多電極成像電磁流量計單相流及固液兩相流速度分布測量研究.pdf

1、本文在發(fā)展傳統(tǒng)權(quán)函數(shù)理論的基礎(chǔ)上,針對單相流以及多相流中速度分布高度不均勻?qū)α髁繙y量的影響,提出并設(shè)計了一種新型的非侵入式電磁測量系統(tǒng)。單相流的不對稱對電磁測量影響嚴(yán)重,而多相流廣泛存在于石油、動力、化工、冶金和醫(yī)藥領(lǐng)域,因此研究此類高度偏離的速度分布下流動參數(shù)的精確測量具有重大意義。
　　文中基于傳統(tǒng)Shercliff權(quán)函數(shù)理論發(fā)展出區(qū)域權(quán)函數(shù)的概念,并詳細(xì)介紹了基于區(qū)域權(quán)函數(shù)理論制成的多電極成像電磁流量計,該系統(tǒng)旨在測量速度分

2、布高度不均勻的單相水流和固-液兩相流流動截面處的軸向速度分布。在多相流測量中,需要通過其他手段測量特定相的體積含率,之后與電磁流量計測得的局部軸向速度積分求得各相的體積流量。
　　本文針對赫姆霍茲線圈在流動截面處激勵的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布進(jìn)行數(shù)值模擬,提出對線圈幾何配置的優(yōu)化參數(shù)選擇;采用有限元分析法對電極成像電磁流量計模型進(jìn)行建模仿真,并求取區(qū)域權(quán)函數(shù)的數(shù)值;通過仿真實驗與實流實驗充分證明區(qū)域權(quán)函數(shù)的穩(wěn)定性與速度重構(gòu)的精確性,并且對速

3、度分布重構(gòu)的算法進(jìn)行了討論,選取吉洪諾夫正則化法則。
　　流量計傳感器選用16電極均勻分布的方式,設(shè)計適合被測流型特點的電極,并進(jìn)行外殼材料的實驗。轉(zhuǎn)換器設(shè)計中,全面分析了電磁流量計磁場激勵信號與測量信號的特點,選取低頻三值方波電流驅(qū)動方式,針對設(shè)計階段出現(xiàn)的溫度漂移影響引入了溫度補(bǔ)償電路,并對信號測量的放大濾波電路進(jìn)行了反復(fù)優(yōu)化。將VM1微處理器引入多電極成像電磁流量計智能信息處理系統(tǒng)中,作為控制和計算核心完成傳感器控制、數(shù)據(jù)采