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水(汽)流量測量裝置類
聯合式濕蒸汽流量、干度測量裝置

1.概述

  目前,國內在稠油開采中,普遍采用注汽熱采方式。注汽鍋爐出口蒸汽干度通常為70%~80%左右,蒸汽輸送到井口時,干度大約為45%~70%。準確監測和控制蒸汽的品質指標——蒸汽干度,計量管網的質量、熱量流量,有相當的難度。通常,蒸汽干度是通過人工化驗鍋爐進水和冷凝水的耗酸值或電導率得到的。由于人工因素造成測量的不一致性和不確定性,導致注汽干度、流量的管理相對粗放,并由此可能產生能源的浪費和注汽質量的不穩定??鑾?,不連續的人工測量無法為自動控制蒸汽干度提供實時數據;為降低熱采成本、提高工作效率,從監測、管理角度,濕蒸汽的流量測量勢在必行。由于鍋爐出口蒸汽干度的不斷變化,同時管網中由于沿線熱損造成的干度變化,使得傳統方法無法滿足濕蒸汽的質量流量測量。

  標準孔板、文丘里管是用于單相流體的傳統測量元件,由于其結構簡單、工作可靠、技術成熟,因而得到了廣泛應用。在單相流標準孔板、文丘里管的基礎上加以發展,根據汽、水兩相流通過標準孔板、文丘里管的壓降規律,建立數學模型,開發了聯合式濕蒸汽流量、干度測量裝置。

  該裝置包含兩項實用新型專利以及一項軟件著作權,從2008年至今已有120余套設備運行在遼河油田SAGD項目,測點達到400多點,長期穩定的運行、準確的計量為遼河油田SAGD項目的熱采生產提供了可靠的基礎數據。

2.設備用途

  該設備作為獨立的測量設備,不依附于其他的任何參考量,即可以直接串聯安裝到鍋爐出口管路,也可以串聯安裝到支路管網或者井口平臺進行質量流量測量及載熱流量測量,為熱采管理提供可靠的依據,將該設備安裝到注汽鍋爐的出口管路,可以在線測量出口濕蒸汽的干度。

  如果通過AO通道送出標準4mA~20mA干度信號,進入鍋爐控制閉環系統,從而可以對出口濕蒸汽的干度進行PID自動調節,保證注汽鍋爐的穩定運行及良好的蒸汽品質,同時提高注汽鍋爐的熱效率。

  該設備安裝到支路管網,可以在線測量注汽管路的單井流量,如果通過AO通道送出標準4mA~20mA流量信號,進入電動調節閥,從而可以對單井流量進行PID自動調節,保證單井注汽量。

3.主要技術參數

管道規格:Dn50~Dn400 mm                     取壓管規格:Φ16 x 3 mm

工作壓力:2.5~22 MPa                        工作溫度:< 427 ℃

接口形式:焊接                              量程范圍:2.5~25 t/h

干度準確度:±5.0 %                          流量準確度:±5.0 %


  按測點的數量系列分為:單點測量、一頭兩尾、一頭四尾、一頭八尾,也可按用戶要求的參數另行設計制造。


測點的數量

單點測量

一頭兩尾

一頭四尾

一頭八尾

型號系列

HL-2320LH(S)/11

HL-2320LH(S)/12

HL-2320LH(S)/14

HL-2320LH(S)/18

一次元件

標準孔板、經典文丘里管、冷凝器

變送器

溫度變送、壓力變送器、差壓變送器

處理系統

工控機     15" 液晶觸摸屏


4.結構特點及組成

  該測量系統由經過標定的標準孔板、經典文丘里管作為一次測量元件,高精度壓力傳感器、智能型差壓變送器轉換并傳輸標準信號,標準4mA~20mA信號經I/V轉換成1V~5V電壓信號,進入高速數據采集卡,然后在工控機中根據壓力信號P調用汽、水性質??榧撲慍霰ズ退?、飽和蒸汽的密度及比焓、汽化潛熱,從而算出濕蒸汽的干度、質量流量、載熱量,同時對質量流量、載熱量進行累積運算。重要參數適時存儲于數據庫,作為歷史數據以備后期調用。系統通過D/A通道輸出干度、累積流量,供上位機使用。原理圖如下:


