濕蒸氣干度檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供濕蒸氣干度檢測裝置，其包括：蒸氣儲存腔（5），其經(jīng)由第一閥門（3）連接到待測管道（1），且經(jīng)由第二閥門（9）連接到所述待測管道（1）；蒸氣膨脹腔（12），其經(jīng)由第三閥門（11）與所述蒸氣儲存腔（5）連接，并經(jīng)由第四閥門（14）連接到大氣；溫度傳感器（6），其安裝在所述蒸氣儲存腔（5）上；壓力傳感器（7），其安裝在所述蒸氣儲存腔（5）上；以及控制器（17），其對所述第一閥門～第四閥門的開閉進行控制，并基于所述溫度傳感器（6）和所述壓力傳感器（7）的檢測數(shù)據(jù)而計算所述待測管道（1）中的濕蒸氣的干度。
【專利說明】濕蒸氣干度檢測裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及多相流檢測領域，特別涉及油田用濕飽和蒸氣干度在線測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在稠油生產(chǎn)中，以蒸氣吞吐、蒸氣驅(qū)及蒸氣輔助重力泄油(SAGD)等開發(fā)方式為主。在開發(fā)過程中，為了合理的調(diào)整注氣參數(shù)，需要在蒸氣生產(chǎn)及注入的過程中對干度參數(shù)進行測量，以便準確地分析和掌握注氣效果，提高熱采效率。
[0003]目前油田現(xiàn)場蒸氣干度檢測仍較多的采用人工采樣化驗的方法，由于不能實時在線檢測，其檢測的結(jié)果不能真實連續(xù)地反應整個生產(chǎn)過程的蒸氣干度參數(shù)，且人工勞動強度大。目前在線檢測濕蒸氣干度主要使用氣水分離器對氣水兩相狀態(tài)分別計量后，繼而計算出蒸氣干度，但由于一些應用在現(xiàn)場的氣液分離器分離效果不甚理想，影響了干度的檢測精度，且體積龐大。
[0004]還有一些可以同時測量濕蒸氣干度和流量的在線檢測儀表，如中國專利ZL02232815.7公開了一種計量飽和蒸氣干度和流量的雙參數(shù)測量裝置，利用的是孔板差壓噪聲測量原理，其檢測儀表安裝方便，但由于現(xiàn)場工況復雜，兩相流流態(tài)變化區(qū)間大，存在較大的檢測誤差。
[0005]另外一些方法是用傳統(tǒng)的流量測量儀表和密度測量儀表的組合檢測方法，如利用渦輪流量計、中子密度計及其組合方法，由于一些放射性測量儀表防護措施不周，難以大規(guī)模推廣。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型就是鑒于上述問題而提出的，其目的在于，提供能夠在線地準確測量濕蒸氣干度的裝置。
[0007]本實用新型利用質(zhì)量守恒定律及水蒸氣自身的熱物理性質(zhì)，通過降低濕蒸氣壓力，使其轉(zhuǎn)換化為過熱蒸氣，結(jié)合溫度壓力檢測參數(shù)及水蒸氣狀態(tài)方程，實現(xiàn)濕蒸氣干度的在線、準確測量。
[0008]根據(jù)本實用新型的第一個方面，提供濕蒸氣干度檢測裝置，其特征在于，包括:蒸氣儲存腔5，其經(jīng)由第一閥門3連接到待測管道1，且經(jīng)由第二閥門9連接到所述待測管道I ;蒸氣膨脹腔12，其經(jīng)由第三閥門11與所述蒸氣儲存腔5連接，并經(jīng)由第四閥門14連接到大氣；溫度傳感器6，其安裝在所述蒸氣儲存腔5上；壓力傳感器7，其安裝在所述蒸氣儲存腔5上；以及控制器17，其對第一閥門?第四閥門的開閉進行控制，并基于所述溫度傳感器6和所述壓力傳感器7的檢測數(shù)據(jù)而計算所述待測管道I中的濕蒸氣的干度。
[0009]另外，根據(jù)本實用新型的第二個方面，在上述第一方面中，優(yōu)選為，所述第一閥門
3、所述第二閥門9、所述第三閥門11以及所述第四閥門14是電動閥門。
[0010]另外，根據(jù)本實用新型的第三個方面，在上述第一方面或第二方面中，優(yōu)選為，該濕蒸氣干度檢測裝置經(jīng)由網(wǎng)絡與遠程設備18連接。
[0011]根據(jù)本實用新型，可以方便快捷地安裝在油田注氣管道上，占地空間小，能夠?qū)崿F(xiàn)濕飽和蒸氣的在線、準確檢測，對指導稠油注氣生產(chǎn)，降低工人勞動強度具有重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是示出本實用新型的濕蒸氣干度檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]標號說明
