[发明专利]基于声发射与ELMAN的弯管气液两相流流量检测方法在审
申请号: | 202211142435.0 | 申请日: | 2022-09-20 |
公开(公告)号: | CN115683250A | 公开(公告)日: | 2023-02-03 |
发明(设计)人: | 王鑫;王成;刘子萱;李志栋;元昆;何利民 | 申请(专利权)人: | 中国石油大学(华东) |
主分类号: | G01F1/66 | 分类号: | G01F1/66;G01F1/40;G01F1/88 |
代理公司: | 青岛海昊知识产权事务所有限公司 37201 | 代理人: | 邱岳 |
地址: | 266580 山*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 声发 elman 弯管 两相 流流 检测 方法 | ||
基于声发射与ELMAN的弯管气液两相流流量检测方法,包括通过弯管强制旋流理论,得到适用圆形截面和椭圆截面的单相流流量测量公式、气相和液相分别在弯管产生的内外侧差压与弯管气液两相流混合质量流量计算公式;通过声发射传感器和压差传感器测量气液两相流流经弯管时的声发射信号和压差信号,识别各流动工况所处的流型,测得截面持液率
技术领域
本发明涉及一种气液两相流混合质量流量检测方法,具体涉及一种基于声发射与ELMAN的弯管气液两相流流量检测方法,属于气液两相流检测领域。
背景技术
在多相流动体系中,气液两相流最为常见。其广泛存在于石油、天然气、能源动力等各领域的工业生产过程中。例如,制药流程中的蒸发与浓缩过程,燃料电池中的电解反应和能量转换过程,能源动力过程中的锅炉和热管换热器等动力设备,此外,在石油和天然气行业中的油气开采与运输过程中,均属于气液两相流动体系,因此测量气液两相流对工业的生产与制造和社会的发展与进步等方面发挥着举足轻重的作用。
目前,气液两相流参数测量方法主要分为分离测量法和不分离测量法,分离测量法较为成熟,CN104832155A公布了一种将油气分开的测量方法,油气计量准确度高、测量过程简单快速,但是这一方法需要笨重的设备,体积较大,在海洋平台上面占居较多安装空间,这种测量方法受到应用条件的制约。不分离测量方法中电学法分为电容法与电导法进行测量,测量结果较为准确,但需要的功能设备较多,分散放置时容易受到干扰。射线法根据射线在介质中衰减的规律进行测量,该方法采用的射线包括x射线和伽马射线等,测量迅速、量程广、准确性高。CN101261236A公布了一种原油中含气率和含水率的双能γ射线测量方法,但是其结构十分复杂、造价昂贵、难以广泛推广且具有辐射。在众多的压差产生装置当中,弯管法可有效测量单相流体,该方法通过改变流体流动方向,使流体在弯管的内、外侧产生压差,进而建立起压差和流动的关系,相比其它差压式传感器,具有压力损失小、克服堵塞现象、维护容易等优点,但对于多相流体,尚未实现准确测量。除此之外,弯管在工业制造中由于加工工艺的影响,其圆形截面容易发生变形,成为椭圆截面,而常见的弯管单相流量测量公式为圆形截面,这对加工和测量带来了额外的要求。
声发射检测技术采用非侵入式、无损检测手段,设备采样频率高,可以实时采集大量瞬时声信号,获得丰富的流动信息,使用过程具有检测声音频率范围宽(可检测大于20kHz的高频信号)、低能耗、无辐射、操作方便灵活等优点。声发射结合人工神经网络利用物性参数与流动参数可实现持液率测量和流型识别,如本实验室研发的CN112114047A和CN111896616A则利用声发射和BP神经网络分别实现了气液两相流持液率测量和流型识别,然而声发射技术仍缺乏应用于气液两相流流量测量的研究,因此有必要研究声发射在气液两相流流量测量方面的应用。在声发射结合人工神经网络的结合运用当中,常采用的神经网络为BP神经网络,其优势在于结构简单、非线性映射能力强与训练过程采用误差反向传播,然而BP神经网络的全局稳定性较弱,会陷入局部最优的缺陷中。
发明内容
针对当下气液两相流流量检测问题,本发明提供一种基于声发射与ELMAN神经网络的弯管气液两相流流量检测方法,通过测量椭圆截面或圆形截面直角弯管45°截面处内外侧差压和截面持液率,并结合本发明所提出的流量测量公式实现弯管内气液两相流混合质量流量测量,开发新型气液两相流流量测量技术。
一种基于声发射与ELMAN的弯管气液两相流流量检测方法,其特征是包括以下步骤:
步骤1、通过弯管强制旋流理论,将圆形截面单相流量测量公式扩展至椭圆截面,得到适用圆形截面和椭圆截面的单相流流量测量公式,如式1所示:
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