INTELIGENTNY SYSTEM DIAGNOSTYKI I STEROWANIA PRZEPŁYWAMI DWUFAZOWYMI NA PODSTAWIE POMIARÓW 3D ECT
Paweł Fiderek
p.fiderek@kis.p.lodz.plLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Tomasz Jaworski
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Robert Banasiak
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Jacek Nowakowski
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Jacek Kucharski
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Radosław Wajman
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science (Polska)
Abstrakt
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-cieczBibliografia
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.
Google Scholar
Bellman R.E., Zadeh L.A.: Decision-Making in a Fuzzy Environment Manage. Science, 17B/1970, 141–164.
Google Scholar
Brauner N., Maron D.M.: Analysis of stratified/nonstratified transitional boundaries in horizontal gas—liquid flows Chem. Eng. Sci., 46/1991, 1849–1859.
Google Scholar
Chhabra R.P., Richardson J.F.: Encyclopedia of Fluid Mechanics ed N P Cheremisinoff (Houston: Gulf), 1986.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
Johnson R.W.: Handbook of Fluid Dynamics ed R W Johnson (CRC Press LLC), 1998.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
Mitsuishi T.: Continuity of approximate reasoning using center of sums defuzzification method MIPRO, 2012 Proceedings of the 35th International Convention, 2012, 991–994.
Google Scholar
Nicklin D., Wilkes J., Davidson J.: Two-phase flow in vertical tubes. Trans. Inst. Chem. Eng. 40/1962, 61–68.
Google Scholar
Oshinowo T., Charles M.E.: Vertical two-phase flow part I. Flow pattern correlations Can. J. Chem. Eng. 52/1974, 25–35.
Google Scholar
Pląskowski A., Beck M.S., Thorn R.D.T.: Imaging Industrial Flows – Applications of Electrical Process Tomography (Bristol: IOP Publishing), 1995.
Google Scholar
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.
Google Scholar
Rondeau L., Ruelas R., Levrat L., Lamotte M.: A defuzzification method respecting the fuzzification Fuzzy Sets Syst. 86/1997, 311–320.
Google Scholar
Ross T.J.: Fuzzy Logic with Engineering Applications, 3rd edition (UK: Wiley), 2010.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
Wajman R, Banasiak R, Mazurkiewicz L, Dyakowski T., Sankowski D.: Spatial imaging with 3D capacitance measurements Meas. Sci. Technol. 17/2006, 2113.
Google Scholar
Wang F., Marashdeh Q., Fan L.S., Warsito W.: Electrical capacitance volume tomography: Design and applications Sensors 10/2010, 1890–1917.
Google Scholar
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.
Google Scholar
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.
Google Scholar
Autorzy
Paweł Fiderekp.fiderek@kis.p.lodz.pl
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Autorzy
Tomasz JaworskiLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Autorzy
Robert BanasiakLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Autorzy
Jacek NowakowskiLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Autorzy
Jacek KucharskiLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Autorzy
Radosław WajmanLodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska
Statystyki
Abstract views: 256PDF downloads: 54
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Inne teksty tego samego autora
- Wiktor Kania, Radosław Wajman, CKRIPT: NOWY JĘZYK SKRYPTOWY APLIKACJI INTERNETOWYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 12 Nr 2 (2022)
- Jacek Nowakowski, Piotr Ostalczyk, Dominik Sankowski, ZASTOSOWANIE RACHUNKU RÓŻNICZKOWEGO NIECAŁKOWITEGO RZĘDU DO MODELOWANIA PRZEPŁYWÓW DWUFAZOWYCH GAZ/CIECZ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 1 (2017)
- Wiktor Sztajerowski, Joanna Ochelska-Mierzejewska, Jacek Kucharski, SYSTEM DO ANALIZY ALGORYTMÓW PLANOWANIA DOSTAW , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 2 (2017)
- Robert Banasiak, Radosław Wajman, Tomasz Jaworski, Paweł Fiderek, Dominik Sankowski, TRÓJWYMIAROWA WIZUALIZACJA STRUKTUR PRZEPŁYWÓW DWUFAZOWYCH PRZY UŻYCIU ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ – ALGORYTMY I OPROGRAMOWANIE , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 1 (2017)
- Radosław Wajman, Tomasz Jaworski, Paweł Fiderek, Robert Banasiak, ALGORYTM DYSTRYBUCJI ZNACZNIKÓW CZASOWYCH DLA POTRZEB SYNCHRONIZACJI DANYCH Z RÓŻNYCH SYSTEMÓW POMIAROWYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 3 Nr 3 (2013)
- Jacek Nowakowski, Robert Banasiak, Radosław Wajman, Dominik Sankowski, POMIARY PRZEPŁYWÓW WIELOFAZOWYCH Z WYKORZYSTANIEM TOMOGRAFU MULTIMODALNEGO DECART , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 1 (2017)
- Radosław Wajman, Robert Banasiak, NOWA METODA TUNELOWEGO WYZNACZANIA MACIERZY WRAŻLIWOŚCI DLA POTRZEB PROCESU REKONSTRUKCJI OBRAZÓW DLA TRÓJWYMIAROWEJ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 3 Nr 3 (2013)
- Radosław Wajman, Henryk Fidos, Paweł Fiderek, Tomasz Jaworski, Jacek Nowakowski, Dominik Sankowski, Robert Banasiak, OCENA METROLOGICZNA SYSTEMU POMIAROWEGO DLA POTRZEB WYZNACZANIA UDZIAŁU FAZ W PRZEPŁYWIE MIESZANIN GAZ-CIECZ METODĄ TOMOGRAFII POJEMNOŚCIOWEJ 3D , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 3 Nr 3 (2013)
- Paweł Fiderek, Tomasz Jaworski, Radosław Wajman, Jacek Kucharski, ROZMYTA KLASTERYZACJA SUROWYCH TRÓJWYMIAROWYCH DANYCH TOMOGRAFICZNYCH DLA POTRZEB ROZPOZNAWANIA PRZEPŁYWÓW DWUFAZOWYCH , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 5 Nr 4 (2015)
- Paweł Fiderek, Radosław Wajman, Jacek Kucharski, ZASTOSOWANIE WNIOSKOWANIA ROZMYTEGO DO ZADANIA ROZPOZNAWANIA PRZEPŁYWÓW DWUFAZOWYCH GAZ-CIECZ , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 6 Nr 1 (2016)