[0014]1-待測管道；2_檢測裝置蒸氣進口通道；3_第一閥門；4_絕熱層；5_蒸氣儲存腔；6-溫度傳感器；7_壓力傳感器；8_儲存腔蒸氣置換出口通道；9_第二閥門；10_蒸氣膨脹腔進口通道；11-第三閥門；12-蒸氣膨脹腔；13-蒸氣膨脹腔出口通道；14-第四閥門；14-信號線；15-信號線；16-無線通信裝置；17-控制器；18-遠程設備。
【具體實施方式】
[0015]下面，參照附圖1對本實用新型的一個實施方式進行具體說明。
[0016]如圖1所示，濕蒸氣干度檢測裝置安裝在待測管道I上，其包括:蒸氣儲存腔5、蒸氣膨脹腔12、溫度傳感器6、壓力傳感器7以及控制器17。
[0017]蒸氣儲存腔5通過蒸氣進口通道2與待測管道I連接。在蒸氣進口通道2上安裝有第一閥門3。
[0018]另外，雖然不是必須的，蒸氣儲存腔5還可通過儲存腔蒸氣置換出口通道8與待測管道I連接，在儲存腔蒸氣置換出口通道8上安裝有第二閥門9。這樣可以更好地在蒸氣儲存腔5與待測管道I之間進行濕蒸氣的置換。蒸氣儲存腔5與儲存腔蒸氣置換出口通道8的接口盡可能地遠離蒸氣儲存腔5與蒸氣進口通道2的接口。例如，在蒸氣儲存腔5上，儲存腔蒸氣置換出口通道8的連接部位與蒸氣進口通道2的連接部位位于相對的兩端。
[0019]蒸氣儲存腔5與蒸氣膨脹腔12通過蒸氣膨脹腔進口通道10而相互連接，在該蒸氣膨脹腔進口通道10上安裝有第三閥門11。
[0020]另外，在蒸氣膨脹腔12上連接有蒸氣膨脹腔出口通道13，在該蒸氣膨脹腔出口通道13上安裝有第四閥門14。蒸氣膨脹腔出口通道13的另一端通至大氣中。
[0021]溫度傳感器6和壓力傳感器7安裝在蒸氣儲存腔5中，分別用于對蒸氣儲存腔5中的蒸汽的溫度和壓力進行檢測。
[0022]上述的各個通道與蒸氣儲存腔5和蒸氣膨脹腔12以及與待測管道I之間的連接可以根據(jù)實際情況而采用螺紋連接或法蘭連接等任何恰當?shù)倪B接方式，對此沒有限定。
[0023]在蒸氣儲存腔5上配置有絕熱層4，以避免操作人員被高溫燙傷。同樣，在蒸氣膨脹腔12以及蒸氣進口通道2、蒸氣膨脹腔進口通道10、儲存腔蒸氣置換出口通道8和蒸氣膨脹腔出口通道13等上也可以設置絕熱層。
[0024]溫度傳感器6和壓力傳感器7連接至控制器17。溫度傳感器6和壓力傳感器7與控制器17之間可以是任何公知的連接方式，只要能夠在溫度傳感器6和壓力傳感器7與控制器17之間傳送信號/數(shù)據(jù)即可。例如，可以通過數(shù)據(jù)線進行連接，也可以無線地進行連接。在進行無線連接的情況下，例如可以通過紅外通信、藍牙等的無線通信方式來實現(xiàn)溫度傳感器6和壓力傳感器7與控制器17之間的信號/數(shù)據(jù)傳輸。在采用無線連接方式的情況下，能夠最大程度地簡化濕蒸氣干度檢測裝置的安裝，并方便濕蒸氣干度檢測裝置的使用。
[0025]在本實施方式中，閥門3、9、11、14都是電動閥門，而且分別與控制器17連接而可由控制器17進行控制。控制器17可以向任意一個閥門發(fā)出指令信號而打開或關閉該閥門。為了實現(xiàn)控制器17對各個閥門3、9、11、14的控制，需要用到電源供應、繼電器等各種設備。不過控制器17對各個閥門3、9、11、14的控制的實現(xiàn)是公知的，這里省略了圖示以及詳細說明。
[0026]控制器17可以是具有運算能力且能夠?qū)Ω鱾€閥門等進行控制的任何裝置。例如，控制器17可以PLC數(shù)據(jù)采集控制裝置，也可以是計算機等。
[0027]例如，在一個實施例中，控制器17是PLC數(shù)據(jù)采集控制裝置，其經(jīng)由數(shù)據(jù)線、電纜等與各個閥門以及溫度傳感器6和壓力傳感器7連接。預先對該PLC數(shù)據(jù)采集控制裝置進行了恰當?shù)木幊蹋蛊淠軌驅(qū)崿F(xiàn)本濕蒸氣干度檢測裝置的檢測動作。
[0028]在該實施例中，控制器17與未圖示的顯示器連接。濕蒸氣干度檢測裝置所檢測到的濕蒸氣干度顯示在該顯示器上，使得操作人員能夠從該顯示器直觀地了解到實時的濕蒸氣干度。
