基于文丘里管的氣液兩相流參數(shù)檢測(cè)方法研究.pdf

1、兩相流廣泛存在于動(dòng)力、化工、石油、冶金、管道運(yùn)輸、醫(yī)藥、制冷等領(lǐng)域,其參數(shù)的測(cè)量對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)都具有十分重要的意義.同時(shí),兩相流動(dòng)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程,影響流動(dòng)的參數(shù)很多,檢測(cè)相當(dāng)困難.流量、壓力降以及含氣率是氣液兩相流動(dòng)中非常重要的參數(shù).本文采用文丘里管,就這三個(gè)參數(shù)的檢測(cè)及其內(nèi)在關(guān)系展開(kāi)研究,提出了一種基于空隙率和差壓的流量測(cè)量方法;和電容層析成像技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了油氣兩相流量測(cè)量;針對(duì)差壓波動(dòng)信號(hào)和空隙率進(jìn)行了關(guān)聯(lián)研究,提出一

2、種基于差壓波動(dòng)信號(hào)的空隙率測(cè)量方法.本論文的主要研究成果有:1)提出了一種采用文丘里管的適合低干度的氣液兩相流流量測(cè)量方法,并建立了相應(yīng)的測(cè)量模型.該模型從兩相流的動(dòng)力學(xué)模型出發(fā),考慮了氣液兩相速度比(滑移比)的影響,并根據(jù)低干度的特點(diǎn),采用空隙率參數(shù)取代常規(guī)的干度作為模型主參數(shù).由于現(xiàn)有技術(shù)中,空隙率的在線測(cè)量比干度測(cè)量相對(duì)容易實(shí)現(xiàn),因此本文提出的測(cè)量方法更容易在工程中應(yīng)用.在D=40mm和D=50mm管道,空隙率為10~85％、干度

3、低于2％、油體積流量為4.2~7.8m<'3>/h、水體積流量為4.7~10.0 m<'3>/h的范圍內(nèi),測(cè)量了油氣兩相流和氣水兩相流的質(zhì)量流量.2)研究了流型對(duì)測(cè)量模型和測(cè)量結(jié)果的影響,提出了基于流型的氣液兩相流流量測(cè)量的方法.在不同流型下,通過(guò)改變測(cè)量模型的系數(shù)可提高模型的測(cè)量精度.在流型辨識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了兩相流總質(zhì)量流量和液相質(zhì)量流量的測(cè)量.3)基于ECT(電容層析成像)裝置可實(shí)現(xiàn)氣液兩相流空隙率測(cè)量的原理,提出了ECT裝置與文丘

4、里管相結(jié)合的油氣兩相流的實(shí)時(shí)在線測(cè)量系統(tǒng).經(jīng)浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院測(cè)試,該系統(tǒng)的總質(zhì)量流量和液相質(zhì)量流量的均方根誤差均小于5％.4)研究了節(jié)流裝置差壓波動(dòng)信號(hào)與空隙率的關(guān)系.將量綱分析方法引入差壓波動(dòng)數(shù)據(jù)的分析中,并結(jié)合加速壓降的理論,分析了油氣、氣水兩相流的流量、流體密度、壓力、差壓、管徑等參數(shù)對(duì)差壓-空隙率關(guān)系的影響,并得到了差壓波動(dòng)信號(hào)與空隙率的無(wú)量綱關(guān)系式.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,利用本文的差壓-空隙率關(guān)系式可以較準(zhǔn)確的對(duì)空隙率值進(jìn)