的客觀識別與劃分。
[0006]識別兩相流流型最簡單的方法是肉眼直接觀察。當(dāng)兩相流的流速較高時(shí)，可采用高速攝影法。X射線攝影法可拍攝鋼管中的兩相流動(dòng)情況，它是識別流道內(nèi)高溫、高壓兩相流流型的一個(gè)重要方法。在兩相流中裝置一對電極，電極間若為氣體時(shí)，其導(dǎo)電率最小，若為液體時(shí)，導(dǎo)電率最大。兩電極間的導(dǎo)電率大小即可反映其間兩相流的氣液分布情況。流道中某一固定點(diǎn)處的靜壓波動(dòng)是兩相流的重要特性之一。不同的流型顯示不同的靜壓脈動(dòng)、不同的壓差脈動(dòng)以及不同的壓力損失等特性。精確測定這些特性值即可識別兩相流的流型。
[0007]科氏質(zhì)量流量計(jì)能夠直接測量流體的質(zhì)量流量而無需測量流體的密度，同時(shí)，科氏質(zhì)量流量計(jì)測量單相流體介質(zhì)時(shí)，測量精度很高，可靠性好，維護(hù)費(fèi)用低，因此在一些計(jì)量領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。然而，在很多應(yīng)用領(lǐng)域中都存在著大量的氣液兩相流。氣液兩相流動(dòng)遠(yuǎn)比單相流動(dòng)復(fù)雜。兩相介質(zhì)與流道壁之間的作用力、相與相之間的作用力、相間分布狀況等因素導(dǎo)致科氏質(zhì)量流量計(jì)測量氣液兩相介質(zhì)時(shí)誤差較大，測量結(jié)果不能很好滿足應(yīng)用領(lǐng)域的要求。因此，氣液兩相流型的準(zhǔn)確識別將有助于減小科氏質(zhì)量流量計(jì)測量氣液兩相流的誤差。[0008]由于氣液兩相流中的氣相影響科氏質(zhì)量流量計(jì)測量管的震動(dòng)，從而導(dǎo)致流量計(jì)解算的流量產(chǎn)生波動(dòng)，氣泡的大小和氣泡在管道中的分布影響解算流量波動(dòng)的幅度和頻率，因此，可通過科氏質(zhì)量流量計(jì)解算流量的波動(dòng)特征識別待測兩相流的流型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于基于科氏質(zhì)量流量計(jì)解算流量的波動(dòng)特征識別低含氣率氣液兩相流流型。具體內(nèi)容包括以下步驟:
[0010]步驟A:應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法對流量波動(dòng)信號進(jìn)行分解，(I)找出信號x(t)中的所有局部極大值點(diǎn)，用3次樣條函數(shù)連接成上包絡(luò)，再用3次樣條函數(shù)連接所有局部極小值點(diǎn)構(gòu)成下包絡(luò)，求上下包絡(luò)線的均值Hi1U),其中，x(t)為科氏質(zhì)量流量計(jì)測得的質(zhì)量流量瞬時(shí)波動(dòng)數(shù)據(jù)；(2)求X (t)與叫⑴的差值(I1⑴，并計(jì)算dn (t) = (I1 (Oii11 (t),其中,In1! (t)為x(t)的局部均值,該過程重復(fù)k次,得至Ij dn (t), d12 (t),…，(I1 ^1) (t)，dlk(t),如果滿足
【權(quán)利要求】
1.一種低含氣率的氣液兩相流流型識別方法，其特征在于包括如下具體步驟: 步驟A:應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法對流量波動(dòng)信號進(jìn)行分解，(I)找出信號x(t)中的所有局部極大值點(diǎn)，用3次樣條函數(shù)連接成上包絡(luò)，再用3次樣條函數(shù)連接所有局部極小值點(diǎn)構(gòu)成下包絡(luò)，求上下包絡(luò)線的均值Hi1U),其中，x(t)為科氏質(zhì)量流量計(jì)測得的質(zhì)量流量瞬時(shí)波動(dòng)數(shù)據(jù)；(2)求x(t)與Iii1⑴的差值屯⑴，并計(jì)算dn(t) = (I1 (Oii11 (t),其中,In1! (t)為x(t)的局部均值,該過程重復(fù)k次,得至Ij dn (t), d12 (t),…，(I1 ^1) (t)，dlk(t),如果滿足
【文檔編號】G01M10/00GK103674478SQ201310671989
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】王微微, 陳宇, 梁霄, 白明雷, 陳靜靜 申請人:中國石油大學(xué)(華東)