使用一個渦流流速計監視兩相流體流的制作方法

專利名稱：使用一個渦流流速計監視兩相流體流的制作方法
技術領域：
本發明涉及對兩相流體流監視的改進，更確切的，涉及對流體流的檢測和測量。
本發明特別參考對流體流中第二相分量的存在的檢測，以及對兩相氣體/液體流狀況中每個相的相對大小的確定，這是通過分析來自一個傳統單相流速計的無條件的傳感器信號而得到的。
背景技術：
有很多類型的流速計，這包括孔板/DP流速計、渦輪流速計、Coriolis流速計、電磁流速計、以及渦流流速計，每種都采用了不同的操作機理和方法來檢測要被測量的流體，以給出測量讀數。對流速計的選擇將依賴其它的具體應用、成本、可靠度以及準確度。每種類型都具有其附帶的缺點和優點。
盡管不是排它性的，但本發明特別參考渦流流速計，其中，一個非流線形體，例如一個發散棒(shedder bar)的存在產生了VonKarman渦流，所述非流線形體的放置與流過的方向垂直，且處于流體流經的限制導管的中央。
考慮附圖中的圖15，一個直徑為D的圓柱形非流線形體浸沒在流動的流中。如果Reynolds數小于大約0.5，那么圓柱周圍的兩個邊界層就不會分開，這是由于壓強梯度(依賴于v2)非常小。對于大約2到30之間的Reynolds數，流邊界層對稱的分開，從而在流重新合并之前產生兩個鏡像渦流。隨著Reynolds數的增加，渦流開始交替的從圓柱的每側交替發散，從而產生兩個錯開的渦流列。這就是Karman渦街。每個渦流都處于每個其它渦流的域內，從而，如果這樣的渦流系統能夠存在于一個穩定的流中，那么該系統將向上游移動。
在真實情況下，渦流發散的頻率決定于Strouhal數，即St，對于圓柱形非流線形體，它是fD/U，由0.198(1-19.7/Re)給出，其中f是渦流發散頻率，D是圓柱的直徑，U是平均流速，Re是Reynolds數。
所以Q＝k1×f其中Q是容積流速以及k1是一常數渦流發散的頻率本質上是流動流體速度的一個函數，并且基本獨立于它的其它物理性質，如溫度、壓強、密度、粘稠度、傳導性等等，只要渦流的存在能夠被可靠并實際的傳感到，并且這通常依賴于大于大約10,000的Reynolds數。
在渦流傳感器的操作中，用來檢測渦流發散的方法涉及，利用差分壓強傳感器來感測渦流發散體附近由于渦流運動所導致的流體壓強的改變，或感測在一個固定的葉片上移動渦流所施加的力，或感測由渦流在渦流發散體上施加的力矩，或者在橫向超聲波束上觀察渦流的效果。
渦流流速計的一個特征就在于，渦流發散體對流體流的效果，在本質上與對其中流有流體的導管的截面中的任何阻塞或改變所導致的效果一樣，并且服從Bernoulli方程P/ρg+v2/2g+z＝常數其中，P是壓強，ρ是密度，v是流體速度，g是重力加速度。
所以，渦流發散體上的壓強降是流速平方以及流體密度的函數，并且Q＝k2×(ΔP/ρ)1/2其中Q是容積流速ΔP是渦流發散體上產生的差分壓強以及k2是又一個常數在穩定流速狀態下，并且在使用差分壓強傳感器來檢測渦流時，從渦流傳感器得到的振蕩信號特征在于，周期變化高達±10％，幅度漲落甚至更寬。所以，習慣上會處理該傳感器信號，以消除這些漲落。對于工作于單相流體中的一個典型渦流流速計，渦流發散的頻率正比于容積流速Q，并且渦流傳感器信號的平均幅度(A0)隨著容積流速的平方而增加也就是A0＝αQ2其中α=ργGACPa]]>以及ρ＝流體密度(kg/m3)GA＝放大器的增益γ＝傳感器靈敏度(VN-1m2)a＝管道線的面積(m2)Cp＝壓強系數，對相同線尺寸的流速計它是常數為了確定渦流傳感器信號的功率和均方根幅度，功率是通過對采樣信號X(n)求和計算出來的，所述計算根據方程 其中，N是采樣數據點的數量，均方根信號幅度可以從該信號功率的平方根得到。
