[发明专利]一种油气两相流电容层析成像ECT介质分布重建的动态定量评估方法

说明书

本发明涉及一种油气两相流电容层析成像ECT介质分布重建的动态定量评估方法，油气两相流ECT图像重建算法的动态虚拟评估平台主要由油气两相流管道和ECT传感器、进气管、进油管构成。本发明提出的油气两相流ECT介质分布重建的动态定量评估方法可以实现恶劣工业环境下的复杂油气两相流ECT介质分布重建的动态定量评估。与传统的静态评估方法相比，该方法在油气两相流ECT图像重建动态评估时充分考虑了油气两相流的复杂性和随机性，从而有效提高了ECT介质分布重建算法评估的准确性和可靠性。该发明可以为优化ECT图像重建算法提供有效的评估平台。

技术领域

本发明涉及一种油气两相流电容层析成像ECT介质分布重建的动态定量评估方法，属于多相流检测技术领域。

背景技术

油气两相流广泛存在于油气工业生产过程中，实现其在线准确检测对于生产过程的控制与优化有着重要意义。国内外纷纷探讨有效、可靠的油气两相流相分布的在线检测技术，其中，电容层析成像(ECT)技术具有响应速度快、价格低廉、结构简单等优点得到了广泛关注。

ECT采用的是电容传感器，在传感器工作过程中，用电压信号对传感器各个电极进行激励，然后得出各电极对的电容值。这些电容值包含了传感器内部的介质分布信息。因此，可以开发适当的图像重建算法，根据得到的电容值反演出传感器内部的介质分布信息。目前，国内外研究人员已经开发了多种ECT图像重建算法，比如LBP算法，Landweber算法，标准正则化算法等。实现ECT图像重建算法的有效评估是进一步改善ECT图像重建质量的关键。

当电容层析成像技术用于工业环境下油气两相流检测时，流经电容传感器内部的油气两相流非常复杂，相浓度及分布不断发生变化，暂无可靠的手段实时获取油气两相流相分布的真实值。目前，由于缺少获取传感器内部油气两相流相分布真实值的手段，很难对ECT图像重建算法进行有效的定量评估，从而限制了ECT图像重建算法的优化和发展。

目前，对于电容层析成像测量准确性的评估，通常采用静态评估方法，即在电容传感器内部放置静态的油气两相流，然后对其成像并进行误差分析。由于实际测量过程中的油气两相流是动态的，流动过程具有高度随机性和不稳定性。因此，目前的静态评估方法很难准确地反映出电容层析成像系统图像重建的真实性能。

发明内容

本发明的目的在于针对目前油气两相流ECT检测评估方法存在的问题，提供一种油气两相流电容层析成像ECT介质分布重建的动态定量评估方法，有效解决了用静态评估方法无法准确评估ECT动态介质分布重建的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种油气两相流电容层析成像ECT介质分布重建的动态定量评估方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：在油气两相流ECT图像重建算法动态评估平台的管道内进行油气两相流模拟，分别采用层流模型和水平集方法构建两相流动态流动和跟踪油相和气相间的移动界面，获取ECT传感器内部油气两相流的动态真实体积浓度分布Vol(t)；

步骤二：利用公式(一)将ECT传感器内部油气两相流的动态真实体积浓度分布Vol(t)转化为的动态油气两相流介电常数分布ε(t)；

ε(t)＝ε_gasVol(t)+ε_oil[1-Vol(t)](一)

式中，ε_gas是气的介电常数，ε_oil是油的介电常数；

步骤三：将油气两相流的动态介电常数分布ε(t)数据导入到ECT传感器的静电场模型，根据传统的ECT传感器测量规则，对ECT各电极进行电压信号激励计检测，采用公式(二)所示泊松方程计算传感器内部的动态电势分布φ(t)：

式中，ε₀是真空的介电常数；