INTELIGENTNY SYSTEM DIAGNOSTYKI I STEROWANIA PRZEPŁYWAMI DWUFAZOWYMI NA PODSTAWIE POMIARÓW 3D ECT

Paweł Fiderek

p.fiderek@kis.p.lodz.pl
Lodz 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-ciecz

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


Opublikowane
2017-03-03

Cited By / Share

Fiderek, P., Jaworski, T. ., Banasiak, R., Nowakowski, J. ., Kucharski, J., & Wajman, R. (2017). INTELIGENTNY SYSTEM DIAGNOSTYKI I STEROWANIA PRZEPŁYWAMI DWUFAZOWYMI NA PODSTAWIE POMIARÓW 3D ECT. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 7(1), 17–23. https://doi.org/10.5604/01.3001.0010.4576

Autorzy

Paweł Fiderek 
p.fiderek@kis.p.lodz.pl
Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska

Autorzy

Tomasz Jaworski 

Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska

Autorzy

Robert Banasiak 

Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska

Autorzy

Jacek Nowakowski 

Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska

Autorzy

Jacek Kucharski 

Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska

Autorzy

Radosław Wajman 

Lodz University of Technology, Institute of Applied Computer Science Polska

Statystyki

Abstract views: 314
PDF downloads: 59