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5.測量原理和計算方法

  將一標準孔板與一經典文丘里管串聯于濕蒸汽管道中,根據質量守恒定律,流經兩流量計的質量流量相同,管道經良好保溫處理,忽略沿程熱量損失及壓力損失,濕蒸汽無相變,則流經兩流量計的濕蒸汽干度也相同,這樣兩質量流量方程中只有質量流量qm與干度x兩個未知數,聯立方程求解,即可得出x值。將得出的干度值x代入質量流量方程求出瞬時質量流量,再對時間積分得出累積流量。


6.軟件說明

6.1硬件配置

CPU 2.0G以上                 RAM 1 G 以上

顯示器 15"液晶觸摸屏         顯示器分辨率 1024x768

6.2系統配置

Windows xp操作系統

Office2000 以上版本,建議Office2003 Professional

6.3系統功能

本軟件具有參數在線設置、結果適時顯示、歷史數據查詢、適時曲線、歷史趨勢曲線、歷史數據打印等功能,操作簡便。

系統保留近12個月的歷史數據,可以按時間、安裝位置查詢;更久遠的數據以隱藏文件存儲于[備份數據]文件夾。

數據報表可生成Word文檔也可直接打印。


7.操作說明

7.1登錄

開機后軟件自動運行、或者雙擊桌面的快捷鍵,界面如圖1

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圖1 軟件系統登錄界面

7.2主畫面

系統登錄后16秒后,自動進入主畫面(圖2),顯示各測點的工作壓力、工作溫度、干度、流量等參數。

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圖2 軟件系統主畫面界面

7.3參數設置畫面

單擊『設置』進入參數設置畫面(圖3),可以進行變送器量程設置、流量系數設置、節流件喉徑設置、安裝位號設置;采集卡參數框中,數據間隔可通過下拉參數選擇寫入歷史數據庫的時間間隔(1/3/5/10/15分鐘),考慮數據庫過大將影響系統的運行速度,在保證實際需要的前提下盡可能選擇較大的時間間隔。濾波數量強烈建議不要改動,因為非法數據可能導致程序中斷。

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圖3 軟件系統參數設置界面

7.4適時曲線畫面

單擊『適時曲線』進入適時曲線畫面(圖4),可以在管道位號的下拉選項中選擇需要顯示的管道位號,顯示近三小時的質量流量、蒸汽干度、蒸汽壓力、蒸汽溫度趨勢曲線。

7.5歷史曲線畫面

單擊『歷史曲線』進入歷史曲線畫面(圖5),可以在選擇歷史數據框內的下拉選項中選擇需要顯示的月份、日期、管道位號,顯示當日24小時的質量流量、蒸汽干度、蒸汽壓力、累積流量歷史曲線??燜偈薟檠山蟊曛剛脛糜諳嚶η?,自動顯示當時的時間及數據值,時間間隔為15分鐘。

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圖4 軟件系統適時曲線界面

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圖5 軟件系統歷史曲線界面

7.5.1歷史數據畫面及數據輸出

單擊『歷史數據』進入歷史曲線畫面(圖6),首先在下拉選項中選擇需要顯示的月份、日期、管道位號,點擊『查詢』顯示當日24小時的質量流量、蒸汽干度、蒸汽壓力、累積流量等歷史數據。

 只有當歷史數據畫面激活后,『輸出數據』按鈕可用,如果需要打印數據報表或者生成數據報表Word文檔,首先在選擇下拉選項中選擇需要顯示的月份、日期、管道位號,點擊『查詢』顯示出當日24小時的質量流量、蒸汽干度、蒸汽壓力、累積流量等歷史數據。然后點擊『輸出數據』,輸出 過程中會出現『輸出選擇』,選擇『Yes』直接打印報表,選擇『No』生成Word文檔報表,位于安裝目錄下的歷史數據文件夾。

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圖6 軟件系統歷史數據界面

7.5.2模擬輸入信號的修正

在需要模擬信號通道輸入標準信號值,單擊『設置』進入參數設置畫面(圖7),觀察相應通道的顯示值。

 如果顯示值與輸入的真實值偏差較大,須進行修正,方法:雙擊顯示值的控件,則彈出修正界面,只須在修正界面的輸入框中添入真實值,單擊『確認』即可;如果需要取消修正,只須使修正界面的輸入框為空值或零,單擊『確認』即可。如果系統提示‘無操作權限’,單擊『管理』下拉菜單的密碼輸入,填入正確的用戶名稱及密碼,單擊『確定』即可獲得操作權限。

具體修正值由軟件自動計算并存儲。

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圖7 軟件系統模擬輸入量修正界面

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