在一些工業中，尤其例如石化工業，流動流體可能不是單一成分的。例如，它可能是一個含有相當比例烴氣的烴液體，或者相反，它的主要成分是烴氣，烴氣中帶有相當比例的小滴狀的烴液體。
可替換的，它可以為單一成分的流體(例如，乙烯或氨)，在其流過的壓強和溫度條件下，它能夠以液體或者氣體的方式存在。在所有這些情況下，當進行相關處理或活動的操作時，不僅必須建立容積或物質流速，而且必須建立各個相的相對大小。在其它領域，例如在蒸汽產生中，用濕度來衡量的蒸汽質量是影響相關設施工作效率的重要屬性。傳統上，如上所述，從傳感器得到的信號中的幅度和周期漲落被特意抑制，以給出更純的信號。然而，我們已經發現，對這些漲落的分析能夠得到關于流體流狀態的有價值的信息。

發明內容
所以，本發明的一個目標就在于提供一種方法，該方法通過分析所述信號和漲落來監視兩相流體流。
本發明的又一目標在于，提供一種檢測第二流體相的存在的方法。
本發明的又一目標在于提供一種方法，該方法測量兩相流體流，以給出兩分量流體中每個分量的容積流速，或者給出單分量兩相流中諸個相的相對大小。
根據本發明的第一方面，本發明提供了在封閉導管中監視流體流的一種方法，所述封閉導管中放置了一個流速計，要被監視的流體流經所述流速計，所述流速計產生一個信號以指示流體流的至少一個屬性，以及測量所述信號的分量，保留與其相關聯的漲落，并且分析所述信號分量以及漲落，來確定流體流的至少一個屬性。
根據本發明的第二方面，本發明提供了在封閉導管中檢測兩相流體流的一種方法，所述導管放置了一個流速計，要被檢測的流體流過所述流速計，所述流速計產生一個信號以指示流體流的至少一個屬性，以及測量所述信號的分量，保留與其相關聯的漲落，并且分析所述信號分量以及漲落，來檢測兩相流體流的存在與否。
根據本發明的第三方面，本發明提供了在封閉導管中測量流體流的一種方法，所述導管放置了一個流速計，要被測量的流體流過所述流速計，所述流速計產生一個信號以指示流體流的至少一個屬性，以及測量所述信號的分量，并保留與其關聯的漲落，以及分析所述信號分量和漲落，來確定所述流體流的至少一個相的容積流速。便利的，所述流速計是一個渦流流速計，其中對流速計產生的信號進行傳感的裝置可以是差分壓強型的。可以理解，使用除了渦流流速計以外的流速計也屬于本發明的范圍。
我們已經發現，第二流體相的存在對來自渦流傳感器的振蕩信號有直接影響。除了改變發散頻率以外(如果第二相是不期望的，那么這將導致測量誤差)，渦流振蕩的幅度以及相關的漲落會有大幅改變，其改變程度遠大于從由于混合重和輕流體所造成的總密度改變或速度增加所能預測的量。在兩相流所產生的任何特定發散頻率處，信號幅度的改變以及信號漲落的強度依賴于第二相存在的量，并且使得能夠對第二相的存在進行檢測，并且允許同時測量兩個相的流速。
本發明的所述方法還包括校準流速計的步驟，所述校準利用參考流速計來準確建立各個分量的流速(在它們被混和形成要被流速計所測量的兩相流之前)，以確定信號功率、信號幅度(均方根)、與渦流流速計相關的發散頻率、信號漲落與流速之間的關系。對于兩相流測量，流速計的校準包括進行測試，以給出單相和兩相流在一個流速范圍內的性能數據。特別的，為了提供一個清晰的主相和一個清晰的次相，本發明的發明者選擇了兩相流；例如，水是主相，而次相是空氣。所以，所述校準本質上是基于含有氣體的液體相來進行的，但需要理解的是，所述校準能夠用在與其相反的相的情況。
所述校準對測量的信號特征產生圖形數據，這提供了容積流速的測量，允許用流速計來確定單相或兩相流的存在，并且測量單分量流中的容積流速，或者兩相流中兩個分量的容積流速。
