本實(shí)用新型涉及油田領(lǐng)域，尤其涉及一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對石油資源的依賴程度越來越高。我國大部分地區(qū)勘明的石油資源為稠油，稠油的粘度及密度非常高，為提高油田稠油開采能力，通常采用注汽鍋爐往井下注入適當(dāng)干度蒸氣的方法。伴隨我國開采稠油資源工程的迅速發(fā)展，熱注鍋爐采油方法受到了廣泛應(yīng)用，注汽鍋爐是用于在稠油開采過程中向稠油層注入高壓蒸汽稠油熱采關(guān)鍵設(shè)備，而油田熱注鍋爐干度自動化控制是提高注汽鍋爐的供熱效果的有效手段，也是目前稠油開采自動化技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

濕度蒸汽是油田稠油熱采作業(yè)的主要供熱源，蒸汽干度是油田注汽鍋爐安全運(yùn)行的一個重要參數(shù)，現(xiàn)有蒸汽干度控制基本為常規(guī)控制，受人為因素影響較大，嚴(yán)重影響油田注汽鍋爐的安全運(yùn)行用稠油熱采效果。因此，油田注汽鍋爐蒸汽干度的自動控制研究勢在必行。

稠油粘度非常大、膠質(zhì)和瀝青含量很高，需配備先進(jìn)開采設(shè)備?，F(xiàn)階段常常是以熱注鍋爐的形式實(shí)行稠油開采，即以高壓、高溫蒸汽為主要熱源，依靠給油層注入濕飽和蒸汽改善稠油滲透性以及流動性，利用加熱的稠油和水之間的密度差來實(shí)現(xiàn)重力泄油。影響稠油采收率的指標(biāo)是熱注鍋爐的蒸汽干度及燃燒效率。為了提升稠油的采收率以及施工操作的安全性，可使用計算機(jī)以及自動化控制系統(tǒng)對熱注鍋爐的燃油溫度、進(jìn)水口以及出口蒸汽等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)程控制，并且利用監(jiān)控系統(tǒng)對熱注鍋爐的流量、溫度、水量、壓力以及干度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，在提升稠油開采率的同時還能夠有效地保證開采工作的安全性和穩(wěn)定性。

近年，我國加快了對油田注汽鍋爐控制方法的研究，主要采用串級PID控制方式、模糊-PID雙?？刂品绞?、多變量預(yù)測控制方式等。串聯(lián)PID控制方式是將蒸汽干度作為主被控變量，水流量為副被控變量，給水流量作為控制變量組成串級控制。模糊-PID雙?？刂破鳎菍⒛：刂颇K與PID控制模塊相結(jié)合，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。多變量預(yù)測控制方法通過兩輸入-兩輸出的預(yù)測控制器，對蒸汽干度進(jìn)行控制。在整個油田注汽鍋爐的操作運(yùn)行過程當(dāng)中，蒸汽干度的控制對象表現(xiàn)出了比較明顯的時滯性特征，且會對干度控制質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素很多，很難保障蒸汽干度的控制質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有技術(shù)中在整個油田注汽鍋爐的操作運(yùn)行過程當(dāng)中，蒸汽干度的控制對象表現(xiàn)出了比較明顯的時滯性特征，且會對干度控制質(zhì)量產(chǎn)生影響的因素很多，很難保障蒸汽干度的控制質(zhì)量。

為解決上述問題，我們提出了一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，該裝置由傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和計算系統(tǒng)組成，控制器通過水量、火量、溫度、壓力等傳感器監(jiān)控鍋爐工作狀況并且控制其運(yùn)行狀態(tài)。

為實(shí)現(xiàn)上述需求,本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，包括鍋爐主體、計算系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)，所述鍋爐主體包括熱風(fēng)爐、換熱器和鍋爐，所述熱風(fēng)爐通過換熱器和鍋爐連接；所述傳感系統(tǒng)通過計算系統(tǒng)連接控制系統(tǒng)，所述傳感系統(tǒng)包括水位傳感器、水溫傳感器、熱風(fēng)爐傳感器、干度傳感器和壓力傳感器；所述控制系統(tǒng)包括進(jìn)水閥、出氣閥和熱風(fēng)爐油門閥；所述計算系統(tǒng)包括PLC可編程控制器和微型計算機(jī)；

所述水位傳感器、水溫傳感器和壓力傳感器設(shè)置在鍋爐內(nèi)部，所述熱風(fēng)爐傳感器設(shè)置在熱風(fēng)爐內(nèi)部，所述干度傳感器設(shè)置在鍋爐的蒸汽出口處；

所述進(jìn)水閥設(shè)置在鍋爐的進(jìn)水口，所述出氣閥設(shè)置在鍋爐的蒸汽出口，所述熱風(fēng)爐油門閥設(shè)置在熱風(fēng)爐內(nèi)；

