專利名稱：濕蒸汽管網(wǎng)的干度流量測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是流量測(cè)量領(lǐng)域，是一種濕蒸汽管網(wǎng)的干度流量測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在石油稠油開采中，采用向采油井下注入水蒸氣，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(dòng)性，達(dá)到使采油機(jī)能采油的狀況。在這種向采油井下注入水蒸氣的熱力采油過程中，由注汽爐產(chǎn)生蒸汽，采用蒸汽管網(wǎng)向數(shù)個(gè)采油井輸送蒸汽。顯然，采油的經(jīng)濟(jì)性與蒸汽的數(shù)量和品質(zhì)關(guān)系密切。由于注汽爐產(chǎn)生的是蒸汽干度小于1的濕蒸汽，注入采油井的蒸汽也是濕蒸汽，為了提高采油的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)注汽爐的蒸汽干度、以及對(duì)蒸汽管網(wǎng)各出口蒸汽干度與流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，是非常重要的。對(duì)于濕蒸汽干度與流量的測(cè)量，盡管有許多方法，包括化驗(yàn)方法、非熱力學(xué)方法和熱力學(xué)方法，但由于濕蒸汽含有液態(tài)的水，是氣液兩相流流體，其流體模型復(fù)雜而且流態(tài)多樣，國內(nèi)外目前還沒有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的測(cè)量儀表，能夠準(zhǔn)確測(cè)量濕蒸汽的干度和流量。專利公告號(hào)為CN126M63的發(fā)明專利，公開了一種鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試和控制方法，該方法分別通過電導(dǎo)率測(cè)試探頭實(shí)時(shí)測(cè)量出注汽爐給水電導(dǎo)率A和爐水電導(dǎo)率B，由 X= (B-A)/B這一公式，得出注汽爐出口的濕蒸汽干度X。這是一種目前實(shí)用且經(jīng)濟(jì)的測(cè)量蒸汽干度的儀表和方法。在采用濕蒸汽的熱力采油中，注汽爐產(chǎn)生干度為40-85%之間的濕蒸汽，通過蒸汽管網(wǎng)，把注汽爐產(chǎn)生的濕蒸汽輸送到數(shù)個(gè)采油井中。蒸汽管網(wǎng)是由多個(gè)分支管路、多個(gè)出口組成的管路系統(tǒng)，為了提高熱力采油的經(jīng)濟(jì)性，需要對(duì)各蒸汽管網(wǎng)出口即采油井口的蒸汽干度與流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。然而，公告號(hào)為CN1263263的發(fā)明專利“鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試和控制方法”，只能用于測(cè)量注汽爐出口的蒸汽干度，而不能用于測(cè)量蒸汽管網(wǎng)各出口的蒸汽干度。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)還不能準(zhǔn)確測(cè)量蒸汽管網(wǎng)各出口蒸汽干度的問題，本發(fā)明提出一種濕蒸汽管網(wǎng)的干度流量測(cè)量系統(tǒng)。本發(fā)明包括給水電導(dǎo)率計(jì)、干度流量處理器、等干度分配三通、閉路式干度器和終端采集器；其中所述的等干度分配三通分別安裝在注汽爐蒸汽管網(wǎng)的管路分支口處，每個(gè)等干度分配三通的兩個(gè)出口其蒸汽干度相同且為均相。在注汽爐蒸汽管網(wǎng)上的各管網(wǎng)出口管的出口端安裝有閉路式干度器；給水電導(dǎo)率計(jì)安裝在注汽爐給水管上。所述的閉路式干度器包括出口管流量計(jì)、出口管壓力計(jì)、管道流體阻力器、分離器出汽管、出水管電導(dǎo)率計(jì)、分離器出水管、串片散熱器、采樣汽水分離器和蒸汽采樣管。沿管內(nèi)濕蒸汽流動(dòng)方向，在管網(wǎng)出口管上依次有出口管流量計(jì)、出口管壓力計(jì)、蒸汽采樣管的入口、管道流體阻力器、分離器出汽管的出口。采樣汽水分離器分別與蒸汽采樣管的出口、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(dǎo)率計(jì)安裝在位于串片散熱器之后的分離器出水管上。終端采集器包括CPU處理器、通信接口和AD轉(zhuǎn)換，它分別與出口管流量計(jì)、出口管壓力計(jì)、出水管電導(dǎo)率計(jì)通信連接，并將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并向干度流量處理器發(fā)送。