一種管網出口的蒸汽幹度測量系統的製作方法

2023-09-19 22:52:00

專利名稱：一種管網出口的蒸汽幹度測量系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是蒸汽幹度測量領域，是一種管網出口的蒸汽幹度測量系統。
背景技術：
含有氣相水蒸汽和液相水的混合物稱為溼蒸汽，其中氣相干飽和蒸汽的質量與溼蒸汽質量之比被定義為溼蒸汽幹度，簡稱蒸汽幹度。蒸汽幹度是水蒸氣的重要品質參數，在用於石油開採過程的熱力採油中，向油層注入的高壓高溫溼蒸汽其幹度對採油的經濟性有
著重要的影響。蒸汽幹度的測量方法，可分為三類，即化驗方法、非熱力學方法和熱力學方法。化驗方法是通過對待測幹度的蒸汽採樣，在實驗室化驗水中含鹽量來確定蒸汽幹度。化驗方法是一種蒸汽幹度的實驗室檢測方法，它難於做成工程上的實時測量儀器。非熱力學方法目前有光學探測法、電導探針法、電容法、熱線和Y射線法等。熱力學方法有節流法、蒸汽空氣混合法、加熱法、相分離法、混合法、凝結法、兩種流量計的組合法等。目前還沒有採用非熱力學方法或熱力學方法，研製出能應用於工程的可靠和經濟的計量儀器。由於溼蒸汽是氣液兩相流，當其沿著管道流動時，管道橫截面上的複雜性和流態的多樣性，如氣泡流、塞狀流、分層流、波狀流、彈狀流、環狀流，使得對蒸汽幹度的準確測量是極其困難的，由此也成為國際熱工參數計量界的一大難題。專利公告號為CN126M63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。在石油開採過程的熱力採油中，注汽爐產生蒸汽幹度在40-85%之間的蒸汽，通過蒸汽管網，輸送到數個採油井中。蒸汽管網有多個分流三通和多個管道出口，對採油井口即蒸汽管網出口蒸汽幹度的監測與控制是提高稠油熱採經濟性的十分重要方面。 然而，公告號為CN126M63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不足，本發明提出一種管網出口蒸汽幹度測量系統。本發明包括給水電導率計、均相式分流三通、蒸汽採樣管、電導率計、井口乾度處理器、被分離水管、採樣汽水分離器和被分離蒸汽管，其中，a.給水電導率計安裝在注汽爐給水管上；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；分流均相三通其入口與兩個出口的蒸汽幹度相同。b.各採樣汽水分離器分別位於各出口蒸汽管道的出口端；各採樣汽水分離器的入口與蒸汽採樣管的出口端連通；採樣汽水分離器的兩個出口分別與被分離水管的入口端和被分離蒸汽管的入口端連通；蒸汽採樣管的入口端、被分離蒸汽管的出口端與注汽爐蒸汽管網的出ロ蒸汽管道連通；各被分離蒸汽管的出ロ端在出ロ蒸汽管道的出ロ處與出ロ蒸 汽管道連通；各蒸汽採樣管的入口端位於各被分離蒸汽管的上遊。C.在各被分離水管上分別安裝有電導率計；井口乾度處理器與給水電導率計 和電導率計通信連接，通過井ロ幹度處理器採集給水電導率計所測的給水電導率隊、電 導率計所測的被分離水電導率Dn，得到注汽爐蒸汽管網中出口蒸汽管道的出ロ蒸汽幹度 (Dn-D0)/Dn。本發明中的均相式分流三通包括漸縮徑管、匯流片、三通進ロ管、平衡板和三通出 ロ管，其中，三通進ロ管與兩個三通出口管相垂直，兩個三通出口管的管徑相同，每個三通 出口管的入口內壁上固定有圓環板狀的平衡板，平衡板對兩個三通出口管的流體起到流量 均衡作用。