专利名称：湿蒸汽干度监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种干度测试装置，尤其是涉及一种实现湿饱和蒸汽干度在线测试的湿蒸汽干度监测装置。
背景技术：
在稠油为主的油田开发项目中，一般的稠油生产主要以蒸汽吞吐、蒸汽驱及蒸汽辅助重力泄油(SAGD)等开发方式为主 ，在开发过程中，为了合理的调整注汽参数，需要在蒸汽生产及注入的过程中对干度参数进行测量，以便准确的分析和掌握注汽效果，提高热米效率。目前油田现场蒸汽干度测试仍较多的采用人工采样化验的方法，由于不能实时在线测试，其测试的结果不能真实连续的反应整个生产过程的蒸汽干度参数，且人工劳动强度大。目前在线测试湿蒸汽干度主要使用汽水分离器对汽水两相状态分别计量后，继而计算出蒸汽干度，但由于一些应用在现场的汽液分离器分离效果不甚理想，影响了干度的测试精度，且体积庞大。还有一些可以同时测量湿蒸汽干度和流量的在线测试仪表，如中国专利ZL02232815. 7公开了一种计量饱和蒸汽干度和流量的双参数测量装置，利用的是孔板差压噪声测量原理，其测试仪表安装方便，但由于现场工况复杂，两相流流态变化区间大，存在较大的测试误差。另外一些方法是用传统的流量测量仪表和密度测量仪表的组合测试方法，如利用涡轮流量计、中子密度计及其组合方法，由于一些放射性测量仪表防护措施不周，难以大规模推广。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是提供一种湿蒸汽干度监测装置，将采样的蒸汽进行高效分离，结合分相测量，实现湿蒸汽干度的准确测量，从而指导油田注汽生产。本实用新型的技术解决方案是一种湿蒸汽干度监测装置，其中，所述湿蒸汽干度监测装置设置于一湿蒸汽主管道上，包括汽液分离器、气体流量计及液相流量计；所述汽液分离器设有分离腔，所述分离腔上设有进汽口、排汽口及排液口 ；一进汽管的第一端与所述湿蒸汽主管道连通，其第二端经由所述进汽口穿设至所述分离腔内部并与一竖直通道连接，该竖直通道顶部设置有旋流臂，所述旋流臂设有多片扇叶且能够绕其竖直方向的中心轴旋转，所述竖直通道的出口与所述旋流臂对应设置；一排汽管及一排液管的第一端分别与所述排汽口及排液口连接，而第二端分别与所述湿蒸汽主管道连通；所述气体流量计设置于所述排汽管上，所述液相流量计设置于所述排液管上。上述的湿蒸汽干度监测装置，其中，所述竖直通道为螺旋通道，具有180度反向设置的双螺旋结构。上述的湿蒸汽干度监测装置，其中，所述旋流臂上方设有一波纹板分离器，所述波纹板分离器包括多片平行排列的波纹状的金属板，所述金属板之间形成弯曲的狭窄通道，所述狭窄通道的进口及出口分别朝向所述分离腔的底部及顶部设置，该波纹板分离器经由固定肋固定至所述分离腔内部。 上述的湿蒸汽干度监测装置，其中，所述排汽口下方还设有除沫器，所述除沫器经由固定肋固定至所述分离腔内部。上述的湿蒸汽干度监测装置，其中，所述旋流臂为由两片扇叶所构成。上述的湿蒸汽干度监测装置，其中，所述进汽管、排汽管及排液管均设有阀门。上述的湿蒸汽干度监测装置，其中，该湿蒸汽干度监测装置还包括一监控系统，所述阀门为电磁阀，所述电磁阀、气体流量计及液相流量计与该监控系统连接。上述的湿蒸汽干度监测装置，其中，所述湿蒸汽主管道上，所述进汽管第一端位于所述排汽管及排液管第二端的上游位置。