[实用新型]一种湿蒸汽管网的干度流量测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是流量测量领域，是一种湿蒸汽管网的干度流量测量系统。

背景技术

在石油稠油开采中，采用向采油井下注入水蒸气，用蒸汽融化井下稠油，降低稠油的粘度以及提高稠油的流动性，达到使采油机能采油的状况。在这种向采油井下注入水蒸气的热力采油过程中，由注汽炉产生蒸汽，采用蒸汽管网向数个采油井输送蒸汽。显然，采油的经济性与蒸汽的数量和品质关系密切。由于注汽炉产生的是蒸汽干度小于1的湿蒸汽，注入采油井的蒸汽也是湿蒸汽，为了提高采油的经济性，对注汽炉的蒸汽干度、以及对蒸汽管网各出口蒸汽干度与流量进行监测与控制，是非常重要的。

对于湿蒸汽干度与流量的测量，尽管有许多方法，包括化验方法、非热力学方法和热力学方法，但由于湿蒸汽含有液态的水，是气液两相流流体，其流体模型复杂而且流态多样，国内外目前还没有经济实用的测量仪表，能够准确测量湿蒸汽的干度和流量。

专利公告号为CN1263263的发明专利，公开了一种锅炉蒸汽干度自动测试和控制方法，该方法分别通过电导率测试探头实时测量出注汽炉给水电导率A和炉水电导率B，由X＝(B-A)/B这一公式，得出注汽炉出口的湿蒸汽干度X。这是一种目前实用且经济的测量蒸汽干度的仪表和方法。

在采用湿蒸汽的热力采油中，注汽炉产生干度为40-85％之间的湿蒸汽，通过蒸汽管网，把注汽炉产生的湿蒸汽输送到数个采油井中。蒸汽管网是由多个分支管路、多个出口组成的管路系统，为了提高热力采油的经济性，需要对各蒸汽管网出口即采油井口的蒸汽干度与流量进行监测与控制。然而，公告号为CN1263263的发明专利“锅炉蒸汽干度自动测试和控制方法”，只能用于测量注汽炉出口的蒸汽干度，而不能用于测量蒸汽管网各出口的蒸汽干度。

发明内容

为克服现有技术还不能准确测量蒸汽管网各出口蒸汽干度的问题，本发明提出一种湿蒸汽管网的干度流量测量系统。

本发明包括给水电导率计、干度流量处理器、等干度分配三通、闭路式干度器和终端采集器；其中：

所述的等干度分配三通分别安装在注汽炉蒸汽管网的管路分支口处，每个等干度分配三通的两个出口其蒸汽干度相同且为均相。在注汽炉蒸汽管网上的各管网出口管的出口端安装有闭路式干度器；给水电导率计安装在注汽炉给水管上。

所述的闭路式干度器包括出口管流量计、出口管压力计、管道流体阻力器、分离器出汽管、出水管电导率计、分离器出水管、串片散热器、采样汽水分离器和蒸汽采样管。沿管内湿蒸汽流动方向，在管网出口管上依次有出口管流量计、出口管压力计、蒸汽采样管的入口、管道流体阻力器、分离器出汽管的出口。采样汽水分离器分别与蒸汽采样管的出口、分离器出汽管的入口、分离器出水管的入口相通。串片散热器套装在分离器出水管的外壁面上。出水管电导率计安装在位于串片散热器之后的分离器出水管上。

终端采集器包括CPU处理器、通信接口和AD转换，它分别与出口管流量计、出口管压力计、出水管电导率计通信连接，并将采集到的模拟信号转换为数字信号，并向干度流量处理器发送。

干度流量处理器位于注汽炉操作台旁，包括通信接口、CPU处理器、显示器，它与给水电导率计以及注汽炉蒸汽管网中各终端采集器通信连接，采集给水电导率计所测的给水电导率D₀、干度流量处理器中出口管流量计所测的体积流量V_N、出口管压力计所测的压力P_N、出水管电导率计所测的电导率D_N，由下式得出管网出口管的蒸汽干度X_N和蒸汽质量流量m_N：

X_N＝(D_N-D₀)/D_N

v_q＝f_q(P_N)

v_w＝f_w(P_N)

v_N＝X_N·v_q+(1-X_N)·v_w

m_N＝V_N/v_N