[发明专利]一种气液等干度定流量智能调控装置

说明书

本发明提供一种气液等干度定流量智能调控装置，其中所述的主体内一端安装整形装置；主体内中部安装封隔装置，固定隔板焊接在封隔装置内壁，活动隔板与步进电机调控系统A连接，分支管道B内安装气液流量调控器，齿轮滑动条通过步进电机调控系统B控制，气液流量调控器内安装有支撑杆，支撑杆上安装固定浮子，喷嘴焊接在气液流量调控器的内壁上；优点为：本发明提高分配和调控能力，结合文丘里喷嘴的临界流原理，实现不同压力下的等干度、定流量气液分配；分配调控的气液流量范围0t/h‑23t/h；分配调控的气液干度范围0‑100%；各条支路的流量误差小于5%；各条支路的干度误差小于5%。

技术领域

本发明涉及气液两相流体智能分配调控领域，尤其是涉及一种气液等干度定流量智能调控装置。

背景技术

气液两相流广泛存在于核能、石油化工等工业领域，广泛存在气液流的分配及调控难题。气液两相流体通过分配管路时存在明显的气液两相分离流动的情况，导致干度及流量差异大，无法按规范参数进行分配，并对工业设备的安全和高效运行存在严重影响，如注汽管道中，严重的相分离，严重影响各注汽井流量和热焓值，因此希望各支路出口的两相流体具有相同的质量流量和气液相含率，即需要对气液两相流进行均匀分配。

室内实验研究表明，气液两相流均匀分配特性不但取决于分配器结构，还与分配器两相流动参数相关，同时还需要考虑主管道入口气液相含率与分支隔板路阻力特性的匹配。

通过对国内外相关专利及文献的调研，主要趋势之一是对称型的分配器，各支管在空间上对称布置，考虑结构对称，则气液相理论上进入各分支隔板的几率相等，从而获得较好的分配效果。但是由于液相惯性大、气相密度小，当分支隔板道出口压力变化时，从而导致主管与分支隔板气液相含率出现差异。

例如稠油热采区块普遍采用一台锅炉同注多口井热采开发流程，其中蒸汽的输送和分配是通过注汽管网进行实现。目前油田地面蒸汽分配所采用的常规T型三通和球形分配器均受到各注汽井之间背压和蒸汽流量差异的影响，使得各分配支路的干度出现明显的差异，限制了油田注汽热效率的提高，无法达到蒸汽注入要求和注汽效果，影响了注汽控制和效果评价，给稠油注蒸汽热采工艺的优化和能源有效利用造成了一定的困难。

三通管是应用于流体输送管路中最简单的分配元件，三通管会根据需要布置成主管水平或竖直，侧支管也可布置成多种角度。由于两相流体通过三通管进行分配的情况非常复杂，不但涉及到流量分配问题，还有两相的相分配问题，因此这种方法的预测结果误差很大，T型三通两相流的相分配往往是不一致的，导致两个支管出口的气液比例存在明显的差异，这一现象称为三通管相分离现象。针对气液两相流体在T型三通和集箱内的分配不均问题，Azzopardi BJ、Hong KC、Thonsgaard J E、田敬等许多国内外学者通过文章和专利等都给出了多种解决办法。主要集中在对分配三通或集箱结构的改进上，从根本上来说是为了消除两相流体的相分离，实际上，这些结构改进的主要思路是基于单相分配结构上的改进。

对集箱的改进方式一般是使各分配支路对称布置，利用球罐进行集中分配，例如Groman等利用密闭罐将一股蒸汽－水两相流体等干度地分入多条支路。气液两相流体从位于密闭罐顶部中心的主路进入，经过罐内安装的锥体将其按空间均等分为8份，分别从支路流出。密闭罐底部用来收集多余的液相，以保证出口蒸汽干度高于80%，同时从罐底引出一条管路用于排污。球形分配器在等背压的情况下能够实现各分支的等干度分配，但是在球形分配器各分支的蒸汽背压发生差别时，就无法实现各分支干度相同。

德士古公司利用一个水平放置分离器，把干度为70%的蒸汽分离为饱和水和干蒸汽分别输送，这数股单相流体又分成任意股蒸汽流。这种集中分相式分配方法不仅解决了相分离问题，而且可以测量控制每个测井的流量、干度，对于提高测井的生产效率有积极的意义。但是跟完全分离式的分配方法一样，这种水平放置的分离器长9m，直径1.5m，壁厚63.5mm，体积大，笨重，造价昂贵，难以适应现代工艺及经济性要求。