[发明专利]基于小波脊特征提取的涡街湿气过读补偿与流量测量方法

说明书

本发明涉及一种基于小波脊特征提取的涡街湿气过读补偿与流量测量方法，步骤如下：采集压力p、温度T和压电传感器输出的涡街时序信号s(t)；计算气体密度ρ_g和液体密度ρ_p；利用基于连续小波变换的小波脊检测方法，提取涡街信号的瞬时频率f_ω(t)；计算涡街信号特征频率f_VS和频率波动值RSD_f；计算液滴加载量φ_p；计算过读因子OR；计算过读补偿后的湿气气相体积流量。

技术领域

本发明属于气液两相流测量领域，涉及一种基于小波脊特征提取的涡街湿气过读补偿与流量测量方法。

背景技术

湿气流动广泛存在于天然气行业，对其进行准确计量对于管道输运、贸易结算有重要影响，直接关系到环境保护、能源管理及其充分利用[1]。当气速较高时，环雾状流是最主要的湿气流型，其中液相以夹带液滴和壁面液膜的形式存在[2]。涡街流量计因其稳健、经济、量程比高、压损小而被广泛应用于湿气的在线测量。然而，当传统的单相涡街流量计应用到湿气测量时，湿气中的少量液相会影响仪表系数，使测得的气相流量偏高(过读，overreading，OR)，最大可引起20％的测量误差[3]。为提高涡街流量计在湿气中的测量精度，需对过读现象进行精确建模与合理修正。

文献[4]针对不同压力和介质工况下过读关联式不统一的问题，通过理论计算，指出液相中的液滴质量加载量是影响涡街过读的主要因素。然而，过读的修正需要已知湿气中的液滴质量流量或液滴质量分数，一般通过微波法、射线法和等速采样法测得[5]。这些方法操作复杂、成本高且难以实现连续的准确测量。目前仅通过一台涡街流量计还难以实现湿气流量的准确计量。

专利201810644726.7设计了一种多参数可调的雾状流实验系统，专利201810226454.9给出了一种环状流液膜收集与计量装置，专利201810232606.6提供了一种环状流液膜分离与质量计量方法。

参考文献

[1]Mehdizadeh P,Marrelli J,Ting V C,“Wet gas metering:trends inapplications and technical developments,”in Proc.SPE Annu.Tech.Conf,SanAntordo,TX,USA,2002,pp.1–14.

[2]T.Oshinowo and M.E.Charles,“Vertical two-phase flow part I.Flowpattern correlations,”Can.J.Chem.Eng.,vol.52,no.1,pp.25–35,1974.

[3]R.Steven,“Wet gas metering,”Ph.D.dissertation,Dept.Mech.Eng.Univ.Strathclyde,Scotland U.K.,2001.

[4]J.X.Li,C.Wang,H.B.Ding,Z.X,Zhang and H.J.Sun,“EMD and spectrum-centrobaric-correction-based analysis of vortex street characteristics inannular mist flow of wet gas”,IEEE Trans.Instrum.Meas.,vol.37,no.5,pp.1150–1160,May 2018.

[5]ASME,ASME MFC-19G-2008,Wet gas flowmetering guideline.AmericanSociety of Mechanical Engineers,USA,2008.