試論頻率分析法用于兩相流體的流量測量(編輯修改稿)
2025-07-19 19:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 由于ki、Δti與voi皆為隨機(jī)變量，故∑ki，∑voiki與f*在M值趨于一個較大數(shù)時，會向一個平均真值逼近。令 則式(5)轉(zhuǎn)變?yōu)楠场 。?）式中 fM——tM時間內(nèi)M個油珠依次經(jīng)過含水傳感器敏感區(qū)產(chǎn)生的平均脈沖頻率； voi——油珠相對于水相的滑脫速度； Q——油水混合液流體流量； S——井筒截面積； L——探頭敏感區(qū)長度； N——傳感器的敏感縫數(shù)(N≥2)； KK′f*——統(tǒng)計平均值?！ 囊陨细魇娇梢钥闯?，K1，K′1，f*均與流量有著一定的對應(yīng)關(guān)系，在水的運動粘性系數(shù)一定時，KK′f*都是流量的函數(shù)。當(dāng)流量固定時，KK′f*是一個常量，因此，混合液的流體流量與擾動信號的平均頻率呈一定的函數(shù)關(guān)系。這種函數(shù)關(guān)系不是線性的，但卻是單調(diào)變化的。這種函數(shù)關(guān)系建立于統(tǒng)計平均的基礎(chǔ)之上，它要求采集到的脈沖數(shù)目越多越好，但這會使采樣時間與處理時間過長，從而對測量不利。因此在保證測量精度和響應(yīng)速度的條件下，應(yīng)把采樣脈沖數(shù)限制在一定范圍之內(nèi)?！ ∮捎谟椭椴豢赡苋恳来谓?jīng)過探頭敏感區(qū)，而是隨機(jī)通過，可以認(rèn)為在M個油珠中有M′個是依次通過的，M－M′個是隨機(jī)插入，同樣可以得到tM時間內(nèi)M個油珠經(jīng)過含水傳感器敏感區(qū)時產(chǎn)生的擾動脈沖頻率為 ?。?）式中， 由于M′＜M，因此ki比無隨機(jī)插入時增大，故K2＞K1，K′2＞K′f*′＞f*。這導(dǎo)致信號頻率的升高，同時M′是個不確定的值，在流量不變時，f′不再固定不變，這使得f*′M 的值會發(fā)生波動，從而影響頻率測量的重復(fù)性。因此可以認(rèn)為影響頻率重復(fù)性的主要原因是油珠的隨機(jī)插入，且插入數(shù)量相對于總數(shù)量越大，數(shù)據(jù)的波動越劇烈。為了減小油珠的這種隨機(jī)插入作用，可以將傳感器探頭的敏感區(qū)長度適當(dāng)縮短，同時相應(yīng)減少敏感縫的數(shù)量。含水傳感器探頭的設(shè)計應(yīng)使得傳感器只能檢測到靠近探頭敏感區(qū)的油珠。對于徑向遠(yuǎn)離油珠產(chǎn)生的影響必須大大消弱，最后通過程序處理加以消除。信號與數(shù)據(jù)處理 1． 信號的電路處理 由含水傳感器接收到的電壓信號是一種脈動的低頻幅值較大的混合信號，其中高值低頻分量代表平均含水率值，高頻脈動分量代表反映流量信息的油珠速度信號，因此必須對這一混合信號進(jìn)行分離處理。含水傳感器的脈動含水信號首先經(jīng)過線性衰減，隔離放大，然后一路信號經(jīng)過高階低通濾波，形成含水率平均值輸出。另一路信號通過一個帶寬為14 Hz（6～14 Hz）的帶通濾波器，將原始信號的高頻分量放大后送入一個銳截止的低通濾波器，濾除50 Hz以上的工頻干擾，形成僅反映流量信息的油珠速度信號。這兩路模擬信號分別饋入計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理?！ ?． 數(shù)據(jù)處理 經(jīng)過計算機(jī)的采樣、判斷、計算和補償，最后得到有效平均頻率值。由式(6)和式(7)看出，測量含水脈動信號的有效頻率可以反映出油水混合液的流量變化。圖2為計算機(jī)采樣處理程序
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