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油(yóu)田中測量(liàng)飽(bǎo)和(hé)蒸汽質量流量計的(de)發展現狀(zhuàng)


要針(zhēn)對國(guó)内能夠用(yòng)于測(cè)量油田中(zhōng)的高溫(wēn)高壓飽(bǎo)和蒸汽質量流量的(de)流(liú)量計,綜(zōng)述這些流量計(jì)的發展現(xiàn)狀、優缺點、存在(zài)的問(wèn)題、需(xū)要改(gǎi)進的(de)地方以及其發(fā)展前景。一些(xiē)前(qián)人在測(cè)量高溫高壓飽(bǎo)和(hé)蒸汽(qì)這種(zhǒng)
随着我國石(shí)油工(gōng)業的大(dà)規模發展(zhǎn),在石(shí)油開采中(zhōng),需要(yào)注入高(gāo)溫高壓高幹(gàn)度飽和水(shuǐ)蒸氣以提(tí)高原(yuán)油采收率和油(yóu)汽比,爲(wèi)了(le)提高稠油(yóu)熱采經濟(jì)效益(yì),需要(yào)精确測量(liàng)飽和蒸汽(qì)的質量流量。

蒸(zhēng)汽流量測(cè)量在(zài)20世紀80年(nián)代以前普遍采(cǎi)用标準(zhǔn)孔闆(pǎn)流量計,但(dàn)從流量(liàng)計(jì)儀(yí)表 發展狀(zhuàng)況來看(kàn),它的(de)應用已經(jīng)被很(hěn)多流量計所取代,随着科(kē)技的發展(zhǎn)它(tā)的(de)不足之處也都(dōu)顯現了出來。目(mù)前,國際上測量(liàng)飽和(hé)蒸汽的質(zhì)量流量計(jì)還是(shì)一個很大(dà)的難題。國(guó)外(wài)普遍使(shǐ)用的蒸(zhēng)汽質量流量計,隻能用(yòng)來測量(liàng)高溫高(gāo)壓氣體的質量(liàng)流量(liàng)。但(dàn)是對于(yú)飽和(hé)蒸汽的流(liú)量測量,其精度(dù)不高,能(néng)量損失也比較大。工程上對(duì)于(yú)測量飽和蒸汽常用的解決(jué)方案是分(fèn)離法,用汽水分離器分(fèn)離成單(dān)相流體,再(zài)用單(dān)項流量(liàng)計進行測(cè)量。但(dàn)此(cǐ)方法中的(de)汽水分離(lí)器價格昂(áng)貴,油田上使用這種(zhǒng)設備也不(bú)是一台兩(liǎng)台就能解(jiě)決的(de)問(wèn)題(tí),所以(yǐ)從造價上(shàng)就限(xiàn)制了(le)它(tā)的(de)使用。

因此人們一直(zhí)都在(zài)緻力(lì)于直(zhí)接用來測量(liàng)飽和蒸(zhēng)汽(qì)的(de)質量(liàng)流量計,現如今(jīn)市場上(shàng)制(zhì)造的(de)很多(duō)種(zhǒng)類(lèi)的流(liú)量計(jì)一般(bān)都(dōu)是測量單相流體(tǐ);也有一(yī)些可以(yǐ)測量兩(liǎng)相(xiàng)流體(tǐ)的流量計(jì),但技術還都很不(bú)成(chéng)熟。下面就(jiù)來介紹一(yī)下(xià)目前我國常用來(lái)測量(liàng)飽和蒸(zhēng)汽(qì)質量(liàng)流量(liàng)計的發展狀況(kuàng)。

渦街(jiē)流量(liàng)計

渦街流量計的優(yōu)點

測量飽和蒸(zhēng)汽最常用(yòng)的流量(liàng)計(jì)。因(yīn)無可動部(bù)件(jiàn),可靠性高,結(jié)構簡單(dān)牢固,安裝維修方便(biàn),維護(hù)費低(dī),應用範圍廣,壓力損失小,量程(chéng)範圍寬,對(duì)飽和(hé)蒸汽測量(liàng)量程(chéng)比可達到30∶1等優(yōu)點,使(shǐ)它的使(shǐ)用越來越(yuè)普遍化(huà)。