漸縮徑管為管徑逐漸縮小的喇叭管，起到使流體速度増大、增強流體摻混，使氣 液兩相流的溼蒸汽密度分布趨於均勻的作用。漸縮徑管的外徑與三通進ロ管的內徑相同， 漸縮徑管與三通進ロ管的長度相同，漸縮徑管固定在三通進ロ管的內壁面上。沿著流體流 動方向，在漸縮徑管的內壁上等間隔地固定著若干個圓環板狀的匯流片，匯流片起到將漸 縮徑管壁面上的液體水流匯集於縮徑管的中心區，加強溼蒸汽的摻混作用。本發明在蒸汽管網中各分流三通處設置均相式分流三通，使分流三通的兩個出口 的蒸汽幹度相同，由此基礎形成蒸汽管網入口與蒸汽管網各出口滿足蒸汽含水中的含鹽量 質量守恆，再利用注汽爐給水與蒸汽管網各出口蒸汽中含水之間的含鹽量質量守恆的約束 性，在蒸汽管網各出口處設置蒸汽採樣管和蒸汽分離器，從蒸汽管網的出口蒸汽管道上採 集蒸汽，在蒸汽分離器上分離出被分離水，採用電導率計測量注汽爐給水的電導率、蒸汽管 網各出口處被分離水的電導率，得出蒸汽管網出口蒸汽幹度。與現有技術相比，本發明能準確測量注汽爐蒸汽管網出口處的蒸汽幹度，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。

圖1是管網井口的蒸汽幹度流量測量系統的示意圖。圖2是均相式分流三通結構示意圖。其中1.注汽爐給水管2.給水電導率計3.注汽爐4.注汽爐蒸汽 管網5.均相式分流三通6.出口蒸汽管道7.蒸汽採樣管 8.電導率計9.井口乾度處理器10.被分離水管11.採樣汽水分離器12.被分離蒸汽管13.採油井14.漸縮徑管15.匯流片16.三通進ロ管17.平衡板18.三通出口管
具體實施方式
現結合附圖1對本發明作進ー步描述本實施例為管網出口的蒸汽幹度測量系統。注汽爐3的注汽爐蒸汽管網4有2個 蒸汽分流ロ，分別向3個採油井輸送蒸汽，即蒸汽管網有3個出口。本實施例包括1個給水 電導率計2、2個均相式分流三通5、3個蒸汽採樣管7、3個電導率計8、3個井口乾度處理器9、3個被分離水管10、3個採樣汽水分離器11和3個被分離蒸汽管12。其中，給水電導率計2安裝在注汽爐給水管1上。2個分流均相三通5分別安裝在注汽爐蒸汽管網4的兩個蒸汽分流口處。各採樣汽水分離器11分別位於各出口蒸汽管道6的出口端；各採樣汽水分離器 11的入口與蒸汽採樣管7的出口端連通；採樣汽水分離器11的兩個出口分別與被分離水管10的入口端和被分離蒸汽管12的入口端連通；蒸汽採樣管7的入口端、被分離蒸汽管12 的出口端與注汽爐蒸汽管網4的出口蒸汽管道6連通；各被分離蒸汽管12的出口端在出口蒸汽管道6的出口處與出口蒸汽管道6連通；各蒸汽採樣管7的入口端位於各被分離蒸汽管12的上遊。在各被分離水管10上分別安裝有電導率計8。出口蒸汽管道6的出口端與採油井 13內的注汽管連通。井口乾度處理器9與給水電導率計2和電導率計8通信連接，採集給水電導率計 2所測的給水電導率Dtl、電導率計8所測的被分離水電導率Dn，得出注汽爐蒸汽管網4中出口蒸汽管道6的出口蒸汽幹度(Dn-Dtl)/Dn。蒸汽採樣管7、被分離水管10和被分離蒸汽管12均用20號鍋爐鋼管制成，並且蒸汽採樣管7、被分離水管10和被分離蒸汽管12的管徑相同。均相式分流三通5包括漸縮徑管14、匯流片15、三通進口管16、平衡板17和三通出口管18，其中，三通進口管16與兩個三通出口管18相垂直，兩個三通出口管18的管徑相同，兩個三通出口管18的入口內壁上焊接著圓環板狀的平衡板17 ；漸縮徑管14為管徑逐漸縮小的喇叭管，其外徑與三通進口管16的內徑相同，其長度與三通進口管16的長度相同，環節在三通進口管16的內壁面上；沿著溼蒸汽流動方向，在漸縮徑管14的內壁上等間隔地焊接著四個圓環板狀的匯流片15。
