System trójwymiarowej tomografii pojemnościowej w zastosowaniu do wyznaczania udziału faz oraz identyfikacji struktur w przepływach mieszanin gaz-ciecz

• Autorzy: Banasiak R. , Wajman R. , Fidos H. , Fiderek P. , Jaworski T. , Nowakowski J. , Sankowski D.

Warianty tytułu

EN

Application of 3D electrical capacitance tomography for phase fraction determination and structures identification in two-phase flows

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W procesach przemysłowych, w których bezpośrednie monitorowanie jest utrudnione, zastosowanie nieinwazyjnego systemu tomografii pojemnościowej dla identyfikacji struktur przepływów dwufazowych mieszanin gaz-ciecz oraz wyznaczenia udziału faz jest szczególnie ważne. W artykule przedstawiono wyniki badań poświęconych rozwojowi nowych nieinwazyjnych metod identyfikacji i wizualizacji struktur przepływów dwufazowych. Nowe możliwości, jakie niesie ze sobą zastosowanie komputerowych technik tomograficznych w pomiarach wielkości elektrycznych, wyznaczają dziś standardy w pomiarach dynamicznych. Proponowane rozwiązanie zakłada możliwość zastosowania systemu tomograficznego do pomiaru rozkładu koncentracji poszczególnych frakcji procesu. Opracowane algorytmy pozwoliły na szybką trójwymiarową wizualizację wnętrza rurociągów, w których występują przepływy mieszanin gaz-ciecz, poprzez uzyskanie w krótkim czasie obrazów oraz ich szybką analizę i identyfikację. Taka diagnostyka może być użyteczna w kontekście przemysłowych procesów monitorowania oraz sterowania przepływami mieszanin gaz-ciecz w systemach czasu rzeczywistego.

EN

In the industrial processes, where the direct monitoring is difficult, the application of the non-invasive electrical capacitance tomography system for the two-phase gas-liquid mixtures flow structures identification and the phase distribution calculation is of great importance. This paper presents the research results of development new non-invasive diagnostic methods. The new possibilities offered by the tomographic techniques applications for the purposes of the electrical quantities measurement, define today the standards of dynamic measurements. The proposed solution involves the possibility of applying the tomographic system to measure the fractions concentration distribution of the flow. The designed algorithms allowed the fast 3D visualization of the pipeline interior through the quick tomographic image reconstruction and their analysis and structure identification. The obtained diagnostic data could be useful in the context of monitor and control of the flow industrial facilities in the real time.

Słowa kluczowe

PL

elektryczna tomografia pojemnościowa; trójwymiarowa wizualizacja; przepływ dwufazowy; mieszaniny gaz-ciecz; udział faz; struktury przepływu

EN

electrical capacitance tomography; three-dimensional visualization; two-phase flow; gas-liquid mixtures; phase fraction; flow structures

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 3
• Strony: 28--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Banasiak R.

• Instytut Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej

autor

Wajman R.

• Instytut Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej

autor

Fidos H.

• Katedra Inżynierii Chemicznej Politechniki Łódzkiej

autor

Fiderek P.

autor

Jaworski T.

• Instytut Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej

autor

Nowakowski J.

• Instytut Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej

autor

Sankowski D.

• Instytut Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej

Bibliografia

• [1] Banasiak R, Nowakowski J., Sankowski D.: Feasibility study of GPU supercomputing approach for solving 3D ECT forward and inverse problem, Proceedings of 6th International Symposium on Process Tomography, 26-28 march, 2012, Cape Town (RPA).
• [2] Dziubiński M., Fidos H., Sosno M., The flow pattern map of two-phase non-Newtonian liquid-gas flow in the vertical pipe, Int. J. Multiphase Flow (2004), 29, 132.
• [3] Hewitt, G.F., Roberts, D.N.: Studies of Two-Phase Flow Patterns by Simultaneous X-ray and Flash Photography, AERE-M 2159, HMSO, (1969).
• [4] Jaworski T., Fiderek P., Wajman R., Banasiak R.: Identyfikacja przepływu dwufazowego gaz-ciecz oparta na ocenie rozmytej obrazów tomograficznych 3D. IAPGOS, 2013, nr 3, 41-48.
• [5] Kapusta P., Banasiak R., Sankowski D.: Efficient computation of linearized inverse problem for 3D electrical capacitance tomography using GPU and CUDA technology, XVII International Conference on Information Technology Systems theory, design, implementations, applications, Lodz, November 3 – 4, 2010.
• [6] Marashdeh Q., Wang F, Fan L.S., Warsito, W.: Velocity Measurement of Multi-Phase flows Based on Electrical Capacitance Volume Tomography, Sensors, (2007) IEEE, pp. 1017-1019.
• [7] Oshinowo T., Charles M.E.: Vertical two-phase flow. Part I. Flow pattern correlations, The Canadian. J. Chem. Engng, 1974, 52, 25-35.
• [8] Sankowski D.: Laboratorium tomografii procesowej im. prof. Tomasza Dyakowskiego w Katedrze Informatyki Stosowanej. Zeszyty naukowe politechniki łódzkiej, seria: Elektryka, 2010, rocznik 1078, nr 121, s. 67-75.
• [9] Soleimani M., Wang H., Li Y, Yang W., A Comparative Study Of Three Dimensional Electrical Capacitance Tomography, International Journal For Information Systems Sciences, 2007, Vol.3, No.2.
• [10]Wajman R., Banasiak R.: Nowa metoda tunelowego wyznaczania macierzy wrażliwości dla potrzeb procesu rekonstrukcji obrazów dla trójwymiarowej tomografii pojemnościowej. IAPGOS, 2013, nr 3, 32-37.
• [11]Wajman R., Banasiak R., Jaworski T., Fidos H.: Three-dimensional Sensor for Electrical Capacitance Tomography System with the Internal Electrodes, Zeszyty naukowe AGH - Automatyka 15/3 2011, s. 571-582.
• [12]Wajman R., Fidos H., Fiderek P., Jaworski T., Nowakowski J., Sankowski D., Banasiak R.: Ocena metrologiczna systemu pomiarowego dla potrzeb wyznaczania udziału faz w przepływie mieszanin gaz-ciecz metodą tomografii pojemnościowej 3D. IAPGOS, 2013, nr 3, 49-54.
• [13]Wajman R., Jaworski T., Fiderek P., Banasiak R.: Algorytm dystrybucji znaczników czasowych dla potrzeb synchronizacji danych z różnych systemów pomiarowych. IAPGOS, 2013, nr 3, 38-40.