石油生产光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪研究

为解决石油生产多分相测量问题,基于课题组研制的创新型光纤-电导组合探针设计研制一种用于石油生产多参数测量的高精度、高灵敏度探测仪器。采用ZEMAX光线追迹方法和FEM数值分析方法对光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪电场分布、响应特性进行了理论分析,且验证了其在流量为5、10、20、30 m~3/d,持气率为10%、20%、30%、40%,持水率为90%、80%、70%、60%等工况下良好的测量效果。为进一步证明其优良性能,以液相流量30 m~3/d,液相持水率25%、45%、65%及85%,气流量6、12、24 m~3/d等多相流工况为例进行动态实验分析,其持气率测量误差在5%以内,持水率误差在10%以内。实际动态实验与仿真模拟结果保持相同。充分表明光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪的良好的性能。     

基于V型内锥与电导环的油水两相流参数测量

油水两相流在石油工业过程中十分常见,对其流动过程参数(如流量与含率)的准确测量一直受其流态的复杂性限制而成为科学研究与工业应用中亟待解决的重要课题。差压法是常用的流量测量手段,作为差压式流量计的一种,V型内锥式流量计结合两相流动模型可实现两相流流量的测量。电学法通过测量两相混合物电学性质(如电导率与介电常数)的变化实现分相含率的测量。本文采用等效直径比0.65的V型内锥式流量计结合环形电导式传感器阵列实现50mm内径水平管道中油水两相流总流量、含率与分相流速的测量,针对油水两相流特性修正Chisholm分相流差压测量关系式实现油水两相流质量流量的测量,并利用环形电导式传感器阵列实现含水率与质量含油率的测量。实验结果表明,油水两相流含水率测量的平均相对误差为8.1%,质量含油率的平均相对误差为13.7%,基于修正关系式与含水率、质量含油率测量结果的油水质量流量测量平均相对误差为4.4%,油相与水相表观流速的平均相对误差分别为3.2%与15.7%。本工作为进一步提高油水两相流过程参数的测量精度打下基础。     

油气水三相流产出剖面光纤持气率计响应规律的实验研究

为进一步研究油气水三相流产出剖面测井中光纤持气率计在高含水情况下的响应规律,在大庆油田多相流实验装置上进行了动态实验研究。实验结果表明,当油的流量一定,高含水的情况下,气量在5~10m3/d变化时测量持气率值与实际持气率值之间误差变化较大。气量大于10m3/d时误差变化较小,说明该仪器适合测量气量在10m3/d以上的混合流体。此结果对光纤持气率计的进一步优化设计提供了实验依据。     

一种石油生产永置式地面井口持水率动静态测量装置研究

为满足采油地面井口多相流持水率测量的实际要求,本文结合电导动态测量与筒状电容静态测量技术,研制了一种永置式石油生产地面井口多相流持水率动静态测量装置(PDSWHMD＿SM)。具体地,文中采用有限元方法(FEM)构建了电导-电容一体式传感器(CCIS)数值模型,在此基础上对CCIS管道内流体处于流动及静止状态下分相介质的分布特性、CCIS结构参数、CCIS电学分布特性、不同多相流工况下的响应特性等进行了深入研究,最终确定了CCIS最优结构参数：H_e=90 mm、ID=30 mm、Ih_e=3 mm、H_c=375 mm、IR₁=26 mm、T_c=1 mm、H_m=56 mm,证明了其测量误差在5%以内。另外,本文以总流量5～70 m³/d,持水率50%～90%等多相流工况为例进行了实验研究,实验结果表明：研制的装置PDSWHMD＿SM持水率测量误差同样在5%以内。仿真和实验均证明了PDSWHMD＿SM具有良好的持水率测量性能。     

一种永置式石油生产地面多井组单井轮巡 三相流监测装置及应用研究

为了解决传统石油开发集中计量方式难以获取单口油井油气水三相流相关参数的难题,采用流体体积和有限元分析等方法在建立该测量装置的数值仿真模型基础上对其结构参数、气液分离效果等进行了深入研究与优化,从而确定了该监测装置的最优结构参数,并研制了可以在现有集中计量环境中长期、稳定与可靠使用的一种永置式石油生产多井组单井轮巡三相流监测装置。另外,还在搭建的永置式石油生产地面多井组单井轮巡三相流多参数监测平台上开展了实验研究,实验结果表明,所研制的装置在气、液相流量5～70 m³/d,液相持水率50%～90%等混合流体下持水率、气量测量误差均小于10%,流量测量误差小于4%。仿真和实验均证明了永置式监测装置具有良好的多分相测量性能。     