已經發現，在主相中存在次相會使流速測量信號的特征產生變化。這樣，例如當空氣被引入到以恒定流速流動的水中時，這就在測得的信號特征中產生了變化。作為流體平均流速指示的渦流發散頻率隨著傳感器信號的幅度和功率的下降而提高，并且正是過去一直被認為是多余的這一下降提供了關于兩相流中相組成的重要信息。
含有氣體的液體流以及含有液體的氣體流狀態中兩相的相對大小可以通過分析和處理無條件的傳感器信號來得到確定，所述無條件的傳感器信號特別的來自渦流流速計。
可以看到，本發明的所述方法可以用于上述情況以外的流狀態，并且，相應的，能夠被用于含有液體的液體流狀態，其中所述諸個液體是不融合的，含有固體的液體或氣體，以及三相流狀態。


下面將僅僅通過例子，并參考附圖來描述，利用渦流流速計產生指示了容積流速的信號，所述容積流速是指兩相的含有氣體的液體流體流中兩個分量的容積流速，在附圖中圖1是產生兩相的含有氣體的水流的裝置示意圖。
圖2示出了從渦流流速計得到的傳感器信號的典型功率譜，其峰值處于渦流發散頻率。
圖3示出了對于一個用于單相流的渦流流速計，功率譜隨液體流速的變化。
圖4示出了由于引入次相(空氣)而產生的渦流傳感器信號的幅度和頻率的變化。
圖5示出了由于引入次相(空氣)而產生的渦流發散頻率隨主相(水)流速關系的變化。
圖6代表了渦流傳感器信號隨主相(水)流速以及次相(空氣)引入的變化。
圖7示出了對于不同的次相(空氣)流速，渦流傳感器信號的均方根幅度隨主相(水)流速的變化。
圖8代表了一個神經網絡的輸出。
圖9示出了對六個不同的次相(空氣)流速值，來自渦流量計的主信號的功率譜對數與恒定水流速處的頻率的關系圖。空氣的存在提高了高頻的噪聲。
圖10示出了在頻率范圍0-4kHz內，對不同的注入空氣流速，渦流信號的對數功率譜平均值與液體流速的關系圖。
圖11示出了對不同的注入空氣流速，發散頻率與液體流速的關系圖。
圖12示出了對不同的注入空氣流速，渦流信號幅度平方根與液體流速的關系圖。
圖13示出了對不同的兩相流速，渦流信號幅度的平方根與發散頻率的關系圖。一個豎直箭頭被用來指示由于第二相(空氣)的存在而導致的平方根幅度的變化。
圖14比較了真實流速(●)與利用渦流量計校準參數所得到的流速(○)。
圖15代表了一個圓柱形非流線形體，并且示出了在三組Reynolds數所代表的流速下，流體流所產生的渦流。
具體實施例方式
圖1所示的示意圖表示了用來產生兩相的含有空氣的水流的實驗室測試裝置，其包括用來將水送到流動環4的泵2，所述流動環由管道系統5組成。所述泵2將水送到線路的管道中，經過用來平滑流動的調節器6，并隨后經過第一參考流速計8。流速計8的下游放置有一個空氣注入點10，空氣可經過該點通過第二參考量計9注入到水流中。
一個渦流流速計12被置于線路4中空氣注入點10的下游，管道5繼續延伸，并最終排出到儲備池以用于循環。
正如此前已經解釋過的，渦流流速計的操作基于渦流從非流線形體兩邊的交替發散，所述非線性流體的放置與流體束流動方向相垂直(見圖15)。渦流發散的頻率正比于流速，從一個典型渦流流速計所得到的無條件傳感器信號的頻譜示于圖2。峰值頻率位于渦流發散頻率。
如圖7(頂部圖)和圖12(頂部圖)所示，當流速計12工作在單相液體上時，信號的幅度根據渦流發散頻率的平方而增長。該關系是渦流發散棒上壓降的一個直接函數，這驗證了Bernoulli方程(示于前文)適用于該流速計的操作。
如果主相(水)的流速保持恒定，那么通過點10引入次相(例如，空氣)就使得發散頻率升高，這是因為流動流體總體積的增大。然而，如圖4所示，它還導致渦流傳感器信號的幅度發生下降，但該下降隨著空氣含量的提高，比Bernoulli方程中若兩相混合物的平均密度被插入為密度ρ所能解釋的要快的多。
