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基于槽式孔板和旋进漩涡流量计的凝析天然气计量算法研究

作　者: 王晓智
导　师: 耿艳峰
学　校: 中国石油大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 槽式孔板 旋进漩涡流量计 凝析天然气计量 气液两相流 软测量技术 多参数测量
分类号: TH814
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 51次
引　用: 3次
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内容摘要


凝析天然气是一种低含液率的气液两相流混合物,国内尚没有商业化的凝析天然气流量计。开发高精度低成本的凝析天然气流量计已成为我国石油天然气行业迫切需要解决的问题。基于课题组自行开发的凝析天然气流量计样机,进行了室内和现场实验,获得了大量的实验数据。本文在前人研究工作基础上,进一步对实验数据进行处理分析,完善槽式孔板结合旋进漩涡流量计的计量系统算法。论文分为三部分,第一部分深入分析了槽式孔板两相测量特性,建立适用范围更广的两相流量修正计算式;第二部分研究漩涡差压和旋进频率两相测量特性,分别建立流量计算式;第三部分利用软测量技术,通过多传感器组合方式实现凝析天然气两相流量计量。基于槽式孔板差压信号平均值,分析了不同压力不同孔径比条件下槽式孔板两相压降倍率的影响因素,通过TableCurve 3D软件结合非线性回归方法建立了过读相关式,与前人相关式相比,本文相关式精度最高。基于旋涡差压信号平均值,在文丘里管气液两相流研究基础上,提出了适合本文实验条件下的过读相关式。利用全相位谱分析方法提取旋进频率信号,研究了旋进频率与两相流量的关系,定义了欠读因子,分析了影响欠读的因素,并通过分区间拟合建立了欠读相关式。通过对槽式孔板、漩涡差压、旋进频率两相流量修正计算式两两结合,建立了稳态模型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。基于实验数据,分析了各种稳态模型误差产生的原因,得出槽式孔板结合旋进频率相关式可以准确测量一定液相流量条件下的气相流量。最后利用稳态模型Ⅲ,采用LabVIEW软件对气体瞬时流量进行了测试,在本文实验条件下,当液体流量小于1.0m3/h时,气相流量计算相对误差在5%以内。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 研究背景及意义  9
  1.2 气液两相流概述  9-13
    1.2.1 水平管内气液两相流流型  9-10
    1.2.2 气液两相流流动参数  10-13
  1.3 凝析天然气流量计研究现状  13-14
  1.4 本文的研究内容  14-15
  1.5 本章小结  15-16
第2章 实验原理与数据采集  16-22
  2.1 实验装置  16-19
    2.1.1 槽式孔板  16-17
    2.1.2 旋进漩涡流量计  17-18
    2.1.3 流量计样机  18
    2.1.4 试验环道  18-19
  2.2 实验数据范围  19-20
  2.3 数据采集及转换  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 基于槽式孔板的两相流量修正计算式  22-36
  3.1 引言  22
  3.2 标准孔板典型计量相关式  22-25
    3.2.1 气液分相流量计算  22-23
    3.2.2 标准孔板典型计量相关式  23-25
  3.3 槽式孔板两相流量修正计算式  25-34
    3.3.1 单相流量计算式  25-26
    3.3.2 两相流量修正计算式  26-34
  3.4 本章小结  34-36
第4章 基于漩涡差压的两相流量修正计算式  36-47
  4.1 引言  36
  4.2 文丘里管典型计量相关式  36-38
    4.2.1 气液分相流量计算  36-37
    4.2.2 文丘里管典型计量相关式  37-38
  4.3 旋进漩涡差压两相流量修正计算式  38-43
    4.3.1 单相流量计算式  38-39
    4.3.2 两相流量修正计算式  39-43
  4.4 漩涡差压信号频率特性  43-45
  4.5 本章小结  45-47
第5章 基于旋进频率的两相流量修正计算式  47-63
  5.1 引言  47
  5.2 漩涡进动经典理论分析  47-51
  5.3 旋进频率两相流量修正计算式  51-61
    5.3.1 旋进频率信号特性分析  51-52
    5.3.2 基于apFFT 相位判别的旋进漩涡流量计抗干扰方法  52-58
    5.3.3 单相流量计算式  58
    5.3.4 旋进频率两相流量修正式  58-61
  5.4 本章小结  61-63
第6章 基于稳态计量模型的气液两相流量软测量  63-79
  6.1 引言  63
  6.2 稳态计量模型  63-76
    6.2.1 稳态计量模型Ⅰ  66-69
    6.2.2 稳态计量模型Ⅱ  69-71
    6.2.3 稳态计量模型Ⅲ  71-76
  6.3 实时测试  76-77
  6.4 本章小结  77-79
结论  79-81
参考文献  81-84
致谢  84

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 热工量的测量仪表 > 流量测量仪表
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