合式湿蒸汽流量干度测量装置技术报告【参考】.doc

新产品技术报告 ----联合式湿蒸汽流量、干度测量装置 编写人： 孙英华 马飞跃 王宏东 盛文水 贺强 审核人： 侯宝华 审批人： 邹泉溢 长春锅炉仪表程控设备股份有限公司 2007．3．24 摘要 多年以来国内、国际对于汽水两相流流量计量技术进行了一些探索，而油田注汽锅炉的湿蒸汽流量计量隶属于同一范畴，发达国家投入巨额的人力和物力资源，发展了一系列的复杂测量装置，极具代表性的有γ射线密度计-涡轮流量计-文丘利管组合装置和γ射线密度计-网状靶组合装置等测量装置。但是这些方法过于复杂，且运行成本过高，实际应用并不理想。 本项目完成了9.2t/h 及22.5t/h锅炉湿蒸汽流量干度测量技术方案方案研究，进行了管路沿程热损失、压力损失计算，研究表明采用联合式湿蒸汽流量、干度测量技术研究，可使注汽质量流量精度达到±5.0%，湿蒸汽干度精度±5.0%。 关键词：注汽锅炉 两相流 干度 目 录 1 概述 1 2 技术发展概况 1 2.1 发展简介 1 2.2国内外汽水两相流测量技术 2 3 产品技术指标 3 4 设备原理及数学模型 3 4．1 设备原理 3 4．2数学模型 4 4．3 数学模型修正 5 5 产品制造 7 6 设备安装 11 7 现场测试数据报告 12 7．1 测试一 12 7．1．1 测试方法 12 7．1．2 测试数据 12 7．1．3测试结果： 43 7．2 测试二 43 7．2．1 测试方法 43 7．2．2 测试数据 44 7．2．3测试结果： 56 7．3测试结果分析： 56 8 设备测试结论 57 现场测试证明一 58 现场测试证明二 59 1 概述 在油田的稠油开采中，一般采用注汽热采的方式，为防止直流注汽锅炉的锅炉管内结水垢，锅炉出口的蒸汽为干度为70-80%的湿蒸汽。因此在实际生产过程中对传输管道湿蒸汽的流量、干度分配计量对稠油开采管理十分重要。 由于湿蒸汽的计量为流量、干度双参数计量，十分复杂。从国内的研究状况来看，还没有非常成熟的应用技术，有限的几种方法，具有一定的局限性。国际上具代表性的测量装置有γ射线密度计-涡轮流量计-文丘利管组合装置和γ射线密度计-网状靶组合装置等测量装置，但是投资昂贵，运行费用高。 标准孔板、文丘利管是用于单相流体的传统测量元件，由于其结构简单、工作可靠、技术成熟，因而得到了广泛应用。我公司在单相流标准孔板、文丘利管的基础上加以发展，根据汽、水两相流通过标准孔板、文丘利管的压降规律，建立数学模型，开发了HL-2320LH（S）型联合式湿蒸汽流量、干度测量装置，经过现场实际测试，解决这一测量难题，满足工程实际的生产需要。 2 技术发展概况 2.1 发展简介 湿蒸汽两相流流量测量是国内及国际上流量测量的难点，即有Murdock的分离流模型、也有James的改进均相流模型，但是从统计上看误差均在8～12%。 目前国内在稠油开采中，普遍采用注汽热采方式，注汽锅炉出口蒸汽干度通常为75%左右，蒸汽输送到井口时，干度大约为45%～70%。准确监测和控制蒸汽的品质指标——蒸汽干度；精确计量管网的质量、热量流量，有相当的难度。通常，蒸汽干度是通过人工化验锅炉进水和冷凝水的耗酸值或电导率得到的。由于人工因素造成测量的不一致性和不确定性，导致注汽干度、流量的管理相对粗放，并由此可能产生能源的浪费和注汽质量的不稳定。况且，不连续的人工测量无法为自动控制蒸汽干度提供实时数据；为降低热采成本、提高效率，从监测、管理角度，湿蒸汽的流量测量势在必行。由于锅炉出口蒸汽干度的不断变化，同时管网中由于沿线热损造成的干度变化，使得传统方法无法满足湿蒸汽的质量流量测量，为此我公司开发了HL-2320LH（S）型联合式湿蒸汽流量、干度测量装置，解决这一测量难题。 2.2国内外汽水两相流测量技术 汽水两相流的流动模型受干度、压力、流量、管道几何形状及一些随机因素的影响，因此其流动规律相当复杂，尤其是两相介质的相对速度（滑移）的规律更为复杂，给两相流的测量造成了极大的的困难，近十年来，国内外为此投入了相当大的人力、物力从事两相流测量技术的开发研究，已取得可喜的进展，概括起来主要有以下几种： （1）分离法：采用分离器将汽水两相介质分离后分别计量各相的流量。所需要的设备多、笨重、成本高。测量精度在理论上是较高的。 （2）取样分析法：从工艺流程中取出少量水样，用化验滴定法测量干度。这是一种分离分析法，目前工业生产中应用较广。 （3）热量式干度测量法：从两相流体中分离出一定比例的流体，经热交换器冷却，根据分流比和热平衡求出流量和干度。此法只适用于高压或低干度工况。 （4）放射线吸收法：测量两相流的气泡份额。 （5）激光测量