·由以上说明得知，本实用新型与现有技术相比较，确实可达到如下的功效本实用新型能够将湿饱和蒸汽沿进汽管进入到分离腔中，然后在旋流臂的作用下沿切向喷向筒体的内壁，蒸汽水在筒体内形成强烈的旋转，产生巨大的离心力，在重力的作用下使汽水之间产生分离；本实用新型使经过一次分离后的蒸汽留在筒体的中心部位，并向上进入波纹板分离器，波纹板分离器由波状的金属板组成，这些波纹板相互平行排列，板之间形成了狭小的弯曲通道，蒸汽流过这些弯曲的通道时，细小的水滴会由于惯性的作用而撞击到板面上而被分离下来，实现细分离。本实用新型的分离腔顶部安装除沫器，可以阻止蒸汽携带更细小的含盐颗粒水分，提高汽液分离效果。
图I为本实用新型的湿蒸汽干度监测装置的结构示意图。主要元件标号说明I :湿饱和蒸汽2 :湿蒸汽主管道3 :进汽管4 :分离腔5 :螺旋通道6 :旋流臂7:波纹板分离器8:除沫器9:干饱和蒸汽10:排汽管11 :气体流量计12:水膜13 :饱和水14 :排液管15 :液相流量计
具体实施方式
本实用新型的一种湿蒸汽干度监测装置设置于一湿蒸汽主管道上，包括汽液分离器、气体流量计及液相流量计；所述汽液分离器设有分离腔，所述分离腔上设有进汽口、排汽口及排液口 ；一进汽管第一端与所述湿蒸汽主管道连通，其第二端经由所述进汽口穿设至所述分离腔内部并与一竖直通道连接，该竖直通道顶部设置有旋流臂，所述旋流臂设有多片扇叶且能够绕其竖直方向的中心轴旋转，所述竖直通道的出口与所述旋流臂对应设置；一排汽管及一排液管的第一端分别与所述排汽口及排液口连接，而第二端分别与所述湿蒸汽主管道连通；所述气体流量计设置于所述排汽管上，所述液相流量计设置于所述排液管上。为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。如图I所示，为本实用新型的湿蒸汽干度监测装置较佳实施例的示意图。本实用新型的湿蒸汽干度监测装置，较佳的，所述湿蒸汽干度监测装置设置于一湿蒸汽主管道2上，包括汽液分离器、气体流量计11及液相流量计15 ;借此，将湿蒸汽主管道2上的湿蒸汽取样，再经过汽液分离后，测量汽体及液体 的流量，通过流量的大小来计算原湿蒸汽的干度大�。黄渲校銎悍掷肫魃栌蟹掷肭�4，该分离腔4较佳的为一圆柱形筒体。所述分离腔4上设有进汽口、排汽口及排液口 ；较佳的，所述进气口设置于距离筒体底部一设定距离的高度，该高度只要符合汽液分离后液体于分离腔4内聚集所需空间的高度即可；而所述排汽口则为分离后的蒸汽离开分离腔4的出口，较佳的，该排汽口设置于该分离腔4的顶部；另外，所述排液口则用以将分离后落入分离腔4底部空间的液体排出分离腔4，较佳的，该排液口设置于所述分离腔4的底部。一进汽管3的第一端与所述湿蒸汽主管道2连通，湿蒸汽主管道2内的湿蒸汽能够进入该进汽管3的第一端，起到采样管路的作用；而其第二端经由所述进汽口穿设至所述分离腔4内部并与一竖直通道连接，进汽管3将湿蒸汽输送至分离腔4内，并且经由一竖直通道输出至分离腔4中；该竖直通道顶部设置有旋流臂6，所述旋流臂6设有多片扇叶且能够绕其竖直方向的中心轴旋转，所述竖直通道的出口与所述旋流臂6对应设置；借此，竖直通道中喷出的湿蒸汽能够冲击至旋流臂6上，在旋流臂6旋转带动下，旋流臂6改变湿蒸汽的运动方向，使湿蒸汽沿切向喷向分离腔4的内侧壁上；在离心力的作用下，由于蒸汽和水之间存在密度差，水产生的离心力远大于蒸汽，于是汽水之间产生分离，水被甩向分离腔4内壁面形成水膜，而水膜在重力的作用下最终落到分离器的下部，而蒸汽则留在筒体的中心部位,并继续向上运动。