埋入式光纤布拉格光栅传感器封装结构对测量应变的影响

考虑在实际应变测量中传感器封装形式会影响光纤Bragg光栅测得的应变响应,本文研究了测量应变与实际应变之间的关系。针对埋入式光纤Bragg光栅传感器,建立了应变传递函数,并对传递函数的正确性和各个参数对测量应变的影响进行了研究。首先,根据埋入式光纤Bragg光栅传感器的受力特点,提出了多项式形式的剪应力分布,进一步建立了应变传递函数。然后,利用数值方法和实验对该应变传递函数进行验证。最后,分析了传感器长度、胶结层弹性模量、胶结层厚度对测量应变的影响。计算结果表明:该应变传递函数正确;胶结层厚度越薄,弹性模量越大,越有利于应变传递。该应变传递函数计算误差控制在5%以内,完全满足埋入式光纤Bragg光栅测量精度要求,对其实际应用具有指导意义。     

超声多普勒谱修正的油水两相流流速测量

针对水平管道油水两相流流速的无扰动测量问题,提出一种基于超声/电学双模态传感器的流速测量方法。测量系统由连续波超声多普勒传感器和基于电容与电导的电学传感器构成,分别用于获取两相流流速和分相含率。由于连续波多普勒的测量区域集中于管道中心,受流速剖面、含率分布影响,所测得流速并非流体的总表观流速。在假设含率分布满足高斯分布的前提下,建立相含率加权的多普勒能量谱模型,将含率分布的影响因素引入总表观流速的测量,并建立总表管流速和分相表观流速的计算模型。在试验基础上,分别确定水连续和油连续时总表观流速计算模型的参数。试验表明,通过模型计算出的表观流速与实际测量的流速能够较好吻合,总表观流速的相对误差小于6.32%,分相表观流速的方均根误差小于5.64%。     

光纤持气率测井仪响应规律的实验研究

为考察现有光纤持气率计在油气水三相流中的响应特性,采用多相流标定装置对其进行测定,系统研究光纤持气率计在油量固定不变含水量不同条件下的持气率响应规律。实验结果表明,当油量为5m3/d、气量小于10m3/d时,持气率随含气量的增大而增大,二者线性变化程度较低;而气量在10～35m3/d之间变化时,持气率随含气量的增大而线性增大。     

光纤持气率测井仪响应规律的实验研究

为考察现有光纤持气率计在油气水三相流中的响应特性,采用多相流标定装置对其进行测定,系统研究光纤持气率计在油量固定不变含水量不同条件下的持气率响应规律。实验结果表明,当油量为5m3/d、气量小于10m3/d时,持气率随含气量的增大而增大,二者线性变化程度较低;而气量在10～35m3/d之间变化时,持气率随含气量的增大而线性增大。     

用于铝电解电流精确测量的手持式光纤电流传感器研究

电流强度是电解铝工艺的基本参数,精确测量电解槽分布电流可提高铝电解生产效率和工作稳定性。本文分析了光纤电流传感器相比于传统电流测量技术在电解槽电流测量中的原理性优势,针对目前光纤电流传感器在现场应用中存在的重复拆装和大电流条件下温度误差问题,创新提出了基于柔性封装的传感光纤插接方案和温度误差与非线性误差二维补偿技术,首次设计研制了手持式光纤电流传感器,测试结果表明：传感器的重复拆装误差小于0.12%,在-40℃～70℃温度范围内测量0.5～30 kA电流时的误差小于0.2%,在某电解槽现场测量立柱母线电流时与控制室显示值的误差小于0.4%,并通过对阴极钢棒分布电流的连续监测和分析,实现了电解槽破损的提前预警。     

基于HC-SR04模块的时差法声速测量

提出了一种基于超声波测距模块HC-SR04的时差法测量声速的软硬件实现方法,并介绍了相应的硬件模块信号处理流程和测量程序运行流程。本方法可通过精确测量已知距离的声传播时间计算声速。利用所设计的实验装置,实际测量了空气中不同温度下多组声传播速度,测量结果与理论值的最大相对误差仅为0.6%,从而证明了本方法的可行性和合理性。与传统的共振干涉法、相位比较法等声速测量方法相比,本文方法具有实时性高、成本低、结构简单和精度高等优点。     

