本文關鍵詞：小流量熱式氣體質(zhì)量流量測量方法研究

  更多相關文章： 小流量氣體 氣體質(zhì)量流量測量 溫度補償 組分補償 環(huán)形分布器

【摘要】：石油作為國家的重要戰(zhàn)略性能源,對于整個國家的發(fā)展具有不可忽視的重要意義,隨著石油資源需求量的日益增長,合理有效的開采方法顯得尤為重要,而火燒油層技術是提高原油采收率的重要方法之一。為了實時掌握油井井下氣體注入狀況和各油層對氣體有效吸收特性,必須對混合氣體的質(zhì)量流量進行準確監(jiān)測。熱式氣體質(zhì)量流量測量方法對于小流量氣體的測量具有其它方法無法比擬的優(yōu)點,并在混合氣體的質(zhì)量流量測量方面得到廣泛的應用。本文以研究遼河油田火燒井空氣(助燃劑)的注入狀況、監(jiān)測微小氣體流量為目的,提出一種具有自動溫度補償和混合氣體組分補償功能的小流量熱式氣體質(zhì)量流量測量方法。首先對熱式氣體質(zhì)量流量測量方法進行理論分析,建立質(zhì)量流量測量的數(shù)學模型;然后提出了恒溫差測量法和定功率測量法,通過對比分析兩種方法的特點,選擇恒溫差測量法作為本文流量計的測量模式,確定設計方案;最后研究了溫度補償算法和組分補償算法,并根據(jù)溫度補償原理提出了改進型溫度補償算法和硬件實現(xiàn)方案。在理論分析的基礎上,利用FLUENT進行流體仿真,并對速度云圖及溫度云圖進行分析。通過仿真確定傳感器結(jié)構(gòu),并提出一種在管道中加入環(huán)形分布器的優(yōu)化模型;對優(yōu)化模型進行不同雷諾數(shù)下的流體仿真分析,驗證了質(zhì)量流量測量的數(shù)學模型,并最終確定傳感器的優(yōu)化結(jié)構(gòu),提高了本文設計方案的可靠性。本文采用STM32F103ZET6單片機控制氣體質(zhì)量流量測量系統(tǒng),采用改進型自動溫度補償電路,得到與各個瞬時流量以及氣體溫度對應的電壓值,通過計算并在液晶屏上顯示不同流速對應的實時電壓曲線、瞬時流速以及累積流量值。軟件設計主要包括ADC轉(zhuǎn)換模塊、流量數(shù)據(jù)處理模塊和流量顯示模塊的設計。從小流量熱式氣體質(zhì)量流量計樣機的實驗結(jié)果可以得出,本文設計的樣機在測量流速為0m/s~3m/s的小流量氣體時具有高靈敏度和良好的重復性,測量精度可達±1.5%。同時也驗證了改進型自動溫度補償算法和混合氣體組分補償算法的可行性。因此,本文提出的測量方法適用于小流量氣體質(zhì)量流量的測量。為深入了解火燒井各層注入氣體量、充分燃燒油層、提高采收率提供了可靠的依據(jù)。
【關鍵詞】：小流量氣體 氣體質(zhì)量流量測量 溫度補償 組分補償 環(huán)形分布器
【學位授予單位】：東北石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE35;TE937
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 創(chuàng)新點摘要7-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題背景10-13
• 1.1.1 氣體流量測量方法討論10-12
• 1.1.2 混合氣體流量測量方法可行性分析12-13
• 1.2 熱式氣體質(zhì)量流量測量技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢13-14
• 1.3 課題研究的目的、意義及內(nèi)容14-15
• 1.3.1 課題研究的目的和意義14-15
• 1.3.2 課題主要研究內(nèi)容15
• 1.4 本章小結(jié)15-16
• 第二章 熱式氣體質(zhì)量流量測量方法研究16-32
• 2.1 熱式氣體質(zhì)量流量測量理論分析16-22
• 2.1.1 流體流動基本原理16-18
• 2.1.2 傳熱原理18-19
• 2.1.3 熱式氣體質(zhì)量流量測量的工作原理19-22
• 2.2 熱式氣體質(zhì)量流量測量方法研究22-26
• 2.2.1 傳感元件的選擇22-23
• 2.2.2 熱式氣體質(zhì)量流量的測量方法23-26
• 2.3 熱式氣體質(zhì)量流量測量的補償算法研究26-31
• 2.3.1 溫度補償算法研究26-28
• 2.3.2 改進型自動溫度補償電路28-29
• 2.3.3 組分補償算法研究29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 熱式氣體質(zhì)量流量測量方法的流體仿真32-41
• 3.1 FLUENT軟件簡介32-33
• 3.2 FLUENT仿真過程33
• 3.2.1 利用GAMBIT建立計算模型33
• 3.2.2 FLUENT求解33
• 3.3 探頭位置的確定及模型優(yōu)化33-37
• 3.3.1 探頭位置仿真與分析33-36
• 3.3.2 模型優(yōu)化36-37
• 3.4 仿真結(jié)果與數(shù)據(jù)分析37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 小流量熱式氣體質(zhì)量流量測量系統(tǒng)設計41-52
• 4.1 系統(tǒng)方案總體設計41
• 4.2 系統(tǒng)硬件設計41-48
• 4.2.1 系統(tǒng)硬件總體設計41-42
• 4.2.2 氣體流量測量電路的設計42-43
• 4.2.3 電源系統(tǒng)的設計43-44
• 4.2.4 單片機及其外圍電路設計44-46
• 4.2.5 液晶顯示電路設計46-47
• 4.2.6 數(shù)據(jù)存儲電路設計47
• 4.2.7 串口電路設計47-48
• 4.3 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)48-51
• 4.3.1 系統(tǒng)軟件總體設計48-49
• 4.3.2 ADC模塊軟件設計49-50
• 4.3.3 顯示模塊軟件設計50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 系統(tǒng)實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析52-62
• 5.1 小流量熱式氣體質(zhì)量流量測量實驗系統(tǒng)設計52-53
• 5.1.1 實驗平臺的設計52
• 5.1.2 實驗裝置的搭建52-53
• 5.2 實驗數(shù)據(jù)的曲線擬合53-55
• 5.3 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析55-61
• 5.3.1 常溫下的樣機特性曲線55-60
• 5.3.2 溫度變化下的樣機特性曲線60-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-66
• 發(fā)表文章目錄66-67
• 致謝67-68

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本文編號：744375