[发明专利]一种非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置与方法。包括电阻测量传感器、声波检测探头、电阻信号采集处理模块、声信号采集处理模块以及微型计算机。其中，电阻测量传感器包括12个矩形金属电极和绝缘管道两部分，声波检测探头安装在绝缘管道外部。电阻信号采集处理模块提供交流激励信号，同时也接收处理检测信号。声信号采集处理模块接收处理声波信号。利用流体的电阻信息得到气液固三相流中的液相含率，利用声信号中的低频信息得到气相含率，从而获得三相各相含率。本发明是一种非接触测量鼓泡床三相流相含率的方法，具有结构简单、安装方便等优点，避免了破坏管道与影响流体等问题。

主权项

1.一种非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置的新型气液固三相流相含率测量方法，所述非接触式气液固三相鼓泡床相含率测量装置包括电阻测量传感器(1)、声波检测探头(2)、电阻信号采集处理模块(3)、声信号采集处理模块(4)、微型计算机(5)；电阻测量传感器(1)与电阻信号采集处理模块(3)的一端相连，声波检测探头(2)与声信号采集处理模块(4)的一端相连，电阻信号采集处理模块(3)和声信号采集处理模块(4)分别与微型计算机(5)相连；所述的电阻测量传感器包括有12个矩形金属电极(7)和绝缘管道(6)，12个矩形金属电极(7)等间距地环绕在绝缘管道(6)外壁，电阻信号采集处理模块与每个金属电极(7)相连，依次对每个电极施加交流激励信号，在剩余电极处接收检测信号；所述的声波检测探头(2)表面涂抹绝缘胶，将其贴在所述的电阻测量传感器的任意两个金属电极(7)之间的缝隙中部，用于检测流体声音信号；方法步骤如下：1)在绝缘管道内注入导电液体，放入已知体积大小的不导电固体，模拟静态的两相流，此时的不导电相相含率记为α_m，利用电阻信号采集处理模块依次对每个金属电极施加交流激励信号，并在剩余电极处接收检测信号，经过信号处理后传输到微型计算机中计算得到每对电极之间的电阻值信息，记为一组电阻值信息R*，多次改变不导电固体体积来改变相含率α_m，并采集对应的电阻值信息R*，利用偏最小二乘法建立不导电相相含率的回归模型α_m＝f(R*)；2)在绝缘管道内注入导电液体，底部通入已知流量的空气，利用电阻信号采集处理模块采集多相流的电阻值信息，利用声信号采集处理模块同步采集声信号，利用上一步中建立好的不导电相相含率回归模型计算得到此时的气相含率值记为α_g，与此同时，将采集到的声信号进行Daubechies二阶小波分解，分解为不同频段下的细节信号，将各个细节信号的能量值记为E*，多次改变气体流量来改变气相含率α_g，并采集对应声信号的细节信号能量值E*，利用偏最小二乘法建立气相含率的回归模型α_g＝f(E*)；3)在气液固三相流体系中，液相为连续导电相，固相和气相为不导电相，其相含率存在以下关系：α_l+α_g+α_s＝1α_m＝α_s+α_g其中，α_l、α_g、α_s分别是液相、固相、气相的相含率，α_m为不导电相的相含率；利用电阻信号采集处理模块采集多相流的电阻值信息，用已建立好的相含率测量模型计算得到不导电相的相含率α_m，利用声信号采集处理模块同步采集声信号，用已建立好的相含率测量模型计算得到气相的相含率α_g，从而计算得到三相流中的每一相相含率。