氣液兩相流下微彎型科氏質(zhì)量流量計信號建模與誤差修正.pdf

1、對能源的精確計量是提高能源使用效率的基礎(chǔ)，而科氏質(zhì)量流量計可以直接測量流體的質(zhì)量流量且測量精度高，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個需要對能源進行計量的場合，如石油、天然氣、化工、制藥等行業(yè)。當(dāng)前，科氏質(zhì)量流量計已經(jīng)成功地應(yīng)用于對連續(xù)、平穩(wěn)的單相流的測量。但是，在科氏質(zhì)量流量計的實際應(yīng)用中，會出現(xiàn)對氣液兩相流進行測量的場合。科氏質(zhì)量流量計（特別是微彎形科氏質(zhì)量流量）測量氣液兩相流時會產(chǎn)生很大的測量誤差，必須要對測量結(jié)果進行修正，否則測量結(jié)果沒有實用意

2、義。為此，本文從氣液兩相流實驗、流量信號模型、測量誤差模型以及測量誤差的在線修正這四個方面展開了研究工作。
　　為研究微彎形科氏質(zhì)量流量計測量氣液兩相流的問題，先要進行氣液兩相流實驗。為此，本文設(shè)計了科氏質(zhì)量流量計多參數(shù)測試實驗裝置，并根據(jù)影響氣液兩相流測量的主要因素，制定了氣液兩相流實驗方案，并用課題組研制的變送器匹配國產(chǎn)微彎型科氏流量傳感器進行了氣液兩相流實驗。實驗結(jié)果表明，氣液兩相流下傳感器輸出信號波動十分劇烈，當(dāng)水質(zhì)量流量

3、在30～100kg/min變化、密度降在0～30％變化時，氣液兩相流測量誤差最大為-50％，并且測量誤差表現(xiàn)為復(fù)雜的非線性和非單調(diào)性。
　　為揭示氣液兩相流測量誤差的來源，本文采用時間序列分的方法建立氣液兩相流下流量信號的數(shù)學(xué)模型。針對氣液兩相流實驗過程中采集的科氏流量傳感器輸出信號，采用數(shù)字過零檢測方法提取流量序列，通過概率密度分析流量序列的分布規(guī)律，通過相關(guān)分析方法得到流量序列的ARMA模型系數(shù)，最后得到流量信號的數(shù)學(xué)模型，并

4、驗證了數(shù)學(xué)模型的準確性。根據(jù)數(shù)學(xué)模型可知，流量信號由穩(wěn)定分分量和波動分量組成。其中，穩(wěn)定分量就是氣液兩相流下流量實際測量的均值，其與真實值間存在偏差是氣液兩相流測量誤差的來源。
　　由于氣液兩相流測量誤差的表現(xiàn)出復(fù)雜的非線性，很難從機理方面對測量誤差進行修正，本文采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對氣液兩相流測量誤差進行建模，得到測量誤差模型，并對氣液兩相流測量誤差進行離線修正。通過綜合比較不同網(wǎng)絡(luò)的性能，選擇了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對測量誤差進行建模。將誤