管线中气液两相流状态检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种管线中气液两相流状态检测方法及装置，该检测方法基于沿待测管线的管径方向布置的至少一对位于所述管线外部的光发射器和光接收器进行检测，包括：实时检测并处理光接收器接收到的光信号，以生成反应光信号强度变化率的功率谱；获取功率谱中当前时刻的峰值；将功率谱的峰值与预设的第一阈值比较，并根据比较结果确定管线中当前气液两相流介质的存在状态；上述检测方法，通过反应光信号强度变化率的功率谱来表征管线中的介质流状态，无论管径大小，也即，即使极小管径的管线，管线中的气液两相流介质的存在状态的变化也会反应在功率谱中，从而有效提高通过光线传感器对小管径中气液两相流介质状态检测的精准度。准度。准度。

【技术实现步骤摘要】
管线中气液两相流状态检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及气液两相流检测
，尤其涉及一种管线中气液两相流状态检测方法及装置。

技术介绍

[0002]通常情况下，直接将待输送的液体流导入管道进行输送，此时管道中的介质流称之为单相流。另一种情况，为提高液体的输送效率或特殊需要，在将液体导入输送管道的同时通入高压气体流，从而在输送管道中形成气液两相流，因此，气液两相流指的是包括气体和液体的混合介质流，一般用于在管道输送中。
[0003]在应用过程中，一般通过红外检测装置来监控输送管道中流动液体的状态，其工作原理是：红外激光发射器沿管径方向向管道投射红外光，红外接收器接收从管道的另一侧透射出的红外光，然后分析接收到的红外光的光强度，以计算红外光通过管道后的衰减率，当红外光的衰减率大于预设值时表示管道内存在有液体介质流。对于这种检测方式，当输送管道的管径特别小(毫米级别) 时，如油气润滑管线(管线内有空气和油液的混合介质)，由于管道内的气液介质流的截面比较单薄，通过上述红外检测处理方式，很难精确检测管道内的介质流的状态，因此，现有技术中，一般通过超声波来检测小管径的液流状态，检测结果不够理想。
[0004]相比于单相流，气液两相流在管道内具有特有的流型，如图11，沿流动方向，液体介质膜呈周期性间隔分布，且液体介质膜附着在管壁上。因此，可基于气液两相流的流型，对光传感器测到的数据处理进行改进，以使得可基于光线检测的传感器对气液两相流的状态进行检测，并获得良好效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种可用于小管径的并采用光线传感器对管线内的气液两相流介质的状态进行检测的管线中气液两相流状态检测方法及装置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种管线中气液两相流状态检测方法，基于沿待测管线的管径方向布置的至少一对位于所述管线外部的光发射器和光接收器进行检测，所述检测方法包括：
[0007]实时检测并处理所述光接收器接收到的光信号，以生成反应光信号强度变化率的功率谱；
[0008]获取所述功率谱中当前时刻的峰值；
[0009]将所述功率谱的峰值与预设的第一阈值比较，并根据比较结果确定所述管线中当前气液两相流介质的存在状态。
[0010]较佳地，所述确定所述管线中当前气液两相流介质的存在状态包括：
[0011]确定所述功率谱的峰值是否小于第一阈值，如果是，
[0012]则，所述管线内不存在气液两相流介质，或所述管线内的气液两相流介质不流动；
[0013]如果否，则所述管线内存在流动的气液两相流介质。
[0014]较佳地，当所述功率谱的峰值不小于所述第一阈值时，计算前后时刻的功率谱的峰值的频率差，将该频率差与预设的第二阈值比较，并根据比较结果确定所述管线中当前气液两相流介质的流动状态。
[0015]较佳地，所述确定所述管线中当前气液两相流介质的流动状态包括：
[0016]确定前后时刻的功率谱的峰值的频率差是否大于第二阈值，如果是，
[0017]则，所述管线中的气液两相流介质流动不均匀；
[0018]如果否，则所述管线中的气液两相流介质流动均匀。
[0019]较佳地，对所述光信号进行处理的方法包括：
[0020]将所述光信号转换为与其光强度相适配的电信号；
[0021]对所述电信号进行噪声去除和分解处理，以得到目标信号；
[0022]通过功率谱估计的方法估计所得到的一系列所述目标信号的峰值频率，以得到所述功率谱。
[0023]较佳地，所述第一阈值为a，e
‑
5＜a＜e
‑
3。
[0024]较佳地，所述第二阈值为b，b≤1Hz。
[0025]较佳地，所述管线的外径为c，内径为d，3mm≤c≤5mm，1.5mm≤d≤3mm。
[0026]较佳地，所述光发射器包括LED灯。
[0027]较佳地，所述气液两相流介质包括空气和油液的混合介质。
[0028]较佳地，所述光发射器发出的光线被所述管线的吸收率小于被所述油液的吸收率。
[0029]较佳地，所述光发射器发出的光线为波长为923nm的红外光。
[0030]本专利技术还公开一种管线中气液两相流状态检测装置，其包括：
[0031]沿待测管线的管径方向布置的至少一对位于所述管线外部的光发射器和光接收器；
[0032]信号处理模块，实时检测并处理所述光接收器接收到的光信号，以生成反应光信号强度变化率的功率谱；
[0033]第一比较模块，用于比较所述功率谱的峰值与预设的第一阈值的大小；
[0034]第一确定模块，用于根据所述第一比较模块的比较结果确定所述管线中当前气液两相流介质的存在状态。
[0035]较佳地，还包括计算模块、第二比较模块和第二确定模块；
