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基于低能射线多相管流检测技术研究

郝魁红  
【摘要】:油、气、水多相流广泛存在于石油、化工和冶金等工业过程中,实现 其在线检测对于生产过程安全高效运行和科学管理具有重要意义。本文在 阐述核探测多相流及有关概念及原理基础上,主要从以下几方面进行基于 低能γ 射线多相管流检测技术研究。 (1)双能射线源及探测器结构的优化设计,并对系统主要结构模块 的特性进行分析研究; (2)在分析不同流型的多相流对射线探测影响的基础上,综合分析 计数率、测量速度及测量精度等因素,研究了相应的测量方法。实验表明, 由动态变化引起的相含率误差与计数误差是流体各相介质的变化率和介 质吸收系数的函数,在流速较快并且流型变化的输油管道内,通过减少测 量时间难以消除动态误差的影响,关键应结合流型变化正确地选择测量时 间; (3)根据被测介质特性及系统结构特点,设计了基于双能射线的快 速多道脉冲幅度分析系统,从而有效提高了多道脉冲分析速度。经测试证 明,高、低道计数器可累计光子脉冲的速率大于 1MHz; (4)通过模型分析及比对研究,对建立的多相流在线测量系统的各项 性能指标进行了综合评价,并在多相流实验装置上进行了系统的性能测试 及动态测量的实验研究。其含水率动态测量误差≤1%,极限误差≤3%,密 度测量标准误差0.01kg/1,极限误差为±0.03kg/l; (5)基于 PT 技术对多相流参数检测进行探讨,研究低能射线快速探 测多相流有关参数的系统结构设计,对由 PIN 管构成的探测器阵列的敏感 原理及响应特性进行初步分析研究,在弱信号检测、噪声处理、信号快速 采集处理和数据传输等方面进行了研究,提出了一种克服图像重建伪迹的 图像重建算法,仿真实验表明效果较好,为进一步实验研究提供良好的基 础。 最后,作者对应用核技术进行在线快速探测多相流的研究,提出了进 一步改进的建议。


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