基于ADS1216的多路温度采集系统

介绍了一种高精度温度测量的原理与方法。该系统采用24位A／D转换器,将多路温度传感器的信号进行快速检测;测温电路自校正,能抑制环境变化和系统误差对测量结果的影响。通过实际测量,该系统具有测量精度高、抗干扰性强,满足了系统控制的需要。     

纵向多极阵列电导式两相流测量系统研究

针对优化后的纵向多极阵列电导式传感器,本文构建了基于DSP技术的两相流测量系统.整个测量系统包括激励信号发生电路、信号调理电路和基于DSP技术的数据采集卡及上位机软件,其中两相流流速测量采用基于DSP技术的频域直接相关方法来实现,数据采集卡由MSP430F149单片机和DSP5402构成,由单片机负责数据采集,DSP负责频域内相关运算,采用双口RAM实现两种处理器间数据通信与共享,单片机通过串口与上位PC机通信以实现数据的传输和采集系统设置.该测量系统在气水两相流流动环中取得了满意的动态试验效果.     

一种射频信号自动测试系统的实现

射频信号自动测试主要是对射频信号的各种参数进行测试，本文提出了一种针对MS2665C频谱分析仪的自动测试系统，该自动测试系统的程序编写采用模块化结构．各模块的功能相互独立，这样使所编写的程序具有很好的可维护性和较好的扩展功能。     

The measurement of deformation rate of flexible container based on constant conductance element in molecular regime

An innovative method using constant conductance element to measure the deformation rate of flexible container was proposed based on the theoretical model of dynamic micro-flow detection. The measurement system of dynamic deformation rate was built by using the semi-flexible container encapsulated with polyimide film, and a constant conductance element was installed between the flexible container and the pressure stabilizing chamber to provide a constant micro-flow rate. The dynamic differential pressure variation between the inlet and the outlet of the constant conductance element was measured and then the deformation rate of flexible container could be obtained through the iterative calculation of the measured differential pressure change over time. The results show that the deformation rate gradually decreases with the increase of differential pressure. In addition, Boyle's law was used to verify the experimental results of dynamic micro-flow detection method, and it is revealed that the measurement error is less than 11%. Finally, a standard leak element was applied to simulate the leak source of flexible container. The conductance of standard leak element and the leak rate of flexible container have been successfully predicted by using the measured deformation rate.     

数控镗铣床立柱的有限元分析

在研究有限元分析理论的基础上,建立了数控镗铣床立柱组件的三维模型,利用有限元分析软件ANSYS对其进行了结构性能分析,找出了该机床立柱在受载情况下的变形规律,给出了分析结果,经过实验测试,验证了分析的正确性,为机床优化设计提供了帮助。     

应用组态软件的超声电机运动参数测试系统

将组态软件、数据采集控制模块与超声电机驱动系统相结合,构建了基于组态软件的超声电机测试系统.该系统能稳定实现超声电机运动参数的测试和计算机定位控制.测试结果表明,该系统操作简单,测试的数据可靠,定位控制准确.     

基于半导体激光光纤组件的激光准直仪

介绍一种基于半导体激光光纤组件的激光准直仪 ,讨论了使用角锥棱镜作为活动靶镜的测量原理 ,给出了准直仪的软硬件设计方案。通过各种实验表明 ,本准直仪可直接应用于工业测量。     

Photovoltaic module performance measurements traceability: Uncertainties survey

The performance of a photovoltaic module is mainly defined by the maximum power P_max, which is measured under standard conditions (1000 W/m², AM 1.5, 25 °C) using a sunlight (natural or simulated) and a calibrated reference device. This reference photovoltaic device, placed in the same lighting conditions than the module under test, allows the measurement of the sunlight levels through the monitoring of the maximum power of these devices. As a key metric for photovoltaics economy, the measurement of P_max must be a subject of a strong attention. This paper describes the metrology applied and the typical levels of uncertainties achievable by National Laboratories as well as in the Industry.     

秦山核电二期保护测量系统试验装置(T1)功能的开发及应用

重点介绍了保护测量系统试验装置(T1)的功能和由IA系统搭建的T1试验装置的网络结构,程序结构;阐述了T1试验装置对回路响应时间测试的原理和实现方法。