[发明专利]气液两相干度测量系统

说明书

本发明提出一种气液两相干度测量系统，它包括汽液两相加热炉、注水截止阀、三相加热电源、稳压阀、单向截止阀、温度变送器、压力变送器、多层筒式电容传感器、冷凝罐、数据处理单元等装置。本发明可用于高温高压下的蒸汽干度实时准确检测与测量，通过实验装置测试传感器精密特征结构，可广泛用于注汽锅炉实时监测和分层测试的注汽井井下检测等领域。

技术领域

本发明涉及热动力技术领域，具体涉及一种气液两相干度测量系统。

背景技术

多层筒式电容传感器具有结构简单、分辨率高、可非接触测量，并能在高 温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作的优点，且响应快。因物体间的电容量 与其结构参数密切相关，通过改变物性参数而改变物体间的电容量来实现对被 测量的检测，这就是电容法测量原理。近年来，基于电容法测量蒸汽干度传感 技术得到了蓬勃的发展，其中一个方向就是在高温高压、测量难度大及准确度 低中测量系统的应用，用于注气井井下，汽轮机机组等环境的测量。电容传感 技术的发展背景主要是由于在实际测量与测试应用中，准确测量蒸汽干度，可 以判定蒸汽加热炉产生的蒸汽品质，对确定汽液两相流分离装置的分离效率非常重要。此外，蒸汽干度的准确测量，对提高蒸汽流量测量的准确性具有重要 意义。例如在野外环境下的注汽井井下测量，准确测量蒸汽干度对油层的分布， 明确各部分油层对注入蒸汽的吸收情况都能有效的掌握。由于在实际测量与测 试应用中，平板电容传感器具有输出阻抗高、寄生电容及泄露电容影响大、稳 定性差、极板间承受电压较小等缺点，无疑其测量的准确性大大降低。采用多 层筒式电容传感器，利用多层电容并联，当流过电容传感器的蒸汽发生微小变 化时，电容值有较大的改变，这不仅极大提高了测量精度，同时可靠性也得到 了保证，因此，使多层筒式电容传感器与平板电容传感器相比更具优势。

在实际应用中，尤其是粘度重质石油(稠油)开采中，需要向注汽井注入 高温高压蒸汽，进行实时准确的测量。实时准确测定注汽井井下蒸汽干度对油 层状况的分析，合理开采，提高采油率及节约能源都有着重要的意义。然而， 对于平板电容传感器结构，稳定度、测量精度、灵敏度以及耐高温耐高压方面 的限制，不符合现在的需求。

在国外，英国电力中心实验室、英国GEC公司、德国汉诺威大学、瑞士BBC 公司和美国西屋公司等都对蒸汽干度测量进行了大量的研究；英国电力中心实 验室MOORE等人基于热力学法研制出一种过热式湿度探针，该探针虽然提高 了热量的利用率，但由于加热面积较小，导致加热件的温度较高，造成局部蒸 汽温度较高而且探针结构复杂，很难应用于实际生产中。美国密西西比州大学 Sunil K.Khijwania等人研制出一种U型光学干度探针，德国斯图加特大学基于 光学法测量原理，研制出了一种新型的微型光学、气动组合式楔形蒸汽干度测 量探针，光学法与热力学法相比，虽然提高了测量精度，但由于受实际可用波 长的限制，只能对蒸汽中直径较小的水滴进行测量，光学法对测量环境要求严 格，设备昂贵，经济性较差。瑞士的Pascal Kronenberg和Pramod K.Rastogi等 人基于光纤光栅法利用聚酞亚胺材料研制出一种湿度传感器，该传感器具有线 性和精确度，但是光纤光栅法对解调器的要求较高，而且不适应于油井高温高 压的环境。因此，目前还没有建立相关基于多层筒式电容法测量干度实验装置。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种气液两相干度测量系统。具体技术方案 如下：