渦街(jiē)流量計的(de)缺點

它的(de)使用(yòng)也受一些條件(jiàn)的限制,必須(xū)遠離振動源和電磁幹擾較強的(de)地方、對(duì)于直管段的(de)配置前後(hòu)直管段要(yào)求滿(mǎn)足渦街流(liú)量計的要求(qiú)、在工業(yè)現場(chǎng)流量(liàng)計出口(kǒu)通向大氣、幹(gàn)度的(de)變化、壓力的經常波(bō)動都(dōu)會直接影響流量值的測量,最(zuì)主要(yào)的一個問(wèn)題是(shì)不能長期保持校(xiào)準(zhǔn)特性(xìng)。

應對措施

對于(yú)幹度問題,遇到(dào)蒸汽幹度低于(yú)85%的情況(kuàng),目(mù)前的(de)解決方法是在(zài)流量(liàng)計(jì)出(chū)口側安裝溫度變送(sòng)器,但在(zài)實際工(gōng)況确定蒸(zhēng)汽的(de)幹度也很困難(nán),如果(guǒ)能夠改進(jìn)蒸汽(qì)流量計入口處的蒸汽品(pǐn)質,則能改進蒸(zhēng)汽流量計的測量精(jīng)度(dù),油(yóu)田中(zhōng)對于(yú)飽(bǎo)和蒸汽(qì)幹度的測量常用熱力學方(fāng)法(fǎ),而熱(rè)力(lì)學中的(de)凝結(jié)法(fǎ)是現如(rú)今比較可行的一種測量幹度(dù)的方(fāng)法;對(duì)于幹(gàn)擾問題,應對流(liú)量計前(qián)後(hòu)管道(dào)作可(kě)靠(kào)的支撐(chēng)設(shè)計。如管(guǎn)道振(zhèn)動不可(kě)避免,應(yīng)采用抗幹(gàn)擾能(néng)力強(qiáng)的(de)差壓式(shì)流量計(jì);對于流(liú)量計(jì)出(chū)口側通(tōng)向大(dà)氣的問題,解決方(fāng)法是限制飽(bǎo)和(hé)蒸汽流(liú)速使之低于上(shàng)限(xiàn)或在上遊側(cè)前面(miàn)加整流器(qì),有條(tiáo)件的(de)也可(kě)以采(cǎi)用提高背(bèi)壓的方法;對于壓(yā)力的經(jīng)常波(bō)動,利用(yòng)飽(bǎo)和蒸汽的密度與蒸(zhēng)汽的(de)絕對壓力(lì)或蒸汽的工作(zuò)溫度之間(jiān)一一(yī)對應(yīng)的特(tè)點,通(tōng)過壓力或溫度(dù)參數(shù)間接(jiē)修正(zhèng)流量(liàng)計顯(xiǎn)示出(chū)的數(shù)值,現在市(shì)場上的智能流(liú)量積算儀采用(yòng)高性能at89c52單(dān)片機(jī)來測(cè)量飽(bǎo)和蒸(zhēng)汽的瞬時流量(liàng)和累(lèi)計流量[7],并(bìng)能自動補(bǔ)償溫(wēn)度和壓力的變(biàn)化。

以(yǐ)上各種方(fāng)法雖然解(jiě)決了(le)使用渦(wō)街流量(liàng)計中出現(xiàn)的問(wèn)題,但是同時也增大了各種儀(yí)器 間所帶來的誤差,據(jù)各單位(wèi)反應也增加了用戶的工(gōng)作量(liàng),因此希(xī)望設計(jì)人員能夠開發(fā)出更爲先進的(de)儀表(biǎo)來測量飽(bǎo)和蒸汽(qì)的(de)質量(liàng)流量。盡管存在(zài)種種(zhǒng)問題,但是(shì)其發(fā)展迅速,在(zài)測量飽和(hé)蒸汽(qì)質量流(liú)量的方(fāng)面目前(qián)已(yǐ)成爲(wèi)通用(yòng)的一(yī)類流(liú)量計(jì)。對于蒸汽測量(liàng)的在(zài)線适(shì)時補償和計算(suàn)公式(shì)的修(xiū)正問(wèn)題,中石化(huà)公司(sī)所采用的三合(hé)一式多變(biàn)量智(zhì)能變送器将壓(yā)阻式(shì)絕(jué)壓傳感器 、電(diàn)容(róng)式差壓(yā)傳感器、和四(sì)線(xiàn)制式rtd溫度(dù)模塊(kuài)和爲一體,傳感(gǎn)器的(de)電子(zǐ)電路将(jiāng)過程變量直(zhí)接轉(zhuǎn)化爲數字(zì)變量,可(kě)在(zài)傳感器内進行修正(zhèng)和補償(cháng),并有效(xiào)地解決了這一(yī)問題,而且不需(xū)要另(lìng)配壓(yā)力變(biàn)送器和流(liú)量積(jī)算儀,簡化了測量系統,提高了(le)系統的(de)可維護性、可(kě)操作性、測量準确度。但是(shì)在應(yīng)用中也存在(zài)一定的問題(tí),當智能差(chà)壓變(biàn)送選用的差壓(yā)量程檔(dàng)較低時(shí),對測(cè)量(liàng)管路的要求(qiú)較高(gāo),任何(hé)細微(wēi)的漏洞都會對(duì)測量(liàng)産生(shēng)明顯的(de)影響。對(duì)流量(liàng)的(de)校(xiào)驗隻能依(yī)賴現有軟(ruǎn)件中的流量(liàng)計算模(mó)型進(jìn)行演算,模型本(běn)身的準确度如何,目(mù)前國家還沒有(yǒu)相關(guān)的檢驗标(biāo)準。軟件版(bǎn)本的升級較(jiào)快,因此(cǐ)限制(zhì)了産品的推廣和(hé)使用,對(duì)用戶(hù)也造成了(le)一定的困難。

