專利名稱：一種蒸汽流量計(jì)量裝置及計(jì)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒸汽流量及熱值的在線計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，特別在油田蒸汽驅(qū)動(dòng)稠油生產(chǎn)過(guò)程中，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)注入蒸汽進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量的一種蒸汽流量計(jì)量裝置，本發(fā)明還包括使用該計(jì)量裝置計(jì)量蒸汽流量的計(jì)量方法。
背景技術(shù)：
蒸汽是石油化工企業(yè)重要的二次能源，從企業(yè)效益出發(fā)，降低生產(chǎn)成本需要降低對(duì)蒸汽的消耗。談節(jié)能降耗，首先是能源計(jì)量，在油田蒸汽驅(qū)動(dòng)稠油生產(chǎn)過(guò)程中，只有對(duì)注入蒸汽實(shí)施了準(zhǔn)確計(jì)量，才能夠明確節(jié)能的量化指標(biāo)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)稠油資源的不斷勘探和開發(fā)，90%以上依靠蒸汽吞吐或蒸汽驅(qū)動(dòng)進(jìn)行稠油開采，但由于注入蒸汽高溫高壓氣液夾帶的特殊性，在準(zhǔn)確計(jì)量方面存在諸多困難，長(zhǎng)期以來(lái)一直是流量測(cè)量中的老大難問題。目前，工業(yè)中通常采用渦街流量計(jì)、差壓式流量計(jì)(以孔板流量計(jì)為代表)或彎管流量計(jì)對(duì)蒸汽進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量蒸汽常用質(zhì)量流量，質(zhì)量流量大小與蒸汽的密度有關(guān)，而蒸汽的密度又直接受蒸汽的壓力及溫度的影響。在蒸汽計(jì)量過(guò)程中，隨著熱汽壓力及溫度的不斷變化，密度也隨著變化，使質(zhì)量流量也隨著變化，如果計(jì)量?jī)x表不能跟蹤這種變化，勢(shì)必造成較大的計(jì)量誤差。因此，在蒸汽計(jì)量過(guò)程中一般都通過(guò)壓力及溫度補(bǔ)償來(lái)達(dá)到密度補(bǔ)償。但由于蒸汽是比較特殊的介質(zhì)，隨著工況如溫度、壓力的變化，單相性質(zhì)的過(guò)熱蒸汽經(jīng)常會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼羝?，形成氣液兩相流介質(zhì)，這樣就使得傳統(tǒng)的單相儀表很難實(shí)時(shí)反映這種變化，更不可能對(duì)“飽和蒸汽”和“飽和水”進(jìn)行實(shí)時(shí)分別準(zhǔn)確計(jì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是克服傳統(tǒng)儀表不能實(shí)時(shí)跟蹤蒸汽計(jì)量中相變狀態(tài)，提供一種采用單能伽馬測(cè)蒸汽干度加文丘里測(cè)總質(zhì)量流量的技術(shù)路線，可以直接實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量蒸汽中汽液兩相的各自質(zhì)量，從而得到總流量熱值的一種蒸汽流量計(jì)量裝置，本發(fā)明還提供使用該計(jì)量裝置計(jì)量蒸汽流量的計(jì)量方法。本發(fā)明的技術(shù)問題通過(guò)下述技術(shù)方案解決
