INTELLIGENT SYSTEM FOR THE TWO-PHASE FLOWS DIAGNOSIS AND CONTROL ON THE BASIS OF RAW 3D ECT DATA

W artykule zaprezentowany został inteligentny system diagnostyki i sterowania przepływami dwufazowymi gaz-ciecz. Autorzy opracowali rozmyty system wnioskowania oparty o statystyczną analizę i klasyfikację rozmytą surowych danych pomiarowych 3D ECT realizujący w czasie rzeczywistym identyfikację struktury przepływu oraz wyznaczanie objętościowego udziału faz. Nieinwazyjny trójwymiarowy monitoring przepływu możliwy jest w nieprzezroczystych i trudno dostępnych fragmentach rurociągów w czasie rzeczywistym. Prezentowany system wyposażony jest również w moduł sterowania instalacją w oparciu o wnioskowanie rozmyte, któremu na wejście podawane są informacje zwrotne od modułu rozpoznawania. Inteligentny regulator rozmyty pracujący w pętli sprzężenia zwrotnego utrzymuje żądane nastawy parametrów przepływu w oparciu o zadany reżim przepływu. Przedstawione w niniejszym opracowaniu algorytmy rozmyte umożliwiają identyfikację procesów dwu-fazowych w sposób analogiczny do tego, jak to robią specjaliści oraz jednocześnie pozwalają kontrolować proces w ten sam bardzo intuicyjny sposób. Zastosowanie sztucznej inteligencji w aplikacjach przemysłowych pozwala uniknąć przypadkowych ludzkich błędów podatnych na brak obiektywizmu, a także zapobiegać awarii. Cechą dodatkową systemu jest uniwersalny dotykowy panel monitorująco-sterujący stanowiący alternatywę dla drogich komercyjnych rozwiązań umożliwiający budowanie wirtualnego modelu instalacji, aby w szybki i skuteczny sposób móc ją monitorować i nią sterować.

Słowa kluczowe:

wnioskowanie rozmyte, logika rozmyta, rozmyte sterowanie, trójwymiarowa tomografia pojemnościowa, analiza surowych danych pomiarowych, rozpoznawanie i sterowanie przepływu gaz-ciecz

Bibliografia

Banasiak R, Wajman R, Sankowski D., Soleimani M.: Three-dimensional nonlinear inversion of electrical capacitance tomography data using a complete sensor model Prog. Electromagn. Res., 100/2010, 219–234.

Bellman R.E., Zadeh L.A.: Decision-Making in a Fuzzy Environment Manage. Science, 17B/1970, 141–164.

Brauner N., Maron D.M.: Analysis of stratified/nonstratified transitional boundaries in horizontal gas—liquid flows Chem. Eng. Sci., 46/1991, 1849–1859.

Chhabra R.P., Richardson J.F.: Encyclopedia of Fluid Mechanics ed N P Cheremisinoff (Houston: Gulf), 1986.

Dziubinski M., Fidos H., Sosno M.: The flow pattern map of a two-phase non-Newtonian liquid-gas flow in the vertical pipe. Int. J. Multiph. Flow, 30/2004, 551–563.

Fiderek P., Wajman R., Kucharski J.: Fuzzy clustering based algorithm for determination of the two-phase gas-liquid flows similarity level. Przegląd Elektrotechniczny, 2/2014, 52–55.

Grudzien K., Chaniecki Z., Romanowski A., Niedostatkiewicz M., Sankowski D.: ECT image analysis methods for shear zone measurements during silo discharging process. Chinese J. Chem. Eng., 20/2012, 337–345.

Grudzien K., Romanowski A., Chaniecki Z., Niedostatkiewicz M., Sankowski D.: Description of the silo flow and bulk solid pulsation detection using ECT Flow. Meas. Instrum., 21/2010, 198–206.

Hewitt G.F., Roberts D.N.: Studies of two-phase flow patterns by simultaneous x-ray and flash photography (Berkshire: Atomic Energy Research Establishment, Harwell (England)), 1969.

