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原文传递二氧化碳流量在线测量

论文题名：	二氧化碳流量在线测量
关键词：	管道运输;二氧化碳;瞬态特性;流量测量
摘要：	碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage，CCS)技术作为CO2减排的三大途径之一，能够有效的减少大气中CO2的含量，具有很大的发展潜力，是国际社会关注的重点问题。CCS主要包含捕集、运输和存储三个环节，它们的发展水平不一，且都存在一定的技术难题，是国内外学者研究的热点。本课题主要研究的是CO2管道运输过程中的流量测量问题。CO2流量测量在管道运输过程中起到流量计量和监测管线正常运行的重要作用，同时也是大宗碳交易计量的重要依据。但由于受到CO2自身物理特性、管道运输条件的影响及现存流量测量仪表的限制，使管道运输中的CO2流量测量面临着诸多挑战。　　为了能够在CCS运行条件下实现管道运输过程中CO2流量的准确测量，华北电力大学多相流及燃烧过程检测技术中心与天津大学流量实验室共同设计和搭建了一套气液两相CO2流量标准实验装置。该装置模拟了CO2管道运输的条件，能够完成在单气相CO2、单液相CO2以及气液两相CO2的实验研究，并具有对CO2流量测量仪表进行检测标定的功能。在此基础上，对于水平管道气液两相CO2流量测量的问题，本文主要完成了以下工作: 　　(1)对气液两相CO2流量标准实验装置中作为参考标准的称重法进行了改进。通过对称重装置的改进，解决了CO2称重过程中相态、压力与流量突变，及硬连接引起的应力影响等问题，实现了气液两相CO2的准确称重。　　(2)提出了一种基于多传感器测量系统与聚类和最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machine，LSSVM)算法相结合的气液两相CO2流量测量方法。根据测量系统中输出的参数，该方法首先通过聚类算法进行流型识别，得到水平管道内气液两相CO2的4种流型，分别是分层流、波状流、泡状流和雾状流;然后对每一种流型建立LSSVM模型进行流量的测量，得到的测量误差均在±1.5％内，证明了该方法的可行性和有效性。　　(3)对CO2管道传输中的一些瞬态特性进行了研究，主要包括负载变动、启动和停止引起的瞬态变化。研究结果表明，负载变动过程中，质量流量测量存在很大的误差，尤其是气相负载的改变;启动过程中存在由塞状流到分层流，再到气泡流的流型变化过程，同时CO2的质量流量存在两次阶跃变化，相应的密度也发生改变;停止运输并放压后，管道内压力会缓慢下降并且液相CO2会发生气化，温度也存在大幅度的降低。同时，实验结果表明了科里奥利质量流量计能够对CO2瞬态变化过程进行流量测量。
作者：	王宏超
专业：	控制科学与工程；检测技术与自动化装置
导师：	闫勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华北电力大学(北京)
学位年度：	2018
正文语种：	中文