基于噪声测量的气液两相流流型识别装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于噪声测量的气液两相流流型识别装置和方法。所述装置是在通有气液两相流的竖直管道的侧壁开有通孔，在所述通孔内穿接有波导管，在所述波导管的内腔中设有吸噪底盘，在所述吸噪底盘的外端固定有声发射传感器；所述声发射传感器通过所述吸噪底盘检测竖直管道内气液两相流的流动噪声信号，并将所检测到的信号通过数据采集单元发送至数据处理单元，数据处理单元对接收到的信号进行处理、运算，从而识别出两相流的流型。本发明专利技术通过吸噪底盘对空压机、管道等产生的噪声进行屏蔽，可有效避免外界噪声对声发射传感器所检测的流体流动噪声的干扰，最终实现在线、准确地识别出流体的流型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种两相流流型检测装置，具体地说是一种基于噪声测量的气液两相流流型识别装置和方法。
技术介绍
目前，气液两相流流型识别方法可分为两种，一种是主观法，一种是客观法。主观法包括目测法、高速摄像法等，这类检测方法简单便捷，但易受现场环境、管道透明度以及人为误差等因素的影响。客观法主要是通过实验获得参数进行相应的现代信息数据处理，得到表征流体流动状态的各种参数，再通过得到的参数进行分析找到与流型相匹配的关系。客观法主要有：基于差压传感器的流体检测技术、射线吸收法、接触式探头法、过程层析成像法。基于差压传感器的流体检测技术是通过将差压传感器安装在两相流的实验管段，在流体流动期间采集两相流的过程检测参数，由于测量精度和成本的原因，现如今普遍采用这种测量方法进行测量。射线吸收法是通过设备发出相应的X射线或者多束射线使之穿过两相流的管壁，通过测得射线的衰减程度最终确定管段的吸收情况，从而判别出管道内部流体的流动状况。射线吸收法对于发射探头的选择尤为关键，除此之外，选择合适的管道材料以减少管道对射线的吸收也很重要。接触式探头(如光导探头或者电导探头)法是利用光或者电的导电性进行检测，从而确定流体的流动介质情况。这种测量方法的缺点是需要接触管道内部的流体，探头易受到介质的影响，并且会影响流场的分布。过程层析成像法主要有电容层析成像法、电阻层析成像法、超声成像法、微波成像法等，其通过选择适当的敏感元件，可实现对两相流流型进行在线检测。上述方法各有优缺点，可根据特定的场合或其他需要而选择合适的方法。目前，研究者们大多致力于通过客观法在线检测、识别两相流的流型。专利
技术实现思路
本专利技术的目的之一就是提供一种基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，该装置是通过测量两相流的流动噪声，进而实现在线识别两相流流型的目的。本专利技术的目的之二就是提供一种基于噪声测量的气液两相流流型识别方法，该方法可在
不干扰流体自身流场的情况下通过测量流动噪声最终实现流型的在线测量。本专利技术的目的之一是这样实现的：一种基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，在通有气液两相流的竖直管道的侧壁开有圆形通孔，在所述通孔内穿接有波导管，所述波导管为中空的圆管结构，在所述波导管的内腔中设有吸噪底盘，在所述吸噪底盘的外端固定有声发射传感器，所述声发射传感器通过数据采集单元与数据处理单元相接；所述声发射传感器通过所述吸噪底盘检测竖直管道内气液两相流的流动噪声信号，并将所检测到的信号通过数据采集单元发送至数据处理单元，所述数据处理单元对接收到的信号进行处理、运算，从而识别出两相流的流型。优选的，所述波导管的长度与竖直管道的壁厚相同；所述吸噪底盘的内端面与竖直管道的内侧壁相齐平，所述吸噪底盘的外端面凸出在竖直管道的外侧壁外。优选的，在所述吸噪底盘的外端面上开有凹槽，所述声发射传感器的探头端伸入到所述凹槽内与所述吸噪底盘固接。优选的，所述吸噪底盘为有机材料吸噪底盘。优选的，所述通孔为四个，且四个通孔均匀分布在管道侧壁的同一横截面上；每一通孔对应一个波导管和一个吸噪底盘。优选的，四个吸噪底盘通过竖直管道外侧的环形箍带连成一体结构。优选的，所述通孔为八个，八个通孔平均分为两组，每一组中的四个通孔均匀分布在管道侧壁的同一横截面上，且其中一组通孔位于另一组通孔的上方，两组中的通孔上下一一对应。本专利技术通过在竖直管道的侧壁开通孔，在通孔内穿接波导管，在波导管的内腔中设吸噪底盘，在吸噪底盘的外端固定声发射传感器，声发射传感器可通过吸噪底盘检测竖直管道内气液两相流的流动噪声信号，气液两相流的流动噪声信号即可反映两相流的流动状态，数据处理单元根据流动噪声信号进行相应的运算、分析，即可得出两相流的流型。本专利技术基于噪声测量来识别两相流的流型，测量过程中声发射传感器不用直接接触流体，因此不会干扰流体自身的流场，能够实现在线检测。气液两相流在竖直管道内流动时，管道内的噪声除了气液两相流的流动噪声外，还有其他噪声，例如空压机、管道震动等产生的噪声，本专利技术通过设置吸噪底盘(其材料为有机材料，例如为玻璃、橡胶或聚酯纤维等)，可有效去除其他噪声对流体流动噪声的影响，为实现准确测量流体流型奠定了基础。声发射传感器通过吸噪底盘检测管道内的流动噪声信号，其原理是通过接收管道内流体