如果主相(水)的流速保持在一特定的流速，那么次相(空氣)的引入就使得渦流發散頻率提高。圖5示出了在五個固定主相流速下的結果。每一條線都是在一個固定的注入空氣流速下繪制的。底部的曲線是單相水流的。
如圖6所示，當工作在單相流上時，傳感器信號的相對幅度直接正比于發散頻率的平方。如果引入了次相(空氣)，那么該信號的相對幅度就會漸漸降低。所以，就可以繪制一系列曲線，所述曲線將渦流發散頻率與容積流速相關聯，從而與兩相的相對大小相關聯。
在一定兩相流范圍內的渦流傳感器信號的功率和幅度分別示于圖6和7。每條曲線示出了當主相(水)流速相對于一個固定的次相(空氣)流速發生改變時的信號。
為了在兩相狀態中確定各個流的相對大小，流速計12首先必須被校準，這包括在流速計覆蓋的主流體單相流范圍內，測量和繪制傳感器信號的幅度和發散頻率。然后，必須在主流體流速維持恒定，但次流體流速在被覆蓋的整個范圍內改變的情況下，重復上述過程。圖5、6和7是這種校準的例子。
在此情況下，圖5、6和7示出了在(1英寸)Foxboro Model 83F渦流流速計上，最大線壓強為3 bar處所作的測量結果。對于圖5，渦流發散頻率被測量，其中，主相(水)的流速維持在五個不同的值，而同時，次相(空氣)的流速按五個相等的步幅從零調整到最大值。對于圖6，信號功率和渦流發散頻率被測量，其中，主相的流速維持在五個不同的值，而次相(空氣)的流速按五個相等的步幅從零調整到最大值。對于圖7，信號幅度和渦流發散頻率被測量，其中，主相的流速維持在五個不同的值，而次相(空氣)的流速按五個相等的步幅從零調整到最大值。基于這些圖，對于校準范圍內的任何一組條件，兩相的流速都能夠被確定。這樣，如果渦流發散頻率例如是100Hz，且信號幅度是大約0.64V，那么圖7中的數據就表明，主流體的流速為大約280l/min，次相的流速大約為10l/min。
顯然，還可以給其它渦流流速計的線尺寸準備一系列關聯了渦流發散頻率與物質流速的曲線，從它們就可以得出兩相的相對大小。
顯然，當不同數量的次相被引入到主相中時，測量信號間的渦流傳感器信號的大小和功率是有差別的。圖6和7示出了可觀測的數量(發散頻率、渦流傳感器信號的幅度和功率)與各個相的流速之間所呈現的系統的、但是非線性的關系，所述各個相的流速也就是主相(水)流速和次相(空氣)流速，它們是流速計應該理想測量的。一個多層神經網絡能夠擬和復雜的非線性數據，所以就提供了一種處理可觀測數據的方法，以產生一個能夠為主相和次相流速都給出良好測量值的系統。
來自渦流流速計的四個輸入數據值被用作神經網絡的輸入，它們是發散頻率、信號功率、均方根信號幅度、以及均方根信號幅度的平方根。該網絡被訓練從四個輸入值產生兩個輸出值，主相(水)流速和次相(空氣)流速。兩個獨立的渦流傳感器信號組在相同的條件下被收集。訓練和測試后的神經網絡的輸出示于圖8，其詳細數據示于表1。
作為對使用一個受訓練的神經網絡來確定兩個分量的流速的替換，還可以使用一種具有更多物理基礎的解析方法。上文已經陳述過，單相流體流的渦流傳感器信號平均幅度(A0)隨著容積流速的平方而增加，也就是A0＝αQ2。所以就得到，均方根幅度的平方根(S)一定正比于流體流速Q。圖12對于收集的實驗數據示出了這一點。頂部的圖是僅對于單相水流的，并且是所期望的精確的線性。如圖12中的其它線所示，即使存在兩相流，S與流速之間仍然近似保持線性關系。
