【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于氣液兩相流測量領域，涉及一種基于渦街頻率-擾動波頻雙模檢測的濕氣流量測量方法。
技術介紹
1、濕氣兩相流廣泛存在于工業過程中，如攜帶少量液體的凝析天然氣、稠油熱采中向油井注入的濕蒸汽等，通常指氣相體積含量大于95％或者洛馬參數小于0.3的氣液兩相流[1]。環狀霧流是一種普遍存在的流體形態，在多種工業場景中占據核心地位。濕氣兩相流精確的測量是能源開采、安全生產、運輸貿易、能源保護不可或缺的一環[2]。
2、當氣速較高時，環霧狀流是最主要的濕氣流型，其中液相以夾帶液滴和壁面液膜的形式存在。濕氣中的少量液相會引起氣相測量示值偏高，引起測量過讀。要對渦街過讀進行校正，必須得到液相含量信息。渦街過讀校正方法可分為三類。
3、第一類方法是直接測量液相含量，通過建立渦街過讀與液相含量的關聯式，進而進行過讀校正。但是對于微小液相流量，其測量精度難以保證，極有可能造成校正過讀，引起更大的測量誤差[3]。第二類方法是利用渦街流量計的附加信息進行過讀校正，但是對硬件要求較高、實時性難以保證[4]。第三類方法是利用其他兩相流動信息進行過讀校正，建模簡單且測量可靠性高。通常使用液膜厚度、液膜波動頻率等信息進行校正。對于液膜厚度，其預測精度依賴于液膜厚度標定結果，對介質電導率要求較高、應用場合受限。專利cn202310242114.6[5]提出利用對于液膜波動頻率(擾動波頻)建立了對渦街過讀進行校正，將擾動波頻公式與渦街過讀和擾動波頻公式后聯立后求解，這種方法可以同時測量氣相和液相流量，但待標定系數較多，模型可拓展性可
4、在濕氣測量中，主要需求是保證氣相流量測量精度，同時進行液相測量則主要為了保證氣相測量不確定較低。因此，本專利針對濕氣中氣相流量測量，提出一種結合渦街頻率和擾動波頻的濕氣流量測量方法。
5、參考文獻
6、[1]international?organization?for?standardization?report:iso/tr?11583[s].measurement?of?wet?gas?flow?by?means?of?pressure?differential?devicesinserted?in?circular?cross-section?conduits,2012.
7、[2]wet?gas?flowmetering?guideline.document?asme?mfc-19g-2008[s].newyork,usa,2008.
8、[3]hall?a,steven?r.a?discussion?on?vortex?meter?technologies?with?wetgas?flows[c].proceedings?of?7th?south?east?asia?hydrocarbon?flow?measurementworkshop,2008:1-20.
9、[4]li?j?x,wang?c,ding?h?b,et?al.online?measurement?of?wet?gas?bymodeling?frequency?and?amplitude?characteristics?of?a?vortex?flowmeter[j].ieee?transactions?on?instrumentation?and?measurement,2019,69(6):3666-3678.
10、[5]李金霞，肖志利.結合擾動波頻特性的渦街頻率提取及濕氣分相流測量方法[p].cn202310242114.6,2023.