干度流量處理器位于注汽爐操作臺(tái)旁，包括通信接口、CPU處理器、顯示器，它與給水電導(dǎo)率計(jì)以及注汽爐蒸汽管網(wǎng)中各終端采集器通信連接，采集給水電導(dǎo)率計(jì)所測(cè)的給水電導(dǎo)率D。、干度流量處理器中出口管流量計(jì)所測(cè)的體積流量Vn、出口管壓力計(jì)所測(cè)的壓力 IV出水管電導(dǎo)率計(jì)所測(cè)的電導(dǎo)率DN，由下式得出管網(wǎng)出口管的蒸汽干度\和蒸汽質(zhì)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分別為干飽和蒸汽比容和飽和水比容，所述的干飽和蒸汽比容ν,和飽和水比容Vw與壓力的關(guān)系為公知的熱物性函數(shù)、=fq(PN)和Vw = fw (PN), vN為管網(wǎng)出口管的蒸汽比容。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能準(zhǔn)確測(cè)量注汽爐蒸汽管網(wǎng)出口的濕蒸汽干度和質(zhì)量流量，其濕蒸汽干度和質(zhì)量流量的測(cè)量精度高達(dá)97%以上，為稠油熱采的技術(shù)監(jiān)控提供了可靠的依據(jù)，并為提高稠油熱采的經(jīng)濟(jì)性提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。


圖1是濕蒸汽管網(wǎng)的干度流量測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；圖2是閉路式干度器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1.注汽爐給水管 2.給水電導(dǎo)率計(jì) 3.注汽爐4.干度流量處理器5.注汽爐蒸汽管網(wǎng) 6.等干度分配三通 7.管網(wǎng)出口管 8.閉路式干度器9.采油井10.出口管流量計(jì)11.出口管壓力計(jì)12.管道流體阻力器13.分離器出汽管 14.出水管電導(dǎo)率計(jì)15.分離器出水管16.終端采集器17.串片散熱器 18.采樣汽水分離器19.蒸汽采樣管
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例為濕蒸汽管網(wǎng)的干度流量測(cè)量系統(tǒng)。本實(shí)施例中注汽爐3的注汽爐蒸汽管網(wǎng)5有2個(gè)管路分支。本實(shí)施例中，通過注汽爐3的注汽爐蒸汽管網(wǎng)5的2個(gè)蒸汽分支管路的分流口，分別向3個(gè)采油井輸送蒸汽，即有3個(gè)管網(wǎng)出口管7。管網(wǎng)出口管7的管內(nèi)徑為56mm，注汽爐蒸汽管網(wǎng)5管道的管內(nèi)徑為72mm。本實(shí)施例包括給水電導(dǎo)率計(jì)2、干度流量處理器4、等干度分配三通6、閉路式干度器8和終端采集器16;其中等干度分配三通6分別安裝在注汽爐蒸汽管網(wǎng)5的管路分支口處，每個(gè)等干度分配三通6的兩個(gè)出口其蒸汽干度相同且為均相；在注汽爐蒸汽管網(wǎng)5上的各管網(wǎng)出口管7 的出口端安裝有閉路式干度器8 ；給水電導(dǎo)率計(jì)2安裝在注汽爐給水管1上；閉路式干度器8包括出口管流量計(jì)10、出口管壓力計(jì)11、管道流體阻力器12、分離器出汽管13、出水管電導(dǎo)率計(jì)14、分離器出水管15、串片散熱器17、采樣汽水分離器18和蒸汽采樣管19 ；沿管內(nèi)濕蒸汽流動(dòng)方向，在管網(wǎng)出口管7上依次有出口管流量計(jì)10、出口管壓力計(jì)11、蒸汽采樣管19的入口、管道流體阻力器12、分離器出汽管13的出口。采樣汽水分離器18分別與蒸汽采樣管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(dǎo)率計(jì)14安裝在位于串片散熱器17之后的分離器出水管15上；終端采集器16包括CPU處理器、通信接口和AD轉(zhuǎn)換，它分別與出口管流量計(jì)10、 出口管壓力計(jì)11、出水管電導(dǎo)率計(jì)14通信連接，并將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)， 并向干度流量處理器4發(fā)送；干度流量處理器4位于注汽爐操作臺(tái)旁，包括通信接口、CPU處理器、顯示器，它與給水電導(dǎo)率計(jì)2以及注汽爐蒸汽管網(wǎng)5中各終端采集器16通信連接，采集給水電導(dǎo)率計(jì)2 所測(cè)的給水電導(dǎo)率Dtl、干度流量處理器4中出口管流量計(jì)10所測(cè)的體積流量Vn、出口管壓力計(jì)11所測(cè)的壓力IV出水管電導(dǎo)率計(jì)14所測(cè)的電導(dǎo)率DN，再由內(nèi)置的流量干度處理程序，由下式得出管網(wǎng)出口管7的蒸汽干度Xn和蒸汽質(zhì)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分別為干飽和蒸汽比容和飽和水比容，它們與壓力的關(guān)系為公知的熱物性函數(shù)、=fq(PN)和Vw = fw(PN)，Vn為管網(wǎng)出口管7的蒸汽比容。管道流體阻力器12是由20號(hào)鍋爐鋼材料制成的圓環(huán)板，焊接在蒸汽采樣管19的內(nèi)壁上，用于增大管內(nèi)蒸汽的流動(dòng)阻力。本實(shí)施例中，蒸汽采樣管19、分離器出汽管13和分離器出水管15均為20號(hào)鍋爐鋼材料的無縫鋼管。
