基于HHT氣液兩相瞬時流量特征分析

王微微, 孔祥翠, 陳靜靜, 陳宇

(中國石油大學(華東)信息與控制工程學院, 山東 青島 266580)

0 引 言

氣液兩相流量測量采用的測量方法仍存在很多缺陷[1-3]?？剖腺|量流量計測量精度高,重復性好,能直接測量流體的流量和密度。科氏質量流量計能夠精確測量單相流體的質量流量,但測量氣液兩相流時不準確,產生很大的測量誤差,很大程度上限制了科氏流量計在石油等行業中的應用。國內外很多專家學者對此進行了研究[4-6]。研究科氏質量流量計測得的氣液兩相瞬時流量波動的特征將有助于提高其測量氣液兩相介質的精度。

由美國宇航局的Huang N.E.等提出的希爾伯特-黃變換(Hilbert-Huang Transform,HHT)是一種新的非線性信號處理方法,它由經驗模態分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和Hilbert變換2個部分組成,能有效地將信號的各種頻率成分以固有模態函數(Intrinsic Mode Function,IMF)的形式從時域中分離出來。EMD不受Fourier分析的局限,可在保留數據本身特征的前提下,根據數據本身的時間尺度特征進行模態分解,再對各IMF分量進行Hilbert變換,得到信號的時間—頻率—振幅譜[7-8]。HHT方法適合處理非平穩信號,是一種更具適應性的時頻局部化分析方法,現已應用于氣固流化床、地球物理學、氣象學、振動工程學等領域的研究[9-10]。

本文應用HHT方法研究科氏質量流量計測得的氣液兩相瞬時質量流量實驗數據,分析氣液兩相流瞬時質量流量、含氣率、不同頻率分量間的關系,為科氏質量流量計用于氣液兩相計量提供參考。

1 Hilbert-Huang變換

HHT的核心思想是將時間序列通過EMD分解成數個IMF,利用Hilbert變換構造解析信號,得到時間序列的瞬時頻率和振幅。……