技術實現思路
1、本專利技術屬于氣液兩相流測量領域，涉及一種基于渦街頻率-擾動波頻雙模檢測的濕氣流量測量方法。本專利技術的技術方案如下：
2、一種基于渦街頻率-擾動波頻雙模檢測的濕氣流量測量方法，所采用的測量裝置包括環形電極對、壓力傳感器、溫度傳感器和渦街流量計，環形電極對用于得到液膜厚度序列d(t)；壓力傳感器用于采集工況壓力p，溫度傳感器用于采集工況溫度t，渦街流量計用于采集渦街信號s(t)，分別對s(t)和d(t)進行快速傅里葉變換得到渦街脫落頻率fvs和擾動波頻率fw；測量方法如下：
3、(1)建立濕氣測量模型，方法為：
4、氣相流量實際值qg與氣體流量測量值qg,apparent之間存在如公式(1)所示關系，其中or為過讀系數
5、
6、氣體流量測量值qg,apparent(m3/h)由公式(2)計算得到
7、
8、其中，fvs為渦街脫落頻率，kv為渦街流量計在單相干氣中的儀表系數(m-3)；
9、以氣相韋伯數weg和擾動波斯特勞哈爾數stlf為參數，利用冪指數形式對渦街過讀進行擬合，建立濕氣測量模型，得到公式(3)
10、or＝a+bstlfαwegβ?????(3)
11、其中：
12、擾動波斯特勞哈爾數stlf的定義式如公式(4)
13、
14、其中，d為管道直徑，usg為氣相表觀流速；
15、氣相韋伯數weg的定義式如公式(5)
16、
17、其中，σ為液相表面張力系數，ρl為液相密度，ρg為氣相密度，根據兩相工況壓力p和工況溫度t計算得到；d為管道直徑，usg為氣相表觀流速，a、b為常數系數，α、β為冪指數，利用最小二乘法回歸得到；
18、(2)獲得以濕氣中氣相流量實際值qg為參數的牛頓迭代格式；
19、(3)迭代求解氣體體積流量qg。
20、進一步的，步驟(2)的方法為：
21、以濕氣中實際氣相體積流量qg為參數，導出方程f(qg)＝0，如式(6)所示：
22、
23、式中,n1＝1-α+2β,c1＝(fwdad)α,管道截面積ad＝πd2/4；參數k是與工況有關的一個參數，
24、采用牛頓迭代算法求解式(6)，牛頓迭代格式為：
25、
26、其中，
27、進一步的，步驟(3)的方法為：
28、1)采集工況參數，包括：壓力p、溫度t、渦街信號s(t)和液膜信號d(t)；
29、2)提取并計算工況參數，包括渦街脫落頻率fvs、擾動波頻率fw、氣相密度rg、液體密度rl、液相表面張力以及儀表系數kv；
30、3)根據公式(2)，計算兩相中氣體流量測量值qg,apparent；
31、4)將qg,apparent作為氣體體積流量的迭代初值即：qg,0＝qg,apparent；
32、5)代入牛頓迭代格式公式(7)進行求解，得到下一次迭代結果qg,n+1；
33、6)設定閾值w(w＝0.1％)，當滿足收斂條件為|qg,n+1-qg,n|/qg,n＜w小于時，迭代過程結束；否則，令n＝n+1，繼本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于渦街頻率-擾動波頻雙模檢測的濕氣流量測量方法，所采用的測量裝置包括環形電極對、壓力傳感器、溫度傳感器和渦街流量計，環形電極對用于得到液膜厚度序列d(t)；壓力傳感器用于采集工況壓力P，溫度傳感器用于采集工況溫度T，渦街流量計用于采集渦街信號s(t)，分別對s(t)和d(t)進行快速傅里葉變換得到渦街脫落頻率fvs和擾動波頻率fw；測量方法如下：
2.根據權利要求1所述的基于渦街頻率-擾動波頻雙模檢測的濕氣流量測量方法，其特征在于，步驟(2)的方法為：
3.根據權利要求2所述的基于渦街頻率-擾動波頻雙模檢測的濕氣流量測量方法，其特征在于，步驟(3)的方法為：
4.根據權利要求3所述的基于渦街頻率-擾動波頻雙模檢測的濕氣流量測量方法，其特征在于，w＝0.1％。
【技術特征摘要】
1.一種基于渦街頻率-擾動波頻雙模檢測的濕氣流量測量方法，所采用的測量裝置包括環形電極對、壓力傳感器、溫度傳感器和渦街流量計，環形電極對用于得到液膜厚度序列d(t)；壓力傳感器用于采集工況壓力p，溫度傳感器用于采集工況溫度t，渦街流量計用于采集渦街信號s(t)，分別對s(t)和d(t)進行快速傅里葉變換得到渦街脫落頻率fvs和擾動波頻率fw；測量方法如下...
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