權(quán)利要求
1. 一種濕蒸汽管網(wǎng)的干度流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括給水電導(dǎo)率計(jì)O)、干度流量處理器G)、等干度分配三通(6)、閉路式干度器(8)和終端采集器(16)；其中a.所述的等干度分配三通(6)分別安裝在注汽爐蒸汽管網(wǎng)( 的管路分支口處，每個(gè)等干度分配三通(6)的兩個(gè)出口其蒸汽干度相同且為均相；在注汽爐蒸汽管網(wǎng)( 上的各管網(wǎng)出口管(7)的出口端安裝有閉路式干度器(8)；給水電導(dǎo)率計(jì)(2)安裝在注汽爐給水管⑴上；b.所述的閉路式干度器(8)包括出口管流量計(jì)(10)、出口管壓力計(jì)(11)、管道流體阻力器(12)、分離器出汽管(13)、出水管電導(dǎo)率計(jì)(14)、分離器出水管(15)、串片散熱器 (17)、采樣汽水分離器(18)和蒸汽采樣管(19)；沿管內(nèi)濕蒸汽流動(dòng)方向，在管網(wǎng)出口管(7) 上依次有出口管流量計(jì)(10)、出口管壓力計(jì)(11)、蒸汽采樣管(19)的入口、管道流體阻力器(12)、分離器出汽管(13)的出口。采樣汽水分離器(18)分別與蒸汽采樣管(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(dǎo)率計(jì)(14)安裝在位于串片散熱器(17)之后的分離器出水管(15)上；c.所述的終端采集器(16)包括CPU處理器、通信接口和AD轉(zhuǎn)換，它分別與出口管流量計(jì)(10)、出口管壓力計(jì)(11)、出水管電導(dǎo)率計(jì)(14)通信連接，并將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并向干度流量處理器(4)發(fā)送；d.所述的干度流量處理器(4)位于注汽爐操作臺(tái)旁，包括通信接口、CPU處理器、顯示器，它與給水電導(dǎo)率計(jì)O)以及注汽爐蒸汽管網(wǎng)( 中各終端采集器(16)通信連接，采集給水電導(dǎo)率計(jì)( 所測(cè)的給水電導(dǎo)率Dtl、干度流量處理器(4)中出口管流量計(jì)(10)所測(cè)的體積流量Vn、出口管壓力計(jì)(11)所測(cè)的壓力IV出水管電導(dǎo)率計(jì)(H)所測(cè)的電導(dǎo)率Dn，并通過下式得出管網(wǎng)出口管(7)的蒸汽干度\和蒸汽質(zhì)量流量mN:Xn= (Dn-D0)/Dn vq = fq(PN)Vw = f W (Pn)Vn = \ * V(Un) · vW% = VN/vN上式中，vq和Vw分別為干飽和蒸汽比容和飽和水比容，所述的干飽和蒸汽比容、和飽和水比容Vw與壓力I3n的關(guān)系為公知的熱物性函數(shù)、=fq(PN)和Vw = fw(PN)，Vn為管網(wǎng)出口管⑵的蒸汽比容。
全文摘要
一種濕蒸汽管網(wǎng)的干度流量測(cè)量系統(tǒng)，給水電導(dǎo)率計(jì)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(wǎng)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干度相同，并且兩個(gè)出口的蒸汽為均相。各采樣汽水分離器分別位于各出口蒸汽管道的出口端。在各被分離水管上裝有電導(dǎo)率計(jì)。井口干度處理器與給水電導(dǎo)率計(jì)和電導(dǎo)率計(jì)通信連接，采集給水電導(dǎo)率D0和被分離水電導(dǎo)率Dn，得到注汽爐蒸汽管網(wǎng)中出口蒸汽管道的出口蒸汽干度(Dn-D0)/Dn。本發(fā)明能準(zhǔn)確測(cè)量注汽爐蒸汽管網(wǎng)中各采油井井口的蒸汽干度，其蒸汽干度的測(cè)量精度高達(dá)98％以上，為稠油熱采的技術(shù)監(jiān)控提供了可靠的依據(jù)，并為提高稠油熱采的經(jīng)濟(jì)性提供了準(zhǔn)確的依據(jù)。
文檔編號(hào)G01F1/86GK102262105SQ201110100578
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者李世武, 王澤元 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)