产生的弹性波，并转换为电信号；本专利技术通过在吸噪底盘的外侧设置波导管可减弱弹性波在传输过程中的损耗，提高声发射传感器所检测到的流动噪声信号的准确性。本专利技术的目的之二是这样实现的：一种基于噪声测量的气液两相流流型识别方法，包括如下步骤：a、在竖直管道的侧壁开通孔，并在所述通孔内穿接波导管，在所述波导管的内腔中设吸噪底盘，在所述吸噪底盘的外端固定声发射传感器；b、在竖直管道内通入待测气液两相流；c、所述声发射传感器通过所述吸噪底盘检测竖直管道内气液两相流的流动噪声信号；d、数据采集单元采集所述声发射传感器所检测到的流动噪声信号，并发送至数据处理单元；e、所述数据处理单元根据接收到的信号进行相关处理、运算，从而识别出两相流的流型。步骤e包括如下步骤：e1、数据处理单元首先根据接收到的信号计算均值方差s、峭度KUR和频率重心Fg；具体计算公式如下： x ‾ = Σ i = 1 n x i n - - - ( 1 ) ]]> s = Σ i = 1 n ( x i - x ‾ ) 2 n - 1 - - - ( 2 ) ]]> K U R = Σ i 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，其特征是，在通有气液两相流的竖直管道的侧壁开有圆形通孔，在所述通孔内穿接有波导管，所述波导管为中空的圆管结构，在所述波导管的内腔中设有吸噪底盘，在所述吸噪底盘的外端固定有声发射传感器，所述声发射传感器通过数据采集单元与数据处理单元相接；所述声发射传感器通过所述吸噪底盘检测竖直管道内气液两相流的流动噪声信号，并将所检测到的信号通过数据采集单元发送至数据处理单元，所述数据处理单元对接收到的信号进行处理、运算，从而识别出两相流的流型。

【技术特征摘要】
1.一种基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，其特征是，在通有气液两相流的竖直管道的侧壁开有圆形通孔，在所述通孔内穿接有波导管，所述波导管为中空的圆管结构，在所述波导管的内腔中设有吸噪底盘，在所述吸噪底盘的外端固定有声发射传感器，所述声发射传感器通过数据采集单元与数据处理单元相接；所述声发射传感器通过所述吸噪底盘检测竖直管道内气液两相流的流动噪声信号，并将所检测到的信号通过数据采集单元发送至数据处理单元，所述数据处理单元对接收到的信号进行处理、运算，从而识别出两相流的流型。2.根据权利要求1所述的基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，其特征是，所述波导管的长度与竖直管道的壁厚相同；所述吸噪底盘的内端面与竖直管道的内侧壁相齐平，所述吸噪底盘的外端面凸出在竖直管道的外侧壁外。3.根据权利要求2所述的基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，其特征是，在所述吸噪底盘的外端面上开有凹槽，所述声发射传感器的探头端伸入到所述凹槽内与所述吸噪底盘固接。4.根据权利要求1所述的基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，其特征是，所述吸噪底盘为有机材料吸噪底盘。5.根据权利要求1所述的基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，其特征是，所述通孔为四个，且四个通孔均匀分布在管道侧壁的同一横截面上；每一通孔对应一个波导管和一个吸噪底盘。6.根据权利要求5所述的基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，其特征是，四个吸噪底盘通过竖直管道外侧的环形箍带连成一体结构。7.根据权利要求1所述的基于噪声测量的气液两相流流型识别装置，其特征是，所述通孔为八个，八个通孔平均分为两组，每一组中的四个通孔均匀分布在管道侧壁的同一横截面上，且其中一组通孔位于另一组通孔的上方，两组中的通孔上下一一对应。8.一种基于噪声测量的气液两相流流型识别方法，其特征是，包括如下步骤：a、在竖直管道的侧壁开通孔，并在所述通孔内穿接波导管，在所述波导管的内腔中设吸噪底盘，在所述吸噪底盘的外端固定声发射传感器；b、在竖直管道内通入待测气液两相流；c、所述声发射传感器通过所述吸噪底盘检测竖直管道内气液两相流的流动噪声信号；d、数据采集单元采集所述声发射传感器所检测到的流动噪声信号，并发送至数据处理单
\t元；e、所述数据处理单元根据接收到的信号进行相关处理、运算，从而识别出两相流的流型。9.根据权利要求8所述的基于噪声测量的气液两相流流型识别方法，其特征是，步骤e包括如下步骤：e1、数据处理单元首先根据接收到的信号计算均值方差s、峭度KUR和频率重心Fg；具体计算公式如下： x ‾ = Σ i = 1 n x i n - - - ( 1 ) ]]> s = Σ i = 1 n ( x i - x ‾ ) 2 n - 1 - - - ( 2 ) ]]> K U R = Σ i = 1 n ( x i - x ‾ ) 4 n ( Σ i = 1 n ( x i - x ‾ ) 2 n ) 2 - - - ( 3 ) ]]> F g = Σ i = 1 n 2 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：方立德，李婷婷，韦子辉，刘霜，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：河北;13