渦(wō)街流量(liàng)計(jì)在測量飽和蒸(zhēng)汽的方(fāng)面還是正處(chù)于發展(zhǎn)中的流(liú)量計,無論是理(lǐ)論基礎(chǔ)還(hái)是實(shí)踐經(jīng)驗都(dōu)還存在一定的缺陷(xiàn)。實踐經驗需(xū)要(yào)通過(guò)長期(qī)的積(jī)累才能(néng)夠使它(tā)更加(jiā)完(wán)善,因此(cǐ),渦街流量(liàng)計的(de)基礎(chǔ)研究工作(zuò)必須跟(gēn)上(shàng),否則在使(shǐ)用中會出(chū)現很(hěn)多意想不到的(de)問(wèn)題。近些(xiē)年國内(nèi)外工作(zuò)者運用計算機(jī)仿真技術,微電(diàn)子技術以及先(xiān)進的制(zhì)造技術(shù),在渦街流量計應用領(lǐng)域(yù)進行了大(dà)量的實驗(yàn)研究,并取得了一定的成果。國(guó)内外(wài)科研(yán)工作(zuò)者通過實(shí)驗和(hé)數值仿真在改善旋渦發生體(tǐ)形狀和多旋渦(wō)發生體方面進(jìn)行了一(yī)些有益的探(tàn)索。 超聲波(bō)流量計

超聲波(bō)流量(liàng)計的優點(diǎn)

近年來超聲波(bō)流量(liàng)計(jì)在(zài)國外(wài)取得理(lǐ)論和實(shí)踐成功(gōng)的基礎上,也積極(jí)投身(shēn)國内市場。在石油領域,成(chéng)爲新(xīn)型流(liú)量(liàng)計的主要品(pǐn)種之一。也(yě)可以(yǐ)用來測量(liàng)蒸汽的質量(liàng)流(liú)量,但前提條件(jiàn)是必須蒸(zhēng)汽幹度達到95%以上,這對(duì)油田來說是(shì)一個(gè)很(hěn)大的難(nán)度,因此要(yào)想使用氣(qì)體(tǐ)超聲波流量(liàng)計來測量(liàng)蒸(zhēng)汽(qì)的質量流(liú)量必須首(shǒu)先提高蒸(zhēng)汽(qì)的幹度(dù)。他的檢測方式(shì)分爲傳播(bō)速度(dù)差法,多(duō)普(pǔ)勒法,波速(sù)偏(piān)移法,噪(zào)聲法,相關(guān)法等(děng)。由于是非(fēi)接觸(chù)式儀表(biǎo),可(kě)以不受流體(tǐ)的壓力(lì),溫度,粘度和密(mì)度的(de)影(yǐng)響相比(bǐ)較而言超(chāo)聲波流量計存在很(hěn)多優點,量程比(bǐ)很大(dà),沒有(yǒu)壓損(sǔn),維修(xiū)維護率很低,精(jīng)度很(hěn)高,工藝管路複(fú)雜程度(dù)也(yě)很低。