所述進(jìn)水閥、出氣閥和熱風(fēng)爐油門閥均為電磁控制閥。

更進(jìn)一步地，一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，所述出氣閥和進(jìn)水閥均為單向閥。

更進(jìn)一步地，一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，所述熱風(fēng)爐為燃油熱風(fēng)爐。

更進(jìn)一步地，一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，所述干度傳感器為電導(dǎo)率傳感器。

更進(jìn)一步地，一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，所述蒸汽出口設(shè)置有壓力傳感器，所述壓力傳感器與計算系統(tǒng)的PLC可編程控制器相連接。

本實(shí)用新型提供的一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，在使用過程中，通過對鍋爐、燃燒爐的水位、溫度、火量和壓力等傳感器的數(shù)據(jù)采集，聯(lián)系蒸汽干度的變化，將數(shù)據(jù)進(jìn)行大量對比，通過擬合運(yùn)算計算出蒸汽干度伴隨傳感數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，然后通過控制系統(tǒng)的電磁控制閥，對水位、火量和壓力進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)蒸汽干度的自動化控制。

本實(shí)用新型的有益效果在于：自動控制系統(tǒng)在油田熱注鍋爐中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，對于保證油田熱注鍋爐系統(tǒng)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行，提高油田稠油開采生產(chǎn)率等具有積極作用和意義。實(shí)踐表明，采用先進(jìn)的自動化控制技術(shù)能夠保證機(jī)組的穩(wěn)定性，也能使變負(fù)荷速率滿足機(jī)組的運(yùn)行要求，同時還能夠最大限度地節(jié)約能源，降低作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，鍋爐主體1、計算系統(tǒng)2、控制系統(tǒng)3、傳感系統(tǒng)4、熱風(fēng)爐11、換熱器12、鍋爐13、PLC可編程控制器21、微型計算機(jī)22、進(jìn)水閥31、出氣閥32、熱風(fēng)爐油門閥33、進(jìn)水口34、蒸汽出口35、水位傳感器41、水溫傳感器42、熱風(fēng)爐傳感器43、干度傳感器44、壓力傳感器45。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1:

一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，包括鍋爐主體1、計算系統(tǒng)2、控制系統(tǒng)3和傳感系統(tǒng)4，所述鍋爐主體包括熱風(fēng)爐11、換熱器12和鍋爐13，所述熱風(fēng)爐11通過換熱器12和鍋爐13連接；所述傳感系統(tǒng)4通過計算系統(tǒng)2連接控制系統(tǒng)3，所述傳感系統(tǒng)4包括水位傳感器41、水溫傳感器42、熱風(fēng)爐傳感器43、干度傳感器44和壓力傳感器45；所述控制系統(tǒng)3包括進(jìn)水閥31、出氣閥32和熱風(fēng)爐油門閥33；所述計算系統(tǒng)2包括PLC可編程控制器21和微型計算機(jī)22；

所述水位傳感器41、水溫傳感器42和壓力傳感器45設(shè)置在鍋爐13內(nèi)部，所述熱風(fēng)爐傳感器43設(shè)置在熱風(fēng)爐11內(nèi)部，所述干度傳感器44設(shè)置在鍋爐13的蒸汽出口處；

所述進(jìn)水閥31設(shè)置在鍋爐的進(jìn)水口34，所述出氣閥32設(shè)置在鍋爐13的蒸汽出口35，所述熱風(fēng)爐油門閥33設(shè)置在熱風(fēng)爐11內(nèi)；

所述進(jìn)水閥31、出氣閥32和熱風(fēng)爐油門閥33均為電磁控制閥。

所述出氣閥32和進(jìn)水閥31均為單向閥。

所述熱風(fēng)爐11為燃油熱風(fēng)爐。

所述干度傳感器44為電導(dǎo)率傳感器。

所述蒸汽出口35設(shè)置有壓力傳感器45，所述壓力傳感器45與計算系統(tǒng)2的PLC可編程控制器21相連接。

本實(shí)施例提供的一種油田注汽鍋爐干度自動化控制裝置，在使用過程中，通過對鍋爐、燃燒爐的水位、溫度、火量和壓力等傳感器的數(shù)據(jù)采集，聯(lián)系蒸汽干度的變化，將數(shù)據(jù)進(jìn)行大量對比，通過擬合運(yùn)算計算出蒸汽干度伴隨傳感數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，然后通過控制系統(tǒng)的電磁控制閥，對水位、火量和壓力進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)蒸汽干度的自動化控制。

本實(shí)施例的有益效果在于：自動控制系統(tǒng)在油田熱注鍋爐中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，對于保證油田熱注鍋爐系統(tǒng)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行，提高油田稠油開采生產(chǎn)率等具有積極作用和意義。實(shí)踐表明，采用先進(jìn)的自動化控制技術(shù)能夠保證機(jī)組的穩(wěn)定性，也能使變負(fù)荷速率滿足機(jī)組的運(yùn)行要求，同時還能夠最大限度地節(jié)約能源，降低作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。