[发明专利]基于超声与电学多传感器互相关测速的多相流测试方法

摘要

本发明属于流体测量技术领域，涉及一种电学与超声双模态多相流测试方法，包括以下步骤电学传感器阵列采集电信号；超声传感器阵列采集超声信号；利用电学信号与超声信号提取被测对象流动特征实现流型识别；判断连续相导电性；利用超声信号获取气相含率；利用超声信号与互相关测速方法计算气相流速；连续相导电计算电导率获得水相含率；连续相不导电计算介电常数获得水相含率；利用气相含率与水相含率计算油相含率；利用电学信号与互相关测速方法计算液相流速；计算分相流速和流量；计算总流量与总流速；本发明不受多相流连续相是否导电的影响，具有测量精度高、无扰动、可获信息多等特点。

主权项

一种基于电学与超声双模态传感器阵列的多相流过程参数测试方法，所用测试装置包括电学传感器阵列、超声传感器阵列、电学信号发生与检测单元、超声信号发生与检测单元、流动参数计算单元；所述的电学传感器阵列包括两组分布在被测管道不同截面位置的电极阵列，每组电极由一个以上分布在被测管道相同截面位置的电极构成，两组分别为上游电学传感器阵列和下游电学传感器阵列；所述的超声传感器阵列包括两组分布在被测管道不同截面位置的探头阵列，每组探头阵列由多个超声探头构成，两组分别为上游超声传感器阵列和下游超声传感器阵列；电学传感器阵列、超声传感器阵列同时工作，组成一套双模态传感器阵列；电学信号发生与检测单元交替选通分属电学传感器阵列不同组的一对电极作为激励电极对，其中一个电极为激励电极，另一个电极为接地电极，在所述激励电极对之间建立电学敏感场，测量其余电极间电势差；超声信号发生与检测单元每次选通一个超声探头产生超声波，选通与该超声探头不属于同组的一个或多个探头接收超声波，并将超声强度转换为电信号；电学信号发生与检测单元所测电势差与超声信号发生与检测单元所获信号一起，送入流动参数计算单元进行相含率与流速的计算；所述的多相流过程参数测试方法包括以下步骤：1).采集电学传感器阵列信号与超声传感器阵列信号；2).根据电学传感器阵列测量数据和超声传感器阵列测量数据，结合特征与分类算法，实现多相流流型的识别，并识别出连续相为非导电相还是导电相；3).根据超声透射衰减幅度，计算气相含率αg；4).利用超声传感器阵列测量数据，结合互相关法计算气相流速ug：a.对上下游超声传感器阵列测量数据采用互相关算法计算出气相的相关速度ugcc；b.根据公式ug＝Kgugcc+udg计算气相流速ug，其中气相速度校正因子Kg与气液相间滑移速度udg，通过实验标定或经验公式确定；5).根据流型识别结果选取相含率估计模型，并判断连续相是否导电，若连续相为非导电相，采用电容传感器测量数据与超声测量数据计算油相含率αo、水相含率αw和气相含率αg；若连续相导电，采用电导传感器测量数据与超声测量数据计算油相含率αo、水相含率αw和气相含率αg；6).利用电学传感器阵列测量数据，结合互相关法计算混合液相流速ul：a.依据步骤5)判断的连续相性质，选取电容或电导电极阵列测量数据，采用互相关算法计算出液相的相关速度ulcc；b.根据公式ul＝Klulcc+udl计算液相流速ul，其中液相速度校正因子Kl与液相相间滑移速度udl可通过实验研究与经验公式联合确定；c.依据步骤5)计算出的油相含率αo与水相含率αw，利用公式和分别计算出油相流速与水相流速；d.根据公式u＝uo+ug+uw计算总流速u。