由于即使在兩相流的情況下，發散頻率f和信號幅度的平方根S都隨著流速近似線性變化，所以就得出，S將隨著f近似變化。對于兩相流的情況，這一點被示于圖13，其中，每條線都示出了當液體流速L改變，同時保持氣體流速G恒定的情況下，S與f的關系。不同的曲線示出了不同氣體流速G的效果，頂部的線是在零氣體存在，也就是在單相液體流的情況下作出的。發散頻率f被發現隨著兩相的組合容積流速(L+G)而線性變化。由于，如上所述，單相流的發散頻率依賴于流體流速，而不依賴于流體的物理屬性，所以這又是一個預料中的結果。
圖13給出了兩相流測量的基礎，由于與單相液體流(頂部的線)的信號強度相比，信號強度S直接根據第二相存在的量而減少，如豎直的黑色箭頭所示，兩相流組合產生了靠近79Hz的發散頻率。現在將描述校準該儀器的過程，以及用它來測量兩相流中兩個分量流速的使用方法。
1.對2相流校準校準步驟1。給定頻率和流速之間的線性關系，我們假設發散頻率隨著兩相總的容積流速線性變化，也就是f＝(L+G).x1+x2(6)其中，f是發散頻率，L是液體容積流速，G是氣體容積流速。為了確定斜率x1和截距x2，該量計采用圖11底部圖中的數據所示的單相液流(G＝0)來校準，x1和x2通過對(f，L)數據點的最小二乘擬和來確定。
校準步驟2。我們讓單相液流的S與L之間的關系為S0＝y1+L0y2+L02y3(7)下標0被加到S和L上以強調這是對于單相液流的關系。常數y1、y2、和y3是通過利用圖12中頂部圖的數據所示的單相液流，并對(S0，L0)數據點最小二乘擬和得到的。
校準步驟3。如圖13所示，存在第二氣體相的效果被考慮進來。每一個兩相流情況(其液體和氣體容積流速L和G)都產生f和S的值。發散頻率f被用來獲得單相液流的值L0，所述單相液流產生相同的發散頻率f。
該值L0從(6)，且讓G＝0得出，也就是L0＝(f-x2)/x1(8)對應的S0的值從(7)得到，也就是S0＝y1+L0y2+L02y3(9)所有點(f，S0)都落在單相液體線上，這是圖13頂部的線。對不同空氣流速下記錄在圖上每個兩相流點(f，S)，它們已經被繪制成了圖13頂部線上的點(o)。
校準步驟4。只要存在氣體流，渦流信號的幅度就會下降，這樣真實的實驗點(f，S)將位于圖13中單相水曲線下方一個依賴于氣體流速G的量。對于一個空氣流速為20l/min的實驗兩相流點，差(S0-S)由上方點(f，S0)與下方點(f，S)之間的箭頭示出。
諸點的信號差Sd都得到了測量Sd＝(S0-S) (10)(在作為測量儀器使用時，Sd將被用來導出氣體流速G)。
校準步驟5。該Sd值通過采用二次型關系在兩相流數據中被擬和成氣體流速值GG＝z2+Sdz3+Sd2z4(11)從校準流數據中得到的實驗數據對(G，Sd)被用來通過最小二乘擬和而獲得常數參量z2、z3和z4。
上述的校準過程得到了參數x1、x2、y1、y2、y3、y4、z2、z3、z4，這使得測量計能夠被用來測量兩相流中兩個流分量的流速。
2.2相流的測量部分4中的校準過程得出了參數x1、x2、y1、y2、y3、y4、z2、z3和z4。給出了這些參數的校準值，那么流速計就能夠測量兩相流中的兩個分量。一個給定的兩相流產生渦流發散頻率f和幅度A的平方根S，那么液體流速L和氣體流速G就能夠按下面的方法獲得。
測量步驟1。
從f計算單相液體流速L0，計算采用L0＝(f-x2)/x1(8)測量步驟2。
對單相液體流速L0計算根幅度S0，計算采用S0＝y1+L0y2+L02y3(9)測量步驟3。計算信號差Sd，計算采用Sd＝(S0-S) (10)測量步驟4。導出氣體流速G，其計算采用G＝z2+Sdz3+Sd2z4(11)測量步驟5。導出液體流速L，其計算采用L＝L0-G (12)兩個流速L和G現在都已被找出。下面的圖14比較了實際流速(●)與利用校準過程中所找出的參數通過上述測量過程所導出的流速(o)。
