一種溼蒸汽管網的幹度流量測量系統的製作方法

2024-01-29 02:28:15 1

專利名稱：一種溼蒸汽管網的幹度流量測量系統的製作方法
技術領域：
本發明 涉及的是流量測量領域，是一種溼蒸汽管網的幹度流量測量系統。
背景技術：
在石油稠油開採中，採用向採油井下注入水蒸氣，用蒸汽融化井下稠油，降低稠油的粘度以及提高稠油的流動性，達到使採油機能採油的狀況。在這種向採油井下注入水蒸氣的熱力採油過程中，由注汽爐產生蒸汽，採用蒸汽管網向數個採油井輸送蒸汽。顯然，採油的經濟性與蒸汽的數量和品質關係密切。由於注汽爐產生的是蒸汽幹度小於1的溼蒸汽，注入採油井的蒸汽也是溼蒸汽，為了提高採油的經濟性，對注汽爐的蒸汽幹度、以及對蒸汽管網各出口蒸汽幹度與流量進行監測與控制，是非常重要的。對於溼蒸汽幹度與流量的測量，儘管有許多方法，包括化驗方法、非熱力學方法和熱力學方法，但由於溼蒸汽含有液態的水，是氣液兩相流流體，其流體模型複雜而且流態多樣，國內外目前還沒有經濟實用的測量儀表，能夠準確測量溼蒸汽的幹度和流量。專利公告號為CN1263263的發明專利，公開了一種鍋爐蒸汽幹度自動測試和控制方法，該方法分別通過電導率測試探頭實時測量出注汽爐給水電導率A和爐水電導率B，由 X= (B-A)/B這一公式，得出注汽爐出口的溼蒸汽幹度X。這是一種目前實用且經濟的測量蒸汽幹度的儀表和方法。在採用溼蒸汽的熱力採油中，注汽爐產生幹度為40-85%之間的溼蒸汽，通過蒸汽管網，把注汽爐產生的溼蒸汽輸送到數個採油井中。蒸汽管網是由多個分支管路、多個出口組成的管路系統，為了提高熱力採油的經濟性，需要對各蒸汽管網出口即採油井口的蒸汽幹度與流量進行監測與控制。然而，公告號為CN1263263的發明專利「鍋爐蒸汽幹度自動測試和控制方法」，只能用於測量注汽爐出口的蒸汽幹度，而不能用於測量蒸汽管網各出口的蒸汽幹度。
發明內容為克服現有技術還不能準確測量蒸汽管網各出口蒸汽幹度的問題，本發明提出一種溼蒸汽管網的幹度流量測量系統。本發明包括給水電導率計、幹度流量處理器、等幹度分配三通、閉路式幹度器和終端採集器；其中所述的等幹度分配三通分別安裝在注汽爐蒸汽管網的管路分支口處，每個等幹度分配三通的兩個出口其蒸汽幹度相同且為均相。在注汽爐蒸汽管網上的各管網出口管的出口端安裝有閉路式幹度器；給水電導率計安裝在注汽爐給水管上。所述的閉路式幹度器包括出口管流量計、出口管壓力計、管道流體阻力器、分離器出汽管、出水管電導率計、分離器出水管、串片散熱器、採樣汽水分離器和蒸汽採樣管。沿管內溼蒸汽流動方向，在管網出口管上依次有出口管流量計、出口管壓力計、蒸汽採樣管的入口、管道流體阻力器、分離器出汽管的出口。採樣汽水分離器分別與蒸汽採樣管的出口、分離器出汽管的入口、分離器出水管的入口相通。串片散熱器套裝在分離器出水管的外壁面上。出水管電導率計安裝在位於串片散熱器之後的分離器出水管上。終端採集器包括CPU處理器、通信接口和AD轉換，它分別與出口管流量計、出口管壓力計、出水管電導率計通信連接，並將採集到的模擬信號轉換為數位訊號，並向幹度流量處理器發送。幹度流量處理器位於注汽爐操作臺旁，包括通信接口、CPU處理器、顯示器，它與給水電導率計以及注汽爐蒸汽管網中各終端採集器通信連接，採集給水電導率計所測的給水電導率D。