油氣水多相流過程參數可視化測試儀

《油氣水多相流過程參數可視化測試儀》是依託天津大學，由董峰擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：油氣水多相流過程參數可視化測試儀
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：董峰
• 依託單位：天津大學

項目摘要

針對石油、化工等工業過程中的油氣水多相流，設計並實現基於電學與超聲敏感原理的多感測器多相流過程參數可視化測試儀。該儀器具有可重構、框架式、柔性化的特點，配套軟體具有模組化、多進程和可擴展的特點。該測試儀器的實現，是在已有測試系統研究工作的基礎上，根據多相流實際流動狀態的測試要求和系統軟、硬體的柔性化設計要求，實現具有快速、準確、可擴展和適應能力強、以及滿足標準化設計的高性能測試平台；解決基於電學與超聲敏感原理的多源異質感測器在多相流測試中的配置最佳化，完成電學與超聲兩類測量模態對多相流過程信息的融合表征與相分布圖像重建；以相分布重建結果作為先驗信息，結合電阻抗信息和輔助過程參數檢測信息，實現不受流動狀態約束、具有較寬測試範圍的多相流過程參數的有效提取。並套用於多相流問題研究實驗及實際多相流生產過程中，使其達到能夠全面、實時、可靠地獲取流動過程信息，為多相流研究提供有效的線上檢測手段和工具。

結題摘要

為滿足石油、化工等工業過程中的油氣水多相流問題科學研究與生產過程的測試需要，設計並研製了一種基於電學與超聲敏感原理的多感測器多相流過程參數可視化測試儀，為提高多相流測量方法和技術的研究水平，實現多相流流動過程信息全面、準確、實時、可靠地獲取，提供有效的測試方法和手段。 在電學與超聲模態融合的“油氣水多相流過程參數可視化測試儀”的研製中，為了實現流動過程狀態和信息的準確獲取，從基於不同敏感原理感測器多相流測試機理研究入手，對電學、超聲模態感測器在流動過程中的敏感場分布、測試回響特性和感測器結構與配置方法進行了研究；並基於可重構、框架式、柔性化的設計要求，設計並開發電學、超聲模態測試信息數據採集平台；基於模組化、多進程和可擴展的要求，設計並編制測試儀器套用軟體；實現了“油氣水多相流過程參數可視化測試儀”樣機的研製。 針對電學、超聲模態融合測試多相流流動特性和流動狀態信息的準確提取、表征和過程參數測試模型的建立問題，通過套用研製的測試儀器樣機，在油氣水多相流實驗裝置上獲取不同流動狀態下的測試數據；通過採用非線性信息處理技術和數據融合方法，實現不同模態感測器流動過程特徵信息的提取；並建立基於電導電容感測器融合測試信息的相含率測量模型、基於超聲模態感測器測試信息的流速測量模型和基於多感測器測試信息融合的流速估計模型。 針對多相流流動特性和典型流動狀態可視化圖像的重建問題，在多相介質分布數值建模仿真和多相流流動過程實驗測試的基礎上，提出了基於邊界元形狀重建的多相流相界面分布重建算法，實現了流動過程狀態的相界面可視化圖像重建；提出了正則化參數選取方法、空間自適應正則化和混合正則化方法等改進的正則化圖像重建方法，提高了圖像重建的實時性和準確性；並針對大數據量、多維測試信息的有效利用問題，提出了基於壓縮感知理論的可視化圖像稀疏重建方法，提高了圖像重建速度，並討論了三維實時可視化圖像重建的可行性。