论文部分内容阅读
在石油工业领域，非金属管道的应用越来越广泛。我国所产石油大多含蜡高、粘度大。石油在非金属管道中进行长距离输送时，石油中的蜡成分会随温度降低而析出，最终在管道内壁形成沉积层，严重影响了管道输送效率与危害管道运输安全。电容层析成像(Electric Capacitance Tomography, ECT)技术是一种针对绝缘密闭空间未知介质分布检测的截面成像方法，被广泛应用于多相流监测领域，可以实现油、蜡两相流的检测工作。ECT传感器检测性能受到传感器结构参数的影响，其优化过程具有多参数性和多目标函数特性。本文进行了基于ECT技术的传感器优化方法研究和结蜡检测实验研究。研究内容如下: (1)ECT传感器结构优化方法研究。在仿真条件下，对ECT传感器的极板个数与覆盖率进行多目标函数仿真优化，比较了不同目标函数条件下优化出的参数之间的差异，从而引出传感器对综合优化目标函数的要求。在实验方案设计方面，针对ECT传感器结构参数多的特点，引入正交实验方法。在有效降低实验量的情况下，能够保证优化趋势与全部实验情况一致。利用正交直观分析，获得最优参数组合，同时判断各参数对传感器性能的影响权重，最终实现对多参数结构的分析。基于模糊量化理论，建立传感器综合优化目标函数，对比其他目标函数优化结果，定量分析模糊量化的优势特点。 (2)面向层流检测进行传感器优化设计。多相流的种类众多，不同的传感器结构对不同流型的识别程度不同。设计结蜡检测模型，结合实测实验对ECT传感器进行结构优化。首先进行ECT传感器结构参数因素水平选择，搭建检测实验平台，结合COMSOL有限元工具进行敏感场分布与电容仿真计算，同时对比实测电容结果。其次构建新的正交实验方案，结合所选单一目标函数构建模糊量化指标，最后进行正交直观分析，获得最优参数组合。 (3)非金属管道内部结蜡检测实验研究。面向非金属管道内部结蜡问题，利用优化的传感器结构对不同程度结蜡状况的管道进行实测实验。在实验室条件下搭建结蜡检测平台，与此同时建立同等条件下的模拟仿真平台用以对比效果，验证优化传感器在实际结蜡检测过程的实用性和可靠性。