權利要求1.一種管網出口的蒸汽幹度測量系統，其特徵在於，包括給水電導率計O)、均相式分流三通(5)、蒸汽採樣管(7)、電導率計(8)、井口乾度處理器(9)、被分離水管(10)、採樣汽水分離器(11)和被分離蒸汽管(12)，其中，a.給水電導率計(2)安裝在注汽爐給水管(1)上注汽爐入口前的管道上；各均相式分流三通( 分別安裝在注汽爐蒸汽管網(4)的各蒸汽分流口處；均相式分流三通( 其入口與兩個出口的蒸汽幹度相同；b.各採樣汽水分離器(11)分別位於各出口蒸汽管道(6)的出口端；各採樣汽水分離器(11)的入口與蒸汽採樣管⑵的出口端連通；採樣汽水分離器(11)的兩個出口分別與被分離水管(10)的入口端和被分離蒸汽管(1 的入口端連通；蒸汽採樣管(7)的入口端、 被分離蒸汽管(12)的出口端與注汽爐蒸汽管網(4)的出口蒸汽管道(6)連通；各被分離蒸汽管(1 的出口端在出口蒸汽管道(6)的出口處與出口蒸汽管道(6)連通；各蒸汽採樣管 (7)的入口端位於各被分離蒸汽管(12)的上遊；c.在各被分離水管(10)上分別安裝有電導率計(8)；井口乾度處理器(9)與給水電導率計( 和電導率計(8)通信連接，通過井口乾度處理器(9)採集給水電導率計( 所測的給水電導率Dtl、電導率計(8)所測的被分離水電導率Dn，得到注汽爐蒸汽管網(4)中出口蒸汽管道(6)的出口蒸汽幹度(Dn-Dtl)/Dn。
2.如權利要求1所述的管網出口的蒸汽幹度測量系統，其特徵在於，均相式分流三通 (5)包括漸縮徑管(14)、匯流片(15)、三通進口管(16)、平衡板(17)和三通出口管(18)，其中，三通進口管(16)與兩個三通出口管(18)相垂直，兩個三通出口管(18)的管徑相同且入口內壁上都固定有圓環板狀的平衡板(17)；漸縮徑管(14)為管徑逐漸縮小的喇叭管，其外徑與三通進口管(16)的內徑相同，其長度與三通進口管(16)的長度相同，固定於三通進口管(16)的內壁面上；沿著溼蒸汽流動方向，在漸縮徑管(14)的內壁上等間隔地固定著若干個圓環板狀的匯流片(15)。
專利摘要一種管網出口的蒸汽幹度測量系統，給水電導率計安裝在注汽爐給水管上。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。分流均相三通其入口與兩個出口的蒸汽幹度相同。各採樣汽水分離器分別位於各出口蒸汽管道的出口端。蒸汽採樣管的入口端、被分離蒸汽管的出口端與注汽爐蒸汽管網的出口蒸汽管道連通。各被分離蒸汽管的出口端在出口蒸汽管道的出口處與出口蒸汽管道連通。在各被分離水管上分別安裝有電導率計。井口乾度處理器與給水電導率計和電導率計通信連接，通過井口乾度處理器採集給水電導率計所測的給水電導率D0、電導率計所測的被分離水電導率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。
文檔編號G01N27/06GK202177598SQ20112011945
公開日2012年3月28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