张夷非,魏勇,余厚全,陈强,刘国权,贺飞

(1.长江大学电子信息学院,湖北荆州434023;2.中国石油集团测井有限公司生产测井中心,陕西西安710077)

0 引 言

传统的涡轮流量计由于需要一定的启动排量,无法满足低产液油井流量检测需求。热式流量计无可动部件,对低速流动流量变化敏感,可靠性高,为低产液油井的流量检测提供了一种可行的解决方案[1]。热式流量计分为恒温差热式流量计和恒功率热式流量计,恒温差热式流量计的响应时间优于恒功率热式流量计,且对低流量流体具有更高的测量精度[2]。因此,研究恒温差热式流量计对解决低产液油井微小流量的检测难题具有重要意义。

恒温差热式流量计的检测原理为当流体的流量变化时,动态调整加热器功率,保持传感器之间温度差稳定,建立加热器功率随流量变化的单调关系,将流体流量的检测转换为加热功率的测量。因此,该检测方法对恒温差控制算法的要求较高。

本文介绍了恒温差热式流量计的测量原理,对实际流量检测系统进行建模,针对建立的模型分别按增量式数字比例积分微分控制[3](PID控制)和分段增量式数字比例积分微分控制(分段PID控制)进行仿真与实验研究。研究结果表明,相比PID控制,分段PID控制能够减少恒温差热式流量计的响应时间,提高测量精度,更适合作为恒温差热式流量计的控制算法。

1 测量原理与仿真分析

1.1 测量原理

热式流量计测量的物理基础是热扩散[4],其中,恒温差热式流量计测量时,将测温探头和测速探头浸入被测流体中,测温探头放置在流体上游,测速探头放置在流体下游,且与测温探头保持一定距离。……