、幹度流量處理器中出口管流量計所測的體積流量Vn、出口管壓力計所測的壓力 IV出水管電導率計所測的電導率DN，由下式得出管網出口管的蒸汽幹度\和蒸汽質量流量mN Xn = (DN-D0) /DN _3] vq = fq(PN)vw = fw(PN)vN = Xn · vq+(I-Xn) 『 vwmN = Vn/vN式中，vq和Vw分別為幹飽和蒸汽比容和飽和水比容，所述的幹飽和蒸汽比容ν,和飽和水比容Vw與壓力的關係為公知的熱物性函數、=fq(PN)和Vw = fw(PN)，vN為管網出口管的蒸汽比容。與現有技術相比，本發明能準確測量注汽爐蒸汽管網出口的溼蒸汽幹度和質量流量，其溼蒸汽幹度和質量流量的測量精度高達97%以上，為稠油熱採的技術監控提供了可靠的依據，並為提高稠油熱採的經濟性提供了準確的依據。

圖1是溼蒸汽管網的幹度流量測量系統的示意圖；圖2是閉路式幹度器的結構示意圖。其中1.注汽爐給水管 2.給水電導率計3.注汽爐4.5.注汽爐蒸汽管網6.等幹度分配三通7.管網出口管9.採油井 10.出口管流量計11.出口管壓力計 12.13.分離器出汽管 14.出水管電導率計15.分離器出水管17.串片散熱器 18.採樣汽水分離器19.蒸汽採樣管
幹度流量處理器 8.閉路式幹度器管道流體阻力器 16.終端採集器
具體實施方式
本實施例為溼蒸汽管網的幹度流量測量系統。本實施例中注汽爐3的注汽爐蒸汽管網5有2個管路分支。本實施例中，通過注汽爐3的注汽爐蒸汽管網5的2個蒸汽分支管路的分流口，分別向3個採油井輸送蒸汽，即有3個管網出口管7。管網出口管7的管內徑為56mm，注汽爐蒸汽管網5管道的管內徑為72mm。本實施例包括給水電導率計2、幹度流量處理器4、等幹度分配三通6、閉路式幹度器8和終端採集器16;其中[0029]等幹度分配三通6分別安裝在注汽爐蒸汽管網5的管路分支口處，每個等幹度分配三通6的兩個出口其蒸汽幹度相同且為均相；在注汽爐蒸汽管網5上的各管網出口管7 的出口端安裝有閉路式幹度器8 ；給水電導率計2安裝在注汽爐給水管1上；閉路式幹 度器8包括出口管流量計10、出口管壓力計11、管道流體阻力器12、分離器出汽管13、出水管電導率計14、分離器出水管15、串片散熱器17、採樣汽水分離器18和蒸汽採樣管19 ；沿管內溼蒸汽流動方向，在管網出口管7上依次有出口管流量計10、出口管壓力計11、蒸汽採樣管19的入口、管道流體阻力器12、分離器出汽管13的出口。採樣汽水分離器18分別與蒸汽採樣管19的出口、分離器出汽管13的入口、分離器出水管15的入口相通。串片散熱器17套裝在分離器出水管15的外壁面上；出水管電導率計14安裝在位於串片散熱器17之後的分離器出水管15上；終端採集器16包括CPU處理器、通信接口和AD轉換，它分別與出口管流量計10、 出口管壓力計11、出水管電導率計14通信連接，並將採集到的模擬信號轉換為數位訊號， 並向幹度流量處理器4發送；幹度流量處理器4位於注汽爐操作臺旁，包括通信接口、CPU處理器、顯示器，它與給水電導率計2以及注汽爐蒸汽管網5中各終端採集器16通信連接，採集給水電導率計2 所測的給水電導率Dtl、幹度流量處理器4中出口管流量計10所測的體積流量Vn、出口管壓力計11所測的壓力Pn、出水管電導率計14所測的電導率DN，再由內置的流量幹度處理程序，由下式得出管網出口管7的蒸汽幹度Xn和蒸汽質量流量mN Xn = (Dn-D0) /DnVq = fq(PN)Vw = fw(PN)vN = Xn · vq+(I-Xn) 『 vwmN = Vn/vN式中，、和Vw分別為幹飽和蒸汽比容和飽和水比容，它們與壓力Pn的關係為公知的熱物性函數、=fq(PN)和Vw = fw(PN)，Vn為管網出口管7的蒸汽比容。管道流體阻力器12是由20號鍋爐鋼材料製成的圓環板，焊接在蒸汽採樣管19的內壁上，用於增大管內蒸汽的流動阻力。本實施例中，蒸汽採樣管19、分離器出汽管13和分離器出水管15均為20號鍋爐鋼材料的無縫鋼管。