應該理解，如果某個渦流測量計的屬性偏離了上文所用的簡單的線性和二次型表達式，那么就可以用更高階的多項式展開來得到更高的準確度。同樣，為了容納現場應用中所遇到的不希望的流情況(例如脈動、湍流以及旋渦)，可能需要允許進行經驗性的現場調整，從而讓被校準的參數值能夠作為試驗性測試的一部分被改變，來優化準確度。
從渦流量計得到的傳感器信號還可以被分析來產生一個用于判斷是否存在第二流體相的非常靈敏的測試，也就是回答這樣的問題“除了主流體相以外，是否存在第二流體相？”這對于單相流速計是一個有用的測試，單相流速計的準確性有可能由于第二流體相的存在而大幅下降，不存在第二相就意味著用戶可以對讀數的準確度有充分的信心，而在存在第二相的時候就必須假設準確度的下降。
此外，在只應該存在一個相的情況下，由于第二相的存在可以指示出正在監視的系統的某處有設備故障，所以對第二相存在性的檢測也是一種有用的診斷測量。
所述測量數據包括獲取振蕩渦流信號波形的高頻(例如，最大到8kHz)采樣。如果數據的頻譜是通過快速付里葉變換(FFT)來得到的，圖9示出了對不同的第二相含量，從含空氣的水流得到的數據的頻譜。該圖表示了功率譜的對數。顯然，第二相的存在大大的提高了渦流信號高頻漲落的強度。
如果功率譜對數的平均值是通過將每幅圖中的點相加并取平均而計算出的，圖10就示出了從一系列兩相流實驗所得到的平均值。讀數是隨著水流速在五步內從200提高到305l/min而得到的，隨著空氣流速在六步0、5、10、15、20和25l/min增加，每組讀數都被重復。每條線對應了一個固定的空氣流速，并且表示了改變水流速的效果。
從圖10可以看出，底部曲線(零空氣流)所示的單相流的平均對數功率值比存在空氣時的兩相流(上面的曲線)低得多，從而，功率譜對數平均值的增加就提供了對第二相的存在的一個靈敏測試。由于發散頻率正比于流速，所以，如果繪制功率譜對數關于發散頻率的關系圖，就會得到非常相似的圖形。在每個發散頻率點處，在從單相流校準數據所獲得的水平上設置一個閾值，那么噪聲的增加超過該閾值就說明存在第二流體相。
可以用一個測量渦流量計的上游至下游的壓降的差分壓強傳感器來作為渦流信號自身的可替換信號源，以按照上一段所述的相同方法來檢測第二流體相的存在。
這樣，本發明就提供了一種確定流體特性的方法，該方法利用傳感器信號的幅度和噪聲漲落來作為對流體狀態的指示，即是存在單相還是兩相流。本發明代表了一個與傳統流測量的明顯區別，傳統測量希望去掉信號中的漲落，而本發明的申請者已經理解了包含在該噪聲中的信息的重要性。
表1從神經網絡得到的測量結果所有流速單位都為1/min

權利要求
1.一種在封閉導管(5)中監視流體流的方法，包括放置一個流速計(12)，要被監視的流體流經所述流速計，產生一個信號以指示流體流的至少一個特性，所述方法的特征在于，測量所述信號的分量并保留與其相關聯的漲落，并且分析所述信號分量以及漲落，來確定流體流的所述至少一個特性。
2.根據權利要求1的一種監視方法，用來在封閉導管中檢測兩相流體流，包括放置一個流速計，要被檢測的流體流過所述流速計，產生一個信號以指示流體流的至少一個特性，所述方法特征在于，測量所述信號的分量并保留與其相關聯的漲落，并且分析所述信號分量以及漲落，來檢測兩相流體流的存在與否。
3.根據權利要求1或2的一種監視方法，用來在封閉導管中檢測一個流體流中的兩相流體流，包括放置一個渦流流速計，要被檢測的流體流過所述渦流流速計，產生一個信號以指示所述流體流的至少一個特性，所述方法特征在于，為一個單相流體流獲取振蕩渦流信號的波形的高頻采樣并且保留與其相關聯的漲落，通過快速付里葉變換得到頻譜，計算頻譜值的對數，并且計算對數頻譜值的平均值以提供單相流體流的數據，從所述兩相流體流中獲取振蕩渦流信號波形的后續高頻采樣并且保留與其相關聯的漲落，通過快速付里葉變換得到頻譜，計算頻譜值的對數，并且計算對數頻譜值的平均值以提供兩相流體流的數據，以及，比較所述對數平均值與單相流的數據，以檢測兩相流體流的存在與否。