本發(fā)明的第一種蒸汽計(jì)量裝置，包括一管線，管線入口裝一入口連接法蘭，入口連接法蘭之后的管線上依次裝有溫度變送器和壓力變送器，所述的管線為水平管線，所述水平管線上在壓力變送器之后連接文丘里，所述文丘里的入口上游或者喉部設(shè)一單能伽馬傳感器，所述文丘里上裝一差壓變送器，用以實(shí)時(shí)測(cè)量流體流過(guò)文丘里產(chǎn)生的差壓值，文丘里之后為管線出口。本發(fā)明的第二種蒸汽計(jì)量裝置，包括一管線，管線入口端裝一入口連接法蘭，所述的管線為豎直管線，所述豎直管線上入口連接法蘭之后連接一入口盲三通，入口盲三通上依次裝有溫度變送器和壓力變送器，在壓力變送器之后連接文丘里，所述文丘里的入口上游或者喉部設(shè)一單能伽馬傳感器，所述文丘里上裝一差壓變送器，用以實(shí)時(shí)測(cè)量流體流過(guò)文丘里產(chǎn)生的差壓值，文丘里之后為管線出口。
本發(fā)明的第三種蒸汽計(jì)量裝置，包括一管線，管線入口端裝一入口連接法蘭，所述的管線為倒U型管線，所述倒U型管線上入口連接法蘭之后連接一入口盲三通，入口盲三通上依次裝有溫度變送器和壓力變送器，在壓力變送器之后連接文丘里，所述文丘里的入口上游或者喉部設(shè)一單能伽馬傳感器，所述文丘里上裝一差壓變送器，用以實(shí)時(shí)測(cè)量流體流過(guò)文丘里產(chǎn)生的差壓值，文丘里之后為管線出口。所述的單能伽馬傳感器測(cè)量蒸汽截面相分率和蒸汽截面干度。上述三種蒸汽計(jì)量裝置計(jì)量蒸汽的方法，包括以下步驟
1)由單能伽馬傳感器測(cè)量飽和蒸汽相分率CT；
2)由壓力變送器和溫度變送器實(shí)時(shí)測(cè)量管道壓力和溫度；
3)計(jì)算飽和水和飽和蒸汽的密度，得到流體的混合密度P—和蒸汽干度X；
4)利用文丘里管測(cè)量總流量差壓值ΔΡ,對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，求得總質(zhì)量流量率飽和蒸汽流量率O1和飽和水流量率；
5)對(duì)汽液相速度差帶來(lái)的測(cè)量飽和蒸汽流量率β和真實(shí)飽和蒸汽流量率ρ/的差
值、飽和水流量率β2和真實(shí)飽和水流量率ρ/的差值A(chǔ)qJ4157k采用汽液環(huán)狀流滑差解析解的方法進(jìn)行補(bǔ)償。所述的蒸汽干度通過(guò)伽馬射線吸收公式計(jì)算得到
其中
權(quán)利要求
1.一種蒸汽計(jì)量裝置，包括一管線，管線入口裝一入口連接法蘭(1)，入口連接法蘭 (1)之后的管線上依次裝有溫度變送器(2)和壓力變送器(3)，其特征在于所述的管線為水平管線(10)，所述水平管線(10)上在壓力變送器(3)之后連接文丘里(6)，所述文丘里(6) 的入口上游或者喉部設(shè)一單能伽馬傳感器(5)，所述文丘里(6)上裝一差壓變送器(5)，用以實(shí)時(shí)測(cè)量流體流過(guò)文丘里產(chǎn)生的差壓值，文丘里(6)之后為管線出口(7)。
2.一種蒸汽計(jì)量裝置，包括一管線，管線入口端裝一入口連接法蘭(1)，其特征在于所述的管線為豎直管線(11)，所述豎直管線(11)上在入口連接法蘭(1)之后連接一入口盲三通(8 )，入口盲三通(8 )上依次裝有溫度變送器(2 )和壓力變送器(3 )，壓力變送器(3 )之后連接文丘里(6)，所述文丘里(6)的入口上游或者喉部設(shè)一單能伽馬傳感器(5)，所述文丘里(6)上裝一差壓變送器(5)，用以實(shí)時(shí)測(cè)量流體流過(guò)文丘里產(chǎn)生的差壓值，文丘里(6)之后為管線出口(7)。
3.一種蒸汽計(jì)量裝置，包括一管線，管線入口端裝一入口連接法蘭(1)，其特征在于所述的管線為倒U型管線(9)，所述倒U型管線(9)上入口連接法蘭(1)之后連接一入口盲三通(8 )，入口盲三通(8 )上依次裝有溫度變送器(2 )和壓力變送器(3 )，壓力變送器(3 )之后連接文丘里(6)，所述文丘里(6)的入口上游或者喉部設(shè)一單能伽馬傳感器(5)，所述文丘里(6)上裝一差壓變送器(5)，用以實(shí)時(shí)測(cè)量流體流過(guò)文丘里產(chǎn)生的差壓值，文丘里(6)之后為管線出口(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的蒸汽計(jì)量裝置，其特征在于所述的單能伽馬傳感器 (4)測(cè)量蒸汽截面相分率、蒸汽截面干度。