[0029]在另一個實施例中，控制器17是工控計算機，其通過數(shù)據(jù)卡等實現(xiàn)與溫度傳感器6和壓力傳感器7以及各個閥門之間的接口。該工控計算機還通過網(wǎng)絡與遠程設備18連接，為此，具有無線通信裝置16，通過該無線通信裝置16接入網(wǎng)絡而與遠程設備18連接。該遠程設備18可以是遠程的計算機等。在該實施例中，操作人員可以通過遠程設備18，在遠離測量現(xiàn)場的位置對濕蒸氣干度檢測裝置進行控制和操作，例如可以遠程地起動濕蒸氣干度檢測，并且可以遠程地觀察測量數(shù)據(jù)等。
[0030]下面，對濕蒸氣干度檢測裝置的動作過程進行說明。在濕蒸氣干度檢測裝置進行動作之前，控制器17將各閥門3，9，11等均控制為關閉狀態(tài)。開始進行檢測時，首先，通過控制器17將第一閥門3、第二閥門9開啟，使待測管道I內(nèi)的濕飽和蒸氣(以下，也稱為濕蒸氣樣品)分別經(jīng)過檢測裝置蒸氣進口通道2、蒸氣儲存腔5、蒸氣儲存腔換氣出口通道8，從而在蒸氣儲存腔5與待測管道I之間進行濕蒸氣樣品的置換。在進行充分置換后，關閉第一閥門3、第二閥門9。此時，利用溫度傳感器6和壓力傳感器7檢測蒸氣儲存腔5內(nèi)的濕蒸氣樣品的溫度、壓力，將檢測結(jié)果作為第一數(shù)據(jù)傳送至控制器17。然后，開啟第三閥門11，使蒸氣儲存腔5的濕蒸氣樣品經(jīng)蒸氣膨脹腔進口通道10進入蒸氣膨脹腔12，這樣，濕蒸氣樣品得到膨脹，因此壓力降低，轉(zhuǎn)化為過熱蒸氣。此時，再次利用溫度傳感器6和壓力傳感器7檢測蒸氣儲存腔5內(nèi)的濕蒸氣樣品的溫度、壓力，將檢測結(jié)果作為第二數(shù)據(jù)傳送至控制器17中。
[0031]控制器17得到上述兩組數(shù)據(jù)后，對其進行分析。在控制器17中安裝有水蒸氣熱物理性質(zhì)的計算模型。該計算模型可根據(jù)第二數(shù)據(jù)的溫度和壓力，計算過熱狀態(tài)下的蒸氣氣體比容，然后利用該蒸氣氣體比容的計算值和第一數(shù)據(jù)的溫度或壓力得到濕蒸氣的干度。所述濕蒸氣干度檢測完畢后，控制器17根據(jù)計算結(jié)果發(fā)出指令，開啟第四閥門14。由此，使檢測完畢的濕蒸氣樣品氣體釋放到空氣中，利用壓力傳感器7對蒸氣儲存腔5內(nèi)的殘留濕蒸氣樣品進行檢測，當壓力傳感器7的檢測結(jié)果表示氣體壓力為常壓時，關閉第三閥門11和第四閥門14，從而，完成一次循環(huán)檢測。
[0032]以上對本實用新型的一個實施方式進行了具體說明，但是應該理解，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求書限定，而不限于上述的實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種濕蒸氣干度檢測裝置，其特征在于，包括: 蒸氣儲存腔(5)，其經(jīng)由第一閥門(3)連接到待測管道(1)，且經(jīng)由第二閥門(9)連接到所述待測管道(I); 蒸氣膨脹腔(12)，其經(jīng)由第三閥門(11)與所述蒸氣儲存腔(5)連接，并經(jīng)由第四閥門(14)連接到大氣； 溫度傳感器(6)，其安裝在所述蒸氣儲存腔(5)上； 壓力傳感器(7)，其安裝在所述蒸氣儲存腔(5)上；以及 控制器(17)，其對所述第一閥門?第四閥門的開閉進行控制，并基于所述溫度傳感器(6)和所述壓力傳感器(7)的檢測數(shù)據(jù)而計算所述待測管道(I)中的濕蒸氣的干度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕蒸氣干度檢測裝置，其特征在于，所述第一閥門(3)、所述第二閥門(9 )、所述第三閥門(11)以及所述第四閥門(14 )是電動閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的濕蒸氣干度檢測裝置，其特征在于，該濕蒸氣干度檢測裝置經(jīng)由網(wǎng)絡與遠程設備(18)連接。
【文檔編號】G01N33/00GK203422364SQ201320463981
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】楊顯志, 孫福群, 王德偉, 高本成, 安永虎, 張正, 楊學貴, 佟秀峰, 白憲麗, 劉群杰 申請人:中國石油天然氣股份有限公司