基于槽式孔板的两相流计量模型及计量算法研究

• 作 者: 余道丞
• 出 处: 中国石油大学（华东）
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 凝析天然气 槽式孔板 EMD消噪 环状流 机理模型 压降倍率

凝析天然气的计量问题属于高含气率气液两相流的计量问题，是多相流计量的一个分支，至今仍未很好地得到解决，是制约我国天然气工业发展一个因素，是当下石油天然气工业迫切需要解决的问题之一。本文基于课题组采用槽式孔板计量凝析天然气的方案，根据课题组的前期研究结论和大量实验数据，研究槽式孔板的气液两相流计量特性，改善计量模型的准确性，扩大流量计的测量范围并提高计量精度，为基于槽式孔板的凝析天然气计量算法的完善奠定基础。本文的研究可分为三个部分，第一部分对槽式孔板压差数据的消噪方法进行了研究，第二部分为研究的主要部分，从理论机理的角度研究了针对环状流的槽式孔板压降并建立了半经验模型，第三部分对槽式孔板的压降倍率特性进行了研究。根据压差数据的非平稳性、具有分形特征、难以获取噪声先验知识的特点，本文选择基于EMD分解的阈值处理新型消噪方法，以分形高斯噪声为噪声模型进行了测试研究，并根据结果对算法进行了优化，使其对分型高斯噪声的处理效果更好，为压差数据的消噪提供了一种方法。采用槽式孔板测量凝析天然气，计量精度的进一步提高依赖于计量模型的准确性，而缺乏理论模型的支持是制约计量模型准确性的一个决定性因素。本文从环状流通过槽式孔板的运动机理出发，对槽式孔板的压降进行了分析，将压降分为加速压降、摩阻压降、局部压降三部分，并根据实验数据获得了环状流的槽式孔板压降半经验模型，取得了良好的效果，为计量模型精度的提高奠定基础。压降倍率一直是采用差压式流量计计量气液两相流的重要研究方向，但计算式的推广性问题仍未得到解决。本文对已有的标准节流件压降倍率计算式和槽式孔板计算式进行了总结，以实际实验数据位基础分析压降倍率的规律特性，得出了以L-M参数、气相Froude数和孔径比为关联因子的计算式，取得了良好的效果。