超聲(shēng)波流(liú)量(liàng)計的缺點

它(tā)所測流體(tǐ)溫度(dù)範圍受超聲波(bō)換能器及(jí)換能器與管道之間的耦合材料耐(nài)溫程度的(de)限制,以(yǐ)及(jí)高溫(wēn)下被測流體傳聲速度(dù)的原始(shǐ)數據不全等等因素(sù),另外它的測量(liàng)線路比一般流(liú)量計複雜(zá),因此隻(zhī)有在集(jí)成電路技(jì)術迅(xùn)速發展的(de)前提(tí)下才能得到實(shí)際的應用(yòng)。總體來說(shuō)技術還是(shì)不夠完善(shàn),因(yīn)此(cǐ)現在市(shì)場上也限制了它(tā)的使用。目前(qián)我國隻(zhī)能用于測量200℃以(yǐ)下的流體(tǐ)。近年(nián)來它也是(shì)發展迅速(sù)的(de)流量計(jì)之一(yī)。

分(fèn)流旋翼式流(liú)量計(jì)

分流(liú)旋翼式流量計(jì)的優點(diǎn)

與(yǔ)差壓(yā)流量計一(yī)樣,都采用了标(biāo)準孔(kǒng)闆節流,不用外(wài)接電(diàn)源和二次(cì)儀表,能在現場(chǎng)或遠(yuǎn)傳顯示蒸(zhēng)汽質(zhì)量流量的(de)累(lèi)計或瞬時值(zhí)。需要(yào)壓力補(bǔ)償(cháng)裝置,也可(kě)以測量飽和蒸汽的(de)質量(liàng)流量。

分流旋(xuán)翼式(shì)流(liú)量計(jì)的缺(quē)點

但(dàn)是飽(bǎo)和蒸汽的密度(dù)必須一緻(zhì),在流(liú)量計(jì)的前端一(yī)般要(yào)求(qiú)安裝過(guò)濾器,并且(qiě)需要正确選(xuǎn)擇(zé)流量(liàng)計的(de)規格(gé),還需(xū)定期的檢(jiǎn)修和維護,但是最主要的一(yī)點(diǎn)是它(tā)的被(bèi)測飽和蒸(zhēng)汽的(de)幹度爲1,這在油(yóu)田方面幾(jǐ)乎不可能達到(dào)的技術,而(ér)且它(tā)的工作壓力也(yě)很低。種種(zhǒng)條件限制(zhì)了它在油田方面的應用(yòng)。因此隻适用于(yú)中小企業(yè)的蒸(zhēng)汽計量。

國(guó)内的(de)實驗研(yán)究

在我(wǒ)國國(guó)内的實驗(yàn)方面,對(duì)于(yú)氣液兩相流的複雜(zá)性我國(guó)可(kě)以直(zhí)接測(cè)量出它的(de)流量(liàng)的實驗,中(zhōng)國石(shí)油大學的(de)萬勇等(děng)所編著(zhe)的新(xīn)型(xíng)氣(qì)液兩(liǎng)相流(liú)的設計與(yǔ)實驗(yàn)中(zhōng),對水和(hé)空氣(qì)所進(jìn)行(háng)的研究,提出(chū)了測(cè)量兩相(xiàng)流的一(yī)種新(xīn)的流量計,取得(dé)了(le)不錯的(de)實驗(yàn)效果。西安交通大學的王(wáng)棟、林宗虎所研(yán)究的(de)氣液兩相(xiàng)流(liú)體(tǐ)流(liú)量的分(fèn)流分項(xiàng)測量方(fāng)法,将兩相(xiàng)流變(biàn)成單相流體, 取代昂(áng)貴的(de)汽水分離器的方法(fǎ),試驗中也取得(dé)了不(bú)錯的效果(guǒ)。


從目前來看,使用質(zhì)量流(liú)量計(jì)來(lái)測量飽和蒸(zhēng)汽還有很多問(wèn)題需(xū)要解決,對于質(zhì)量(liàng)流量計的設計、維護、安(ān)裝、使用、檢定等(děng)需要有(yǒu)技術标準來(lái)執行,而且(qiě)無論是哪種流(liú)量計,在測量飽(bǎo)和蒸汽(qì)方面都(dōu)要求(qiú)幹度值非常高,因此要想(xiǎng)是測量(liàng)值更加準确(què)最可行的方法是提高蒸(zhēng)汽幹度,這樣在(zài)油田方面可供(gòng)選擇(zé)的流量計(jì)的範圍就(jiù)廣一(yī)些。目前對于飽(bǎo)和蒸汽流量的(de)測量還有(yǒu)待于(yú)進一步研究,各種流量(liàng)計還都(dōu)有(yǒu)待于(yú)進(jìn)一步(bù)完善。

 
發布時間:2015/5/11 該信息已(yǐ)被浏覽3742次! 關(guān)閉窗口

 
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