测量仪表跟孔板

文章出处：http://www.dicksonweb.cn   作者：http://www.dicksonweb.cn   时间：2010-11-29

在工业过程和科学研究中，两相流的检测一直是检测科学研究的一个焦点。Murdock等建立了孔板分离流模型，James等建立了改进的孔板均相流模型。以上两模型用两相密度比修正后，进一步提高了模型精度，并扩大了适用范围。
　　两相流动是一个随机过程，两相流体中的相分布在空间和时间上都是随机的。由此随机性在测量过程中产生的噪声，如孔板差压脉动，是人们在两相流检测的实践中熟知的物理现象。然而，根据传统的测量理论，此噪声仅仅是检测系统中的干扰信号。根据现代检测理论的观点，噪声也是过程系统输出的一种信息。通过对噪声机理的分析，建立噪声的统计滤波模型，便可获得与被检测变量相关的定量信息，从而建立噪声检测两相流的实用理论模型。
　　1、 孔板差压噪声测量汽水两相流的理论模型
　　假设：汽液两相分别流过孔板;无相间动量交换;无相变过程;满足绝热条件。
　　由此得到理想化的孔板分离流模型为：
　　越小，差压噪声越大。
　　将式(3)的两边分别除以式(2)的两边，可得：
　　式(5)、(6)即为利用孔板差压噪声测量汽液两相流双参数(例如质量流量和干度)的理论模型。其物理意义明确，形式非常简单，无须变换便可直接应用于微机仪表。
　　实测的汽水两相流孔板差压方根的相对统计方差(R)，大者可达百分之几十，小者也有百分之几，对于干度变化的反应相当灵敏。
　　2、 汽水两相流双参数测量仪表
　　根据上述的模型，作者研制成功与单孔板配套的测量仪表。该仪表核心是Intel 8098 CPU，配置32K ROM和8KRAM，还包括8个LED，8个按键以及微型打印机。一台开关稳压电源为仪表和变送器提供电能。
　　来自压力变送器和差压变送器的4～20毫安直流信号经I/V转换成1～5伏电压信号，再经A/D变换成数字量。数字滤波和统计估计可得数学模型计算所需的P、和。并按压力P由相应子程序计算密度和热焓，从而算出汽水两相流的干度、质量流量和携带热量，并对流量和热量进行累积运算。键盘和LED用于常数设置和结果显示，微打可定时或立即打印结果。D/A接口输出干度信号，RS232接口可与上位机进行通讯。
　　3、仪表在油田中的应用
　　利用孔板测量汽水两相流实验的78组数据，确定了比例系数值。以下实验数据来自辽河油田的两个油井。表1显示了采用本仪表和传统采样法所得的干度数据的差别。表2显示了采用本仪表和传统孔板流量计测得的流量数据的差别。
[表1]
时间9:009:159:309:4510:0010:1510:3010:4511:00
本仪表686665677068686768
采样737373747574747575
误差(%)578756687


[表2]
时间9:009:159:309:4510:0010:1510:3010:4511:00
本仪表8.1848.0128.1898.2038.0218.0868.0128.1038.085
孔板流量8.28.28.28.28.18.18.18.18.1
误差(%)0.1952.2930.134-0.040.9750.1731.086-0.0370.185

　　从以上数据可以看出，仪表测得的质量流量与直流锅炉的给水孔板流量相比较，误差小于5%;干度的误差小于10%。