[0036]所述计算模块，用于计算在所述功率谱的峰值不小于第一阈值的情况下，前后时刻的功率谱的峰值的频率差；
[0037]所述第二比较模块，用于将所述频率差与预设的第二阈值比较；
[0038]所述第二确定模块，用于根据所述第二比较模块的比较结果确定所述管线中当前气液两相流介质的流动状态。
[0039]较佳地，所述信号处理模块中设置有光电转换模块、噪声处理模块以及功率谱生成模块；
[0040]所述光电转换模块，用于将所述光接收器接收到的光信号转换为与其光强度相适配的电信号；
[0041]所述噪声处理模块，用于对所述电信号进行噪声去除和分解处理，以得到目标信号；
[0042]所述功率谱生成模块，用于通过功率谱估计的方法估计所得到的一些列所述目标信号的峰值频率，以得到所述功率谱。
[0043]较佳地，所述第一阈值为a，e
‑
5＜a＜e
‑
3。
[0044]较佳地，所述第二阈值为b，b≤1Hz。
[0045]较佳地，所述管线的外径为c，内径为d，3mm≤c≤5mm，1.5mm≤d≤3mm。
[0046]较佳地，所述光发射器包括LED灯。
[0047]较佳地，所述气液两相流介质包括空气和油液的混合介质。
[0048]较佳地，所述光发射器发出的光线为波长为923nm的红外光。
[0049]本专利技术还公开一种管线中气液两相流状态检测系统，其包括：
[0050]一个或多个处理器；
[0051]存储器；
[0052]以及一个或多个程序，其中一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的管线中气液两相流状态检测方法的指令。
[0053]本专利技术还公开一种计算机可读存储介质，其包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以完成如上所述的管线中气液两相流状态检测方法。
[0054]与现有技术相比，本申请通过光线传感器也即沿待测管线的管径方向布置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，基于沿待测管线的管径方向布置的至少一对位于所述管线外部的光发射器和光接收器进行检测，所述检测方法包括：实时检测并处理所述光接收器接收到的光信号，以生成反应光信号强度变化率的功率谱；获取所述功率谱中当前时刻的峰值；将所述功率谱的峰值与预设的第一阈值比较，并根据比较结果确定所述管线中当前气液两相流介质的存在状态。2.根据权利要求1所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述确定所述管线中当前气液两相流介质的存在状态包括：确定所述功率谱的峰值是否小于第一阈值，如果是，则，所述管线内不存在气液两相流介质，或所述管线内的气液两相流介质不流动；如果否，则所述管线内存在流动的气液两相流介质。3.根据权利要求1所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，当所述功率谱的峰值不小于所述第一阈值时，计算前后时刻的功率谱的峰值的频率差，将该频率差与预设的第二阈值比较，并根据比较结果确定所述管线中当前气液两相流介质的流动状态。4.根据权利要求3所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述确定所述管线中当前气液两相流介质的流动状态包括：确定前后时刻的功率谱的峰值的频率差是否大于第二阈值，如果是，则，所述管线中的气液两相流介质流动不均匀；如果否，则所述管线中的气液两相流介质流动均匀。5.根据权利要求1所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，对所述光信号进行处理的方法包括：将所述光信号转换为与其光强度相适配的电信号；对所述电信号进行噪声去除和分解处理，以得到目标信号；通过功率谱估计的方法估计所得到的一系列所述目标信号的峰值频率，以得到所述功率谱。6.根据权利要求1所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述第一阈值为a，e
‑
5＜a＜e
‑
3。7.根据权利要求3所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述第二阈值为b，b≤1Hz。8.根据权利要求1所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述管线的外径为c，内径为d，3mm≤c≤5mm，1.5mm≤d≤3mm。9.根据权利要求8所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述光发射器包括LED灯。10.根据权利要求1所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述气液两相流介质包括空气和油液的混合介质。11.根据权利要求10所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述光发射器发出的光线被所述管线的吸收率小于被所述油液的吸收率。12.根据权利要求11所述的管线中气液两相流状态检测方法，其特征在于，所述光发射
器发出的光线为波长为923nm的红外光。13.一种管线中气液两...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国刚，夏建华，
申请(专利权)人：宝腾智能润滑技术东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：