5.一種使用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的蒸汽計(jì)量裝置計(jì)量蒸汽的方法，包括以下步驟1)由單能伽馬傳感器測(cè)量飽和蒸汽相分率Qf；2)由壓力變送器和溫度變送器實(shí)時(shí)測(cè)量管道壓力和溫度；3)計(jì)算飽和水和飽和蒸汽的密度，得到流體的混合密度Pmix和蒸汽干度X；4)利用文丘里管測(cè)量總流量差壓值ΔΡ,對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，求得總質(zhì)量流量率 Q ,飽和蒸汽流量率Q,和飽和水流量率Q1 ；5)對(duì)汽液相速度差帶來(lái)的測(cè)量飽和蒸汽流量率込和真實(shí)飽和蒸汽流量率的差值A(chǔ)O!，:、飽和水流量率和真實(shí)飽和水流量率ρ/的差值采用汽液環(huán)狀流滑差解析解的方法進(jìn)行補(bǔ)償。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種使用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的蒸汽計(jì)量裝置計(jì)量蒸汽的方法，其特征在于所述的蒸汽干度通過(guò)伽馬射線吸收公式計(jì)算得到
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種使用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的蒸汽計(jì)量裝置計(jì)量蒸汽的方法，其特征在于所述的飽和蒸汽和飽和水的質(zhì)量流量根據(jù)總質(zhì)量流量和干度計(jì)算得到總質(zhì)量流量率
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種使用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的蒸汽計(jì)量裝置計(jì)量蒸汽的方法，其特征在于所述的最終飽和蒸汽和飽和水流量需要采用汽液環(huán)狀流滑差解析解的方法進(jìn)行補(bǔ)償蒸汽計(jì)量中可能存在相速度差使得直接測(cè)量飽和蒸汽量O，和真實(shí)飽和蒸汽量O:存在一個(gè)差值，直接測(cè)量飽和水量β,和真實(shí)飽和水量α'存在一個(gè)差全文摘要
本發(fā)明涉及蒸汽流量及熱值在線計(jì)量的一種蒸汽流量計(jì)量裝置及計(jì)量方法，該裝置主要包括單能伽馬傳感器，文丘里流量計(jì)，溫度變送器，壓力變送器，蒸汽入口連接管段，蒸汽出口連接管段，其功能在于有效實(shí)時(shí)測(cè)量蒸汽中的飽和水量和飽和蒸汽量。其測(cè)量方法為單能伽馬傳感器測(cè)量截面飽和蒸汽干度，文丘里流量計(jì)測(cè)量總蒸汽質(zhì)量流量，同時(shí)考慮飽和蒸汽和飽和水可能存在的滑差(相速度差)，采用汽液環(huán)狀流滑差解析解的方法，從而用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)計(jì)算出飽和蒸汽量，飽和水量以及它們對(duì)應(yīng)的熱值。此測(cè)量方法可直接分辨、測(cè)量蒸汽中的汽液兩相，不同于傳統(tǒng)的單相計(jì)量加密度修正的方法，沒有附加誤差，不受流型、氣液相變的影響，測(cè)量精度更高。
文檔編號(hào)G01F1/88GK102435245SQ20121000614
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者吳國(guó)棟, 吳治永, 潘艷芝, 陳繼革 申請(qǐng)人:蘭州海默科技股份有限公司