本实用新型的湿蒸汽干度监测装置，较佳的，所述旋流臂6为由两片扇叶所构成，扇叶形上的曲面结构，能够有效地改变冲击在扇叶上的蒸汽的运动方向，使蒸汽在水平方向上趋于分离腔4内壁面的切线方向流动。一排汽管10及一排液管14的第一端分别与所述排汽口及排液口连接，用以排出分离后的蒸汽和水；而所述排汽管10及排液管14的第二端分别与所述湿蒸汽主管道2连通，使排出的蒸汽和水重新回到湿蒸汽主管道2中；所述气体流量计11设置于所述排汽管10上，所述液相流量计15设置于所述排液管14上，用以测量流过排汽管10及排液管14上的蒸汽及水，通过这些数据计算出湿蒸汽的干度。如上所述，本实用新型的湿蒸汽干度监测装置，较佳的，在所述湿蒸汽主管道2上设置进汽管3、排汽管10和排液管14时，所述进汽管3第一端位于所述排汽管10及排液管14第二端的上游位置，从而使湿蒸汽采样位于上游，分离后的蒸汽和水于下游再次进入湿蒸汽主管道2中，不影响干度监测的数值，保持较高的准确性。本实用新型的湿蒸汽干度监测装置，较佳的，所述竖直通道为螺旋通道5，具有180度反向设置的双螺旋结构，湿蒸汽通过进汽管3到达竖直通道后，湿蒸汽在螺旋通道5的引导下，到达螺旋通道5出口时，就具有了水平方向并且靠近分离腔4内壁切向的速度，借此使湿蒸汽具有更为强烈的涡旋，能够产生更大的离心力，促进蒸汽和水的分离。[0036]为了更好的促进汽液分离，使排出的蒸汽为干饱和蒸汽，本实用新型的湿蒸汽干度监测装置，较佳的，所述旋流臂6上方设有一波纹板分离器7，所述波纹板分离器7包括多片平行排列的波纹状的金属板，所述金属板之间形成弯曲的狭窄通道，所述狭窄通道的进口及出口分别朝向所述分离腔4的底部及顶部设置，以便于由下方上升的湿蒸汽进入波纹板分离器7，蒸汽流过这些弯曲的通道时，细小的水滴会由于惯性的作用而撞击到板面上而被分离下来，在该分离腔4内形成了蒸汽和水的另一级分离，有效加强了湿蒸汽的分离效果。较为具体的，该波纹板分离器7可以经由固定肋固定至所述分离腔4内部，所述固定肋可以是各种固定结构，一般采用金属条焊接至分离腔4内部，但并不以此为限。如图所示，本实用新型的湿蒸汽干度监测装置，较佳的，所述排汽口下方还设有除沫器8，所述除沫器8经由固定肋固定至所述分离腔4内部；可以阻止蒸汽携带更细小的含盐颗粒水分，形成了分离腔4内对蒸汽和水的另一级分离，使到达排汽管10内蒸汽极其接近干饱和蒸汽。较佳的，本实用新型的湿蒸汽干度监测装置的分离腔4内设有三级汽液分离，包括a、螺旋通道5与旋流臂6 ;b、波纹板分离器7 ;c、除沫器8。通过三级分离，最终蒸汽中的99. 8%的饱和水都会被分离出去，最后从分离器流出的干饱和蒸汽干度不低于99. 5%。本实用新型的湿蒸汽干度监测装置，较佳的，所述进汽管3、排汽管10及排液管14均设有阀门；以便于作业人员对该湿蒸汽干度监测装置的安装维修，以及日常停机及启动的控制。本实用新型的湿蒸汽干度监测装置，在较佳的实施方式中，该湿蒸汽干度监测装置还包括一监控系统，且安装在进汽管3、排汽管10及排液管14上的阀门为电磁阀，所述电磁阀、气体流量计11及液相流量计15与该监控系统连接；构成了一个能够实现实时监控的监测系统，能实时在线的监控湿蒸汽主管道2内的湿蒸汽干度，以便于更好的对注入井中的蒸汽进行监控。综上所述，本实用新型的一个较佳的实施例中，如图I所示，该湿蒸汽干度监测装置由进汽管3、分离腔4、螺旋通道5、旋流臂6、波纹板分离器7、除沫器8、排汽管10、气体流量计11、排液管14及液相流量计15等组成。