氣水兩相流流量測(cè)量新方法研究.pdf

1、氣液兩相流廣泛存在和應(yīng)用于動(dòng)力、石油、化工等工業(yè)領(lǐng)域，其流量的在線測(cè)量具有重要的科學(xué)和工程意義。由于氣液兩相流固有的復(fù)雜性，導(dǎo)致兩相流參數(shù)檢測(cè)的難度很大，其流量的測(cè)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(duì)象，以實(shí)現(xiàn)兩相流流量的在線測(cè)量為最終目標(biāo)，基于文丘里管和ERT電導(dǎo)傳感器，結(jié)合最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)方法，進(jìn)行了兩相流流型辨識(shí)、空隙率測(cè)量、質(zhì)量含氣率測(cè)量和流量測(cè)量方法的研究。
　　 本學(xué)位論文

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

3、信號(hào)構(gòu)建流型分類器進(jìn)行流型的判別，省去了傳統(tǒng)ERT流型辨識(shí)方法中的圖像重建過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該流型辨識(shí)方法是有效的，對(duì)層狀流、環(huán)狀流、段塞流、泡狀流四種典型流型的辨識(shí)準(zhǔn)確率較高。
　　 3.基于16電極ERT電導(dǎo)傳感器，利用最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)回歸方法，提出了一種氣水兩相流空隙率測(cè)量新方法。該方法針對(duì)水平管氣水兩相流的各種典型流型分別建立相應(yīng)的空隙率測(cè)量模型，實(shí)際測(cè)量時(shí)根據(jù)流型辨識(shí)結(jié)果選擇相應(yīng)的空隙率測(cè)量模型，由

4、兩相流電導(dǎo)信號(hào)計(jì)算空隙率值。研究結(jié)果表明，該空隙率測(cè)量方法是有效的，由于回避了傳統(tǒng)ERT空隙率測(cè)量中的圖像重建而提高了測(cè)量速度，而且由于流型辨識(shí)的引入減小了流型對(duì)空隙率測(cè)量的影響，從而提高了測(cè)量精度。靜態(tài)試驗(yàn)表明，該方法測(cè)量空隙率的最大絕對(duì)誤差為6.0％。
　　 4.在借鑒已有的空隙率-質(zhì)量含氣率關(guān)系式的基礎(chǔ)上，在實(shí)驗(yàn)工況下針對(duì)不同流型對(duì)空隙率-質(zhì)量含氣率關(guān)系式進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，實(shí)際測(cè)量時(shí)根據(jù)流型辨識(shí)結(jié)果選擇合適的關(guān)系式由空隙率測(cè)

5、量值計(jì)算質(zhì)量含氣率，從而實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量含氣率的測(cè)量，解決了節(jié)流式流量計(jì)測(cè)量氣液兩相流需要預(yù)知質(zhì)量含氣率的難題。而且由于引入了流型辨識(shí)，減小了流型對(duì)質(zhì)量含氣率測(cè)量的影響，實(shí)驗(yàn)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(cè)量的均方根誤差分別為0.219、0.177、0.097、0.150。
　　 5.對(duì)現(xiàn)有的節(jié)流元件測(cè)量氣液兩相流流量的關(guān)系式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究，在實(shí)驗(yàn)工況下針對(duì)不同流型分別進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化，并進(jìn)而根據(jù)各關(guān)系式測(cè)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(cè)量?jī)?yōu)化關(guān)系式。
　　 6.綜合流型分類器、空隙率測(cè)量模型、空隙率.質(zhì)量含氣率關(guān)系式和流量測(cè)量關(guān)系式，對(duì)氣水兩相流流量進(jìn)行了在線測(cè)量。首先根據(jù)ERT電導(dǎo)傳感器測(cè)量得到的兩相流電導(dǎo)信號(hào)，由流型分類器辨識(shí)當(dāng)前流型；然后根據(jù)流型辨識(shí)結(jié)果選擇合適的空隙率測(cè)量模型計(jì)算得到空隙率；再根據(jù)流型辨識(shí)結(jié)果選擇相應(yīng)的空隙率-質(zhì)量含氣率關(guān)系式，由空隙率測(cè)量值計(jì)算獲得質(zhì)量含氣率；最后利用該流型下的流量測(cè)量?jī)?yōu)化關(guān)