4.根據權利要求1的一種監視方法，用來在封閉導管中測量流體流，包括放置一個流體流測量計，要被測量的流體流過所述流體流測量計，產生一個信號以指示流體流的至少一個特性，所述方法特征在于，測量所述信號的分量并保留與其關聯的漲落，以及分析所述信號分量和漲落，來確定所述流體流的至少一個相的容積流速。
5.根據前述權利要求中任何一條的一種方法，其特征在于，所述流速計是一個渦流流速計。
6.根據權利要求5的一種方法，其特征在于，渦流流速計所產生的渦流通過測量傳感器信號的頻率和幅度分量而得到感測。
7.根據權利要求6的一種方法，其特征在于校準流速計(12)的步驟，利用第一參考流速計(8)來測量液體流速，用第二參考流速計(9)來測量氣體流速，從而確定信號幅度分量、渦流流速計(12)中所產生的渦流的發散頻率與兩個分量的流速之間的關系。
8.根據權利要求7的一種方法，其特征在于，所述校準包括進行一系列測試，以提供在一個流速范圍內單相流和兩相流的性能數據。
9.根據權利要求7或8的一種方法，其特征在于，一個多層神經網絡被用作處理所述性能數據的一種方法，以提供主相和次相流的測量值。
10.根據權利要求7或8的一種方法，其特征在于，采用一種解析方法來處理所述性能數據，以提供主相和次相流的測量值。
11.根據權利要求8的一種方法，其特征在于，所述校準是利用兩相流進行的，基于含有氣體的液體相。
12.根據權利要求8的一種方法，其特征在于，所述校準是利用兩相流進行的，基于含有液體的氣體相。
13.根據權利要求11的一種方法，其特征在于，水以恒定流速流動，空氣在點(10)被引入，從而導致平均流速的提高，流體平均流速的提高本身指示了次流體相的存在。
14.根據權利要求11的一種方法，其特征在于，由于平均流速提高而導致的渦流發散頻率的增大伴有傳感器信號中發散頻率分量的幅度的減小。
15.根據權利要求13的一種方法，其特征在于，所述的幅度減小被用作存在次相的一種確定。
16.根據權利要求13的一種方法，其特征在于，兩相的相對大小是通過分析和處理從所述渦流流速計得到的傳感器信號來確定的。
17.根據權利要求1或2的一種監視方法，用來在封閉導管中檢測一個流體流中的兩相流體流，包括放置一個渦流流速計，要被檢測的流體流過所述渦流流速計，產生一個信號以指示所述流體流的至少一個特性，所述方法特征在于，測量所述渦流流速計上從上游到下游差壓的壓強漲落，以產生一個漲落信號，為一個單相流體流獲取所述差壓信號或壓強信號的波形的高頻采樣并保留與其相關聯的漲落，通過對所述信號的快速付里葉變換得到頻譜，計算頻譜值的對數，并計算對數頻譜值的平均值以提供單相流體流的數據，從所述兩相流體流中獲取所述差壓或壓強信號的波形的后續高頻采樣并保留與其相關聯的漲落，通過快速付里葉變換得到頻譜，計算頻譜值的對數，并計算對數頻譜值的平均值，以及，比較所述對數平均值與單相流的數據，以檢測兩相流體流的存在與否。
全文摘要
在監視兩相流體流的一種方法中，一個渦流流速計被用來產生指示了流體狀況的信號，利用所述信號的分量及其漲落來確定流體流的相的狀態。
文檔編號G01N9/00GK1672016SQ03818001
公開日2005年9月21日 申請日期2003年5月30日 優先權日2002年5月31日
發明者比德·卓塞弗·安斯沃斯, 埃德沃德·霍爾·希海姆, 蒙格科爾·普薩亞塔努特 申請人:薩塞克斯大學