權利要求1. 一種溼蒸汽管網的幹度流量測量系統，其特徵在於，包括給水電導率計O)、幹度流量處理器G)、等幹度分配三通(6)、閉路式幹度器(8)和終端採集器(16)；其中a.所述的等幹度分配三通(6)分別安裝在注汽爐蒸汽管網( 的管路分支口處，每個等幹度分配三通(6)的兩個出口其蒸汽幹度相同且為均相；在注汽爐蒸汽管網( 上的各管網出口管(7)的出口端安裝有閉路式幹度器(8)；給水電導率計(2)安裝在注汽爐給水管⑴上；b.所述的閉路式幹度器(8)包括出口管流量計(10)、出口管壓力計(11)、管道流體阻力器(12)、分離器出汽管(13)、出水管電導率計(14)、分離器出水管(15)、串片散熱器 (17)、採樣汽水分離器(18)和蒸汽採樣管(19)；沿管內溼蒸汽流動方向，在管網出口管(7) 上依次有出口管流量計(10)、出口管壓力計(11)、蒸汽採樣管(19)的入口、管道流體阻力器(12)、分離器出汽管(13)的出口 ；採樣汽水分離器(18)分別與蒸汽採樣管(19)的出口、 分離器出汽管(13)的入口、分離器出水管(15)的入口相通；串片散熱器(17)套裝在分離器出水管(15)的外壁面上；出水管電導率計(14)安裝在位於串片散熱器(17)之後的分離器出水管(15)上；c.所述的終端採集器(16)包括CPU處理器、通信接口和AD轉換，它分別與出口管流量計(10)、出口管壓力計(11)、出水管電導率計(14)通信連接，並將採集到的模擬信號轉換為數位訊號，並向幹度流量處理器(4)發送；d.所述的幹度流量處理器(4)位於注汽爐操作臺旁，包括通信接口、CPU處理器、顯示器，與給水電導率計O)以及注汽爐蒸汽管網( 中各終端採集器(16)通信連接，採集給水電導率計( 所測的給水電導率Dtl、幹度流量處理器(4)中出口管流量計(10)所測的體積流量Vn、出口管壓力計(11)所測的壓力IV出水管電導率計(H)所測的電導率Dn。
專利摘要一種溼蒸汽管網的幹度流量測量系統，給水電導率計安裝在注汽爐入口前的管道上。各分流均相三通分別安裝在注汽爐蒸汽管網的各蒸汽分流口處。各分流均相三通的各出口與入口的蒸汽幹度相同，並且兩個出口的蒸汽為均相。各採樣汽水分離器分別位於各出口蒸汽管道的出口端。在各被分離水管上裝有電導率計。井口乾度處理器與給水電導率計和電導率計通信連接，採集給水電導率D0和被分離水電導率Dn，得到注汽爐蒸汽管網中出口蒸汽管道的出口蒸汽幹度(Dn-D0)/Dn。本實用新型能準確測量注汽爐蒸汽管網中各採油井井口的蒸汽幹度，其蒸汽幹度的測量精度高達98％以上，為稠油熱採的技術監控提供了可靠的依據，並為提高稠油熱採的經濟性提供了準確的依據。
文檔編號G01F1/86GK202141692SQ201120119380
公開日2012年2月8日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者李世武, 王澤元 申請人:西北工業大學