Ji H.J.H., Huang Z.H.Z., Wang B.W.B., Li H.L.H.: Monitoring system of gas-liquid two-phase flow Proc. 21st IEEE Instrum. Meas. Technol. Conf. (IEEE Cat. No.04CH37510) 3/2004, 2298–2301.

Johnson R.W.: Handbook of Fluid Dynamics ed R W Johnson (CRC Press LLC), 1998.

Li H.L.H., Zhou Z.Z.Z., Hu C.H.C.: Measurement and evaluation of two-phase flow parameters. IEEE Trans. Instrum. Meas. 41/1992, 298–303.

Marashdeh Q., Wang F., Fan L.S., Warsito W.: Velocity measurement of multi-phase flows based on electrical capacitance volume tomography. Proceedings of IEEE Sensors 2007, 1017–1019.

Matía F., Marichal G.N., Jiménez E.: Fuzzy Modeling and Control: Theory and Applications ed F Matía, G N Marichal and E Jiménez (Atlantis Press), 2014.

Mitsuishi T.: Continuity of approximate reasoning using center of sums defuzzification method MIPRO, 2012 Proceedings of the 35th International Convention, 2012, 991–994.

Nicklin D., Wilkes J., Davidson J.: Two-phase flow in vertical tubes. Trans. Inst. Chem. Eng. 40/1962, 61–68.

Oshinowo T., Charles M.E.: Vertical two-phase flow part I. Flow pattern correlations Can. J. Chem. Eng. 52/1974, 25–35.

Pląskowski A., Beck M.S., Thorn R.D.T.: Imaging Industrial Flows – Applications of Electrical Process Tomography (Bristol: IOP Publishing), 1995.

Romanowski A., Grudzien K., Williams R.A.: Analysis and Interpretation of Hopper Flow Behaviour Using Electrical Capacitance Tomography Part. Part. Syst. Charact. 23/2006, 297–305.

Rondeau L., Ruelas R., Levrat L., Lamotte M.: A defuzzification method respecting the fuzzification Fuzzy Sets Syst. 86/1997, 311–320.

Ross T.J.: Fuzzy Logic with Engineering Applications, 3rd edition (UK: Wiley), 2010.

Soleimani M., Wang H., Li Y.Y.W.: A Comparative Study Of 3D Electrical Capacitance Tomography. Int. J. Inf. Syst. Sci. 3/2007, 283–291.

Taitel Y., Dukler A.E.: A model for predicting flow regime transitions in horizontal and near horizontal gas-liquid flow. AIChE J. 22/1976, 47–55.

Taitel Y., Bornea D., Dukler A.E.: Modelling flow pattern transitions for steady upward gas-liquid flow in vertical tubes. AIChE J. 26/1980, 345–354.

Wajman R, Banasiak R, Mazurkiewicz L, Dyakowski T., Sankowski D.: Spatial imaging with 3D capacitance measurements Meas. Sci. Technol. 17/2006, 2113.

Wang F., Marashdeh Q., Fan L.S., Warsito W.: Electrical capacitance volume tomography: Design and applications Sensors 10/2010, 1890–1917.

Xie C.G., Huang S.M., Hoyle B.S., Thorn R., Lenn C., Snowden D., Beck M.S.: Electrical capacitance tomography for flow imaging: system model for development of image reconstruction algorithms and design of primary sensors. Circuits, Devices Syst. IEE Proc. G 139/1992, 89–98.

Xie D., Huang Z., Ji H., Li H.: An Online Flow Pattern Identification System for Gas-Oil Two-Phase Flow Using Electrical Capacitance Tomography. Instrum. Meas. IEEE Trans. 55/2006, 1833–1838.

INTELIGENTNY SYSTEM DIAGNOSTYKI I STEROWANIA PRZEPŁYWAMI DWUFAZOWYMI NA PODSTAWIE POMIARÓW 3D ECT. (2017). Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska, 7(1), 17-23. https://doi.org/10.5604/01.3001.0010.4576

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 7 Nr 1 (2017)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja