Zastosowanie fazy wzajemnej gęstości widmowej mocy w radioizotopowych pomiarach przepływów dwufazowych w rurociągach

• Autorzy: Hanus R. , Petryka L. , Zych M.

Warianty tytułu

EN

Application of phase of the Cross-Power Spectral Density distribution to radioisotope measurement of two phase flows in pipelines

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie charakterystyki fazowej wzajemnej gęstości widmowej mocy do analizy sygnałów uzyskiwanych w radioizotopowych badaniach przepływów dwufazowych w rurociągach. Pokazano jak wykorzystanie zestawu absorpcyjnego, złożonego z dwóch źródeł promieniowania gamma 241Am i dwóch sond scyntylacyjnych NaI(Tl), oraz analizy widmowej sygnałów umożliwia pomiar prędkości transportu fazy mniejszościowej w przepływach typu ciecz-gaz w rurociągu poziomym oraz ciecz-cząstki ciała stałego w rurociągu pionowym.

EN

The paper presents an application of phase of the cross-power spectral density (CSPD) distribution to analysis of stochastic signals recorded during radiometric analysis of two-phase flows in pipelines. It shows, how a gamma absorption set, consisting of two radioactive sources 241Am and two scintillation probes NaI(Tl), may be applied to investigation of a gas transportation by liquid in a horizontal pipe and solid particles transportation by a liquid in a vertical pipe. The linear mean velocity of the minority phase transportation was calculated using phase of CSPD of digital signals recorded by the two scintillation probes. The paper is divided into four sections. The first one is a short introduction to the subject of the paper. Section 2 presents the basis of the two-phase flow velocity evaluation by the gamma absorption method (Fig. 1, Eq. 1). Following that the spectral analysis of recorded signals (Eq. 2, Eq. 4; Fig. 4 and Fig. 5) and the uncertainty evaluation of the mean linear velocity (Eq. 6) are given in Section 3. The uncertainty of the mean velocity of the flow's minority phase was reduced to 0,5% for gas and to 1% for solid particles. Finally the Section 4 summarizes the results and presents final conclusions of the paper. The authors conclude that phase spectrum analysis may be applied to meas-urement of a minority phase velocity by the gamma absorption measurements of two-phase mixtures transported through pipelines. This method is especially convenient for relatively high values of signal-to-noise ratio. Słowa kluczowe: przepływ dwufazowy, absorpcja promieniowania gamma, sygnały stochastyczne, wzajemna gęstość widmowa mocy

Słowa kluczowe

PL

przepływ dwufazowy; absorpcja promieniowania gamma; sygnały stochastyczne; wzajemna gęstość widmowa mocy

EN

two phase flow; gamma absorption method; stochastic signals; cross-power spectral density

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 58, nr 3
• Strony: 236--239
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Hanus R.

autor

Petryka L.

autor

Zych M.

• Politechnika Rzeszowska, Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych, W. Pola 2, 35-959 Rzeszów,

Bibliografia

• [1] Dziubiński M., Prywer J.: Mechanika płynów dwufazowych. WNT, Warszawa 2010.
• [2] Orzechowski Z,. Prywer J., Zarzycki R.: Mechanika płynów w inżynierii środowiska. WNT, Warszawa 2009.
• [3] Mitosek M.: Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. OW Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007.
• [4] Handbook of multiphase flow metering. Norwegian Society for Oil and Gas Measurement, 2005 (dostępna na stronie: http://www.nfogm.no/docup/dokumentfiler/MPFM_Handbook_Revision2_2005_(ISBN-82-91341-89-3).pdf)
• [5] Tavoularis S.: Measurement in fluid mechanics. Cambridge University Press 2005.
• [6] Johansen G. A., Jackson P.: Radioisotope gauges for industrial process measurements. John Wiley & Sons, 2004.
• [7] Lowenthal G. C., Airey P. L.: Practical applications of radioac-tivity and nuclear radiations. Cambridge University Press 2001.
• [8] Charlton J. S., et all.: Guidebook on radioisotope tracers in industry. IAEA Technical Reports Series No. 316, Vienna 1990.
• [9] Dziunikowski B.: Zastosowania izotopów promieniotwórczych, t. 2. AGH WFiTJ, Kraków 1998.
• [10] Petryka L., Hanus R., Zych M., Śleziak M.: Radioizotopowe pomiary przepływów dwufazowych. Przegląd Elektrotechniczny, Rok 86, nr 5, str. 24-29, 2010.
• [11] Petryka L.: Application of radioisotope measurements in two-phase flow analysis. 12th International Conference on Transport & Sedimentation of Solid Particles, Prague 20-24 September 2004.
• [12] Petryka L., Zych M., Hanus R.: Stanowisko do oceny metod pomiaru przepływu cieczy w rurociągu. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 54, nr 12, str. 863-865, 2008.
• [13] Sobota J., Boczarski S., Petryka L., Zych M.: Radioisotope Measurements of Nodule Transport Velocities in a Vertical Pipe. 12th International Conference on Transport & Sedimentation of Solid Particles. Prague, Czech Republic, 2004.
• [14] Zych M.: Wykorzystanie metod jądrowych w badaniach transportu hydraulicznego fazy stałej w rurociągu pionowym. Rozprawa doktorska, AGH WFiIS, Kraków 2006.
• [15] Zych M., Petryka L., Hanus R.: Badania przepływu dwufazowego ciecz - ciało stałe w rurociągu pionowym metodami radioizotopowymi. Część 1. Pomiar prędkości transportu ziaren fazy stałej, Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 56, nr 4, str. 315-317, 2010.
• [16] Bendat J. S., Piersol A. G.: Random data - analysis and measurement procedures. John Wiley, New York 2000.
• [17] Beck M. S., Pląskowski A.: Cross-correlation flowmeters. Adam Hilger, Bristol 1987.
• [18] Petryka L., Hanus R., Zych M.: Analiza statystyczna sygnałów w radioizotopowych pomiarach przepływów dwufazowych. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 54, nr 12, str. 866-868, 2008.
• [19] Piersol A. G.: Time delay estimation using phase data. IEEE Transactions on ASSP, Vol. 29, No. 3, June 1981.
• [20] Hanus R.: Statystyczne błędy estymacji czasu opóźnienia przy zastosowaniu fazy wzajemnej gęstości widmowej mocy. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 52, nr 12, str. 10-13, 2006.
• [21] Hanus R.: Zastosowanie transformaty Hilberta w korelacyjnych pomiarach opóźnień czasowych. Przegląd Elektrotechniczny, Rok 85, nr 7, str. 45-48, 2009.
• [22] Dwyer A.: A survey of techniques for the estimation and compensation of processes with time delay. Technical Report, Dublin Institute of Technology 2000.
• [23] Hanus R.: Estymacja czasu opóźnienia z fazy wzajemnej gęstości widmowej mocy. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 53, nr 9bis, str. 206-208, 2007.
• [24] Hanus R.: Wirtualny analizator fazy wzajemnej gęstości widmowej mocy. Pomiary Automatyka Kontrola, Vol. 53, nr 12, str. 97-98, 2007.
• [25] Halliday D. M., Rosenberg J. R., Amjad A. M., Breeze P., Conway B. A., Farmer S. F.: A framework for the analysis of mixed time series/point process data. Progress in Biophysics and Molecular Biology, Vol. 64, No. 2/3, pp. 237-278, 1995.
• [26] Wyrażanie niepewności pomiaru - przewodnik. Główny Urząd Miar, Warszawa 1999.
• [27] Zych M., Petryka L., Kępiński J., Hanus R., Bujak T., Śleziak M., Puskarczyk E.: Radioisotope investigations of compound two phase flows in open channel. NUTECH-2011 International Conference on Development and Applications of Nuclear Technologies, AGH Kraków, 11-14 September 2011.