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），其經由第一閥門（3）連接到待測管道（1），且經由第二閥門（9）連接到所述待測管道（1）；蒸氣膨脹腔（12），其經由第三閥門（11）與所述蒸氣儲存腔（5）連接，并經由第四閥門（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）的檢測數據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】
[0002]在稠油生產中，以蒸氣吞吐、蒸氣驅及蒸氣輔助重力泄油(SAGD)等開發方式為主。在開發過程中，為了合理的調整注氣參數，需要在蒸氣生產及注入的過程中對干度參數進行測量，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，其檢測的結果不能真實連續地反應整個生產過程的蒸氣干度參數，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分別計量后，繼而計算出蒸氣干度，但由于一些應用在現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，但由于現場工況復雜，兩相流流態變化區間大，存在較大的檢測誤差。
[0005]另外一些方法是用傳統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，難以大規模推廣。
實用新型內容
[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]本實用新型利用質量守恒定律及水蒸氣自身的熱物理性質，通過降低濕蒸氣壓力，使其轉換化為過熱蒸氣，結合溫度壓力檢測參數及水蒸氣狀態方程，實現濕蒸氣干度的在線、準確測量。
[0008]根據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，其經由第一閥門3連接到待測管道1，且經由第二閥門9連接到所述待測管道I ;蒸氣膨脹腔12，其經由第三閥門11與所述蒸氣儲存腔5連接，并經由第四閥門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的檢測數據而計算所述待測管道I中的濕蒸氣的干度。
[0009]另外，根據本實用新型的第二個方面，在上述第一方面中，優選為，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，優選為，該濕蒸氣干度檢測裝置經由網絡與遠程設備18連接。
[0011]根據本實用新型，可以方便快捷地安裝在油田注氣管道上，占地空間小，能夠實現濕飽和蒸氣的在線、準確檢測，對指導稠油注氣生產，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構示意圖。
[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實際情況而采用螺紋連接或法蘭連接等任何恰當的連接方式，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/數據即可。例如，可以通過數據線進行連接，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溫度傳感器6和壓力傳感器7與控制器17之間的信號/數據傳輸。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出指令信號而打開或關閉該閥門。為了實現控制器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對各個閥門等進行控制的任何裝置。例如，控制器17可以PLC數據采集控制裝置，也可以是計算機等。
[0027]例如，在一個實施例中，控制器17是PLC數據采集控制裝置，其經由數據線、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數據采集控制裝置進行了恰當的編程，使其能夠實現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，其通過數據卡等實現與溫度傳感器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據等。
[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。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內的濕飽和蒸氣(以下，也稱為濕蒸氣樣品)分別經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內的濕蒸氣樣品的溫度、壓力，將檢測結果作為第一數據傳送至控制器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內的濕蒸氣樣品的溫度、壓力，將檢測結果作為第二數據傳送至控制器17中。
[0031]控制器17得到上述兩組數據后，對其進行分析。在控制器17中安裝有水蒸氣熱物理性質的計算模型。該計算模型可根據第二數據的溫度和壓力，計算過熱狀態下的蒸氣氣體比容，然后利用該蒸氣氣體比容的計算值和第一數據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根據計算結果發出指令，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內的殘留濕蒸氣樣品進行檢測，當壓力傳感器7的檢測結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利要求書限定，而不限于上述的實施方式。
【權利要求】
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)，其經由第一閥門(3)連接到待測管道(1)，且經由第二閥門(9)連接到所述待測管道(I); 蒸氣膨脹腔(12)，其經由第三閥門(11)與所述蒸氣儲存腔(5)連接，并經由第四閥門(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)的檢測數據而計算所述待測管道(I)中的濕蒸氣的干度。
2.根據權利要求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.根據權利要求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由網絡與遠程設備(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 優先權日:2013年7月31日
【發明者】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