氣水兩相流流量測量新方法研究.pdf

1、氣液兩相流廣泛存在和應用于動力、石油、化工等工業(yè)領域，其流量的在線測量具有重要的科學和工程意義。由于氣液兩相流固有的復雜性，導致兩相流參數(shù)檢測的難度很大，其流量的測量一直是國內(nèi)外未能得到很好解決的難題。本文以氣水兩相流為研究對象，以實現(xiàn)兩相流流量的在線測量為最終目標，基于文丘里管和ERT電導傳感器，結(jié)合最小二乘支持向量機(LS-SVM)方法，進行了兩相流流型辨識、空隙率測量、質(zhì)量含氣率測量和流量測量方法的研究。
　　 本學位論文

2、的主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　 1.基于文丘里管流量計和16電極ERT電導傳感器的組合，結(jié)合最小二乘支持向量機(LS-SVM)方法和氣液兩相流流量測量關系式，提出了一種氣水兩相流流量測量的新方法。實驗結(jié)果表明該方法能夠有效地實時在線測量氣水兩相流流量。
　　 2.基于16電極ERT電導傳感器，利用最小二乘支持向量機(LS-SVM)分類方法，提出了一種氣水兩相流流型辨識新方法。該方法直接利用ERT電導傳感器輸出的兩相流電導

3、信號構(gòu)建流型分類器進行流型的判別，省去了傳統(tǒng)ERT流型辨識方法中的圖像重建過程。實驗結(jié)果表明，該流型辨識方法是有效的，對層狀流、環(huán)狀流、段塞流、泡狀流四種典型流型的辨識準確率較高。
　　 3.基于16電極ERT電導傳感器，利用最小二乘支持向量機(LS-SVM)回歸方法，提出了一種氣水兩相流空隙率測量新方法。該方法針對水平管氣水兩相流的各種典型流型分別建立相應的空隙率測量模型，實際測量時根據(jù)流型辨識結(jié)果選擇相應的空隙率測量模型，由

4、兩相流電導信號計算空隙率值。研究結(jié)果表明，該空隙率測量方法是有效的，由于回避了傳統(tǒng)ERT空隙率測量中的圖像重建而提高了測量速度，而且由于流型辨識的引入減小了流型對空隙率測量的影響，從而提高了測量精度。靜態(tài)試驗表明，該方法測量空隙率的最大絕對誤差為6.0％。
　　 4.在借鑒已有的空隙率-質(zhì)量含氣率關系式的基礎上，在實驗工況下針對不同流型對空隙率-質(zhì)量含氣率關系式進行了優(yōu)化改進，實際測量時根據(jù)流型辨識結(jié)果選擇合適的關系式由空隙率測

5、量值計算質(zhì)量含氣率，從而實現(xiàn)了質(zhì)量含氣率的測量，解決了節(jié)流式流量計測量氣液兩相流需要預知質(zhì)量含氣率的難題。而且由于引入了流型辨識，減小了流型對質(zhì)量含氣率測量的影響，實驗結(jié)果表明層狀流、環(huán)狀流、段塞流和泡狀流下質(zhì)量含氣率測量的均方根誤差分別為0.219、0.177、0.097、0.150。
　　 5.對現(xiàn)有的節(jié)流元件測量氣液兩相流流量的關系式進行了實驗對比研究，在實驗工況下針對不同流型分別進行了參數(shù)優(yōu)化，并進而根據(jù)各關系式測量性能

6、的比較結(jié)果，得到了基于流型的氣水兩相流流量測量優(yōu)化關系式。
　　 6.綜合流型分類器、空隙率測量模型、空隙率.質(zhì)量含氣率關系式和流量測量關系式，對氣水兩相流流量進行了在線測量。首先根據(jù)ERT電導傳感器測量得到的兩相流電導信號，由流型分類器辨識當前流型；然后根據(jù)流型辨識結(jié)果選擇合適的空隙率測量模型計算得到空隙率；再根據(jù)流型辨識結(jié)果選擇相應的空隙率-質(zhì)量含氣率關系式，由空隙率測量值計算獲得質(zhì)量含氣率；最后利用該流型下的流量測量優(yōu)化關