[發明專利]油水兩相流主導相判別裝置及方法

無效

• 申請號: 200810059557.7
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101231259A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 黃志堯;張金章;孟振振;王保良;冀海峰;李海青
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06;G01N33/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明屬于兩相流檢測技術領域，尤其涉及一種油水兩相流主導相的判別裝置及方法。

背景技術

油水兩相流廣泛存在于石油、化工等領域，但是，油水兩相流流動狀況的高度復雜性導致其測量難度很大。油水兩相流在油為主導相、水為主導相、過渡狀態三種情況下的流動狀況呈現不同的特征，若能設計一種裝置判別出以上三種油水配比狀況，將對油水兩相流的流動機理研究、參數檢測和工藝設計大有裨益。目前，對此類裝置的研究還很少。

在多相流檢測的研究中，電導傳感器多用于測量連續相導電的多相流體，而在含有非導電連續相的多相流體(如油水)方面，電導傳感器很少被研究和應用。本發明基于連續相導電與不導電兩種情況下兩相流體的電導數據差異明顯的思想，通過采集電導信號來判別油水兩相流中的主導相。

支持向量機是建立在統計學習理論基礎上的機器學習方法，已經在模式識別、函數回歸等領域得到了廣泛的應用。Suykens提出的最小二乘支持向量機與傳統支持向量機相比具有運算簡單，執行速度快等優點。本設計采用最小二乘支持向量機算法建立分類器，實現了水為主導相、油為主導相、過渡狀態三種油水配比狀況的判別。

發明內容

本發明的目的是提供一種油水兩相流主導相判別裝置及方法。

油水兩相流主導相判別裝置依次具有相連接的電導傳感器、電導信號采集模塊、信號處理和控制模塊、通訊模塊、計算機，電導傳感器與雙向電流激勵模塊相連，所述的電導傳感器具有傳感管段，傳感管段采用有機玻璃材料，傳感器兩端通過連接法蘭與被測管道相連，傳感管段的管壁上等間距安裝N個電極，其中N≥6，電極上連接高頻屏蔽線。

所述的雙向電流激勵模塊的內部模塊連接關系為：恒流源的輸出端與第一電子開關相連，第一電子開關的兩個輸出端與第二電子開關相連接，第二電子開關的輸出端與3個相鄰的電極相連接，通用陣列邏輯分別與第二電子開關、第三電子開關、撥碼器相連接。

所述的電導信號采集模塊的內部模塊連接關系為：3個相鄰的電極分別與第一差分放大器輸入端和第二差分放大器輸入端相連接，第一差分放大器的輸出端分別與第一正向采樣保持器一端和第一反向采樣保持器一端相連接，第一正向采樣保持器另一端和第一反向采樣保持器另一端經第一減法器與選擇器相連接，第二差分放大器的輸出端分別與第二正向采樣保持器一端和第二反向采樣保持器一端相連接，第二正向采樣保持器另一端和第二反向采樣保持器另一端經第二減法器與選擇器相連接。

所述的信號處理和控制模塊的內部模塊連接關系為：儀表運算放大器與可編程增益放大器、第三減法器、模擬/數字轉換器、現場可編程門陣列、數字信號處理器、收發緩存器相連接，第三減法器與數字/模擬轉換器相連接，數字/模擬轉換器與現場可編程門陣列相連接。

油水兩相流主導相判別方法包括如下步驟：

1)在電導傳感器的一對相鄰電極上由雙向電流激勵模塊施加電流激勵；

2)在電導傳感器的其余相鄰電極對上由電導信號采集模塊得到電壓信號u；

3)電壓信號u經信號處理和控制模塊調制和變換，得到油水兩相流電導數據x₀，x₀由通訊模塊發送到計算機；

4)對電導數據x₀預處理得到x，將x依次輸入最小二乘支持向量機分類子模型1、分類子模型2、分類子模型3，根據下式中類別標號y_k的值確定x屬于是否屬于第k類(k＝1，2，3)，其中分類子模型1識別水為主導相，記為第1類，分類子模型2識別油為主導相，記為第2類，分類子模型3識別過渡狀態，記為第3類，