恭喜山东中探机械有限公司李鲁杰获国家专利权
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龙图腾网恭喜山东中探机械有限公司申请的专利一种泥浆泵的泥浆流速测量方法、装置及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119783592B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-06发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510293448.5,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种泥浆泵的泥浆流速测量方法、装置及系统是由李鲁杰;张镇;李洪平设计研发完成,并于2025-03-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种泥浆泵的泥浆流速测量方法、装置及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种泥浆泵的泥浆流速测量方法、装置及系统,涉及泥浆流速测量技术领域,包括:采用超声波换能器向泥浆管道发射超声波信号并接收反射信号,获取超声波传播数据;根据超声波传播数据构建泥浆流速剖面模型,并基于泥浆流速剖面模型计算泥浆流速和固相浓度分布;基于泥浆流速和固相浓度分布,结合泥浆流态进行流变修正,获得泥浆泵的实际泥浆流速。本发明在测量过程中考虑了泥浆的非牛顿特性和固相迁移效应,建立了基于雷诺数的流变参数动态修正机制,使得在高含砂、高密度泥浆工况下的测量精度相比传统方法均有提高。
本发明授权一种泥浆泵的泥浆流速测量方法、装置及系统在权利要求书中公布了:1.一种泥浆泵的泥浆流速测量方法,其特征在于,包括:采用超声波换能器向泥浆管道发射超声波信号并接收反射信号,获取超声波传播数据;根据所述超声波传播数据构建泥浆流速剖面模型,并基于所述泥浆流速剖面模型计算泥浆流速和固相浓度分布,包括基于所述超声波传播数据中的信号强度衰减值和所述反射信号在不同深度的时间差构建初始流速分布模型,具体为若所述信号强度衰减值的空间变化率大于所述时间差的空间变化率,则取所述信号强度衰减值为主导项构建所述初始流速分布模型,否则取所述时间差为主导项;将初始流速分布函数代入泥浆流态方程进行修正,基于泥浆的非牛顿流体特性和固相迁移特征,得到修正后的泥浆流速分布函数,作为泥浆流速剖面模型计算泥浆流速分布和固相浓度分布;所述泥浆流速剖面模型对应泥浆流态,所述泥浆流态包括剪切流变指数和屈服应力值;基于所述泥浆流速和所述固相浓度分布,结合所述泥浆流态进行流变修正,获得泥浆泵的实际泥浆流速;所述流变修正通过对泥浆的固相含量进行补偿;所述初始流速分布模型的构建公式为: ;式中,为初始流速分布函数,表示基于超声波传播数据得到的管道中径向位置处的初始泥浆流速估计值;为管道中径向位置处的信号强度衰减值;为管壁处的信号强度衰减值;为管道中径向位置处的时间差;为管壁处的时间差;为信号强度衰减值项的系数;为时间差项的系数;所述泥浆流态方程和固相分布方程为: ; ;将所述初始流速分布函数、泥浆流态方程和固相分布方程联立求解得到所述泥浆流速剖面模型: ;式中,为泥浆剪切应力;为流态系数;为剪切流变指数;为屈服应力值,表示泥浆开始流动所需的最小应力;为固相浓度分布函数;为管壁处的固相体积分数;为固相迁移系数;为管道半径;为积分常数;为修正后的泥浆流速分布函数;基于所述泥浆流速和所述固相浓度分布,结合所述泥浆流态进行流变修正,获得泥浆泵的实际泥浆流速,包括如下步骤:在超声波换能器接收到所述反射信号的不同径向深度位置,建立所述泥浆流速剖面模型中的流速与所述固相浓度分布函数的对应关系,计算每个所述径向深度位置处的雷诺数,根据所述雷诺数修正所述剪切流变指数,并依据所述固相浓度分布函数更新所述流态系数;基于所述修正后的剪切流变指数和更新后的流态系数,结合所述固相浓度分布函数,对所述泥浆流速剖面模型进行校正,获得泥浆泵的实际泥浆流速;所述依据所述固相浓度分布函数更新所述流态系数,包括:若雷诺数小于由的平均值计算得到的临界雷诺数,且固相浓度分布函数值大于固相浓度分布函数的平均值,则将剪切流变指数和雷诺数与所述临界雷诺数的比值进行相乘,将所述流态系数和所述固相浓度分布函数值与所述固相浓度分布函数的平均值的比值进行相乘;若所述雷诺数大于所述临界雷诺数,且所述固相浓度分布函数值小于所述固相浓度分布函数的平均值,则将所述剪切流变指数和所述临界雷诺数与所述雷诺数的比值进行相乘,将所述流态系数和所述固相浓度分布函数的平均值与所述固相浓度分布函数值的比值进行相乘;若雷诺数等于所述临界雷诺数,则保持所述剪切流变指数和所述流态系数不变;基于所述修正后的剪切流变指数和更新后的流态系数,结合所述固相浓度分布函数,对所述泥浆流速剖面模型进行校正,获得泥浆泵的实际泥浆流速,包括如下步骤:将修正后的剪切流变指数和更新后的流态系数代入泥浆流态方程,获得修正后的泥浆流态方程;将修正后的泥浆流态方程代入所述泥浆流速剖面模型中,得到修正后的泥浆流速剖面模型;对修正后的泥浆流速剖面模型在管道横截面上进行面积分,得到整个横截面的平均流速,将所述平均流速作为泥浆泵的实际泥浆流速。
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