油氣兩相流流量及相關(guān)參數(shù)測量研究.pdf

1、氣液兩相流廣泛存在于石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，氣液兩相流的研究工作得到了越來越多的關(guān)注。但是由于兩相流系統(tǒng)固有的復(fù)雜性，導(dǎo)致兩相流參數(shù)檢測的難度較大。目前，兩相流參數(shù)檢測技術(shù)已經(jīng)成為兩相流研究和發(fā)展的制約性因素。 氣液兩相流流量是工程中迫切需要解決的重要參數(shù)，其測量涉及到兩相流其它相關(guān)參數(shù)如流型、空隙率和質(zhì)量流量含氣率等的測量問題。本文以油氣兩相流為研究對象，以實(shí)現(xiàn)流量在線測量為目標(biāo)，開展了油氣兩相流流量、流型、

2、空隙率和質(zhì)量流量含氣率等參數(shù)測量方法的研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1．基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提出了油氣兩相流流型辨識新方法。利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法將油氣兩相流差壓信號(非線性非平穩(wěn)信號)分解成具有局部特征的子信號之和，提取這些子信號的局部能量特征并歸一化作為流型特征向量輸入到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)從而辨識流型。泡狀流、塞狀流、層狀流、彈狀流和環(huán)狀流狀態(tài)下應(yīng)用該方法辨識率分別為100％、89.4％、93.3％、96.3

3、％和96.9％。 2．基于電容層析成像技術(shù)和螞蟻算法，提出了一種油氣兩相流空隙率測量新方法。依據(jù)該方法所建立的空隙率測量模型是電容傳感器所提供的66個測量電容的線性組合。在建模過程中，首先利用螞蟻算法尋找不同流型下對空隙率起主導(dǎo)作用的測量電容集合，然后利用偏最小二乘方法確定這些測量電容具體的貢獻(xiàn)權(quán)重。實(shí)際測量時要根據(jù)流型辨識結(jié)果調(diào)用相應(yīng)的測量模型。該方法計算量小，實(shí)時性能佳，空隙率測量最大絕對誤差小于6％。 3．對氣液兩

4、相流常用的七種類型流量測量模型進(jìn)行了油氣兩相流工況下的實(shí)驗(yàn)研究比較，并針對油氣兩相流工況進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)?；诹髁繙y量模型性能的比較結(jié)果，分別選取在各個流型下表現(xiàn)最優(yōu)異的流量測量模型組成油氣兩相流流量測量最佳模型。 4．將基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的流型辨識新方法、基于電容層析成像技術(shù)和螞蟻算法的空隙率測量方法和基于流型的油氣兩相流流量測量最佳模型整合起來，提出了油氣兩相流總質(zhì)量流量和分相質(zhì)量流量的測量新方案。該方案以ECT電