如图所示，分离腔4安装在湿蒸汽主管道2上，湿蒸汽主管道2内的湿饱和蒸汽I经分流器的分配，一部分沿湿饱和蒸汽经由进汽管3进入到分离腔4内，经过螺旋通道5后从旋流臂6沿切向喷向筒体的内壁，螺旋通道采用180度反向的双螺旋结构，经过螺旋分离的湿蒸汽在分离腔4内形成强烈的旋转产生涡旋，并产生巨大的离心力，由于蒸汽和水之间存在密度差，水产生的离心力远大于蒸汽，于是汽水之间产生分离，水被甩向壁面形成水膜12，在重力作用下最终落到分离器的下部，而蒸汽则留在分离腔的中心部位，并向上进入波纹板分离器7以进一步进行细分离。其中，波形板分离器7由16片波状的金属板组成，这些波纹板相互平行排列，板之间形成了弯曲的狭小通道，蒸汽流过这些弯曲的狭小通道时，细小的水滴会由于惯性的作用而撞击到板面上而被分离下来，分离腔4顶部安装除沫器8，可以阻止蒸汽携带更细小的含盐颗粒水分，经过三级分离后，最终蒸汽中99. 8%的饱和水13都会被分离出去，最后从分离腔流出的干饱和蒸汽9干度不低于99. 5%。如图I所示，在干饱和蒸汽排汽管10上安装气体流量计11，气体流量计11可以对经过三级分离的干饱和蒸汽9进行在线测试。相似的，在饱和水的排液管14上安装液相流量计15，经过三级分离的饱和水13可以通过液相流量计15进行在线测试，最后经过分离腔4分离的干饱和蒸汽9和饱和水13分别经由各自的出口通道流向主蒸汽管道。较佳的，在线测试蒸汽干度的汽液分离装置主要技术指标为分离器外径159mm材料316L不锈钢最大分离容量1吨/时最低进口干度40%最高进口干度85%分离效率99. 5%最高工作压力21. IMPa最高工作温度374°C分离器最高耐压> 32MPa阻力损失< 5000Pa 干度测试误差< 5 %。 以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种湿蒸汽干度监测装置，其特征在于，所述湿蒸汽干度监测装置设置于一湿蒸汽主管道上，包括汽液分离器、气体流量计及液相流量计； 所述汽液分离器设有分离腔，所述分离腔上设有进汽口、排汽口及排液口 ；一进汽管的第一端与所述湿蒸汽主管道连通，其第二端经由所述进汽口穿设至所述分离腔内部并与一竖直通道连接，该竖直通道顶部设置有旋流臂，所述旋流臂设有多片扇叶且能够绕其竖直方向的中心轴旋转，所述竖直通道的出口与所述旋流臂对应设置； 一排汽管及一排液管的第一端分别与所述排汽口及排液口连接，而第二端分别与所述湿蒸汽主管道连通；所述气体流量计设置于所述排汽管上，所述液相流量计设置于所述排液管上。
2.如权利要求I所述的湿蒸汽干度监测装置，其特征在于，所述竖直通道为螺旋通道，具有180度反向设置的双螺旋结构。
3.如权利要求I所述的湿蒸汽干度监测装置，其特征在于，所述旋流臂上方设有一波纹板分离器，所述波纹板分离器包括多片平行排列的波纹状的金属板，所述金属板之间形成弯曲的狭窄通道，所述狭窄通道的进口及出口分别朝向所述分离腔的底部及顶部设置，该波纹板分离器经由固定肋固定至所述分离腔内部。
4.如权利要求I所述的湿蒸汽干度监测装置，其特征在于，所述排汽口下方还设有除沫器，所述除沫器经由固定肋固定至所述分离腔内部。
5.如权利要求I所述的湿蒸汽干度监测装置，其特征在于，所述旋流臂为由两片扇叶所构成。
6.如权利要求I所述的湿蒸汽干度监测装置，其特征在于，所述进汽管、排汽管及排液管均设有阀门。
7.如权利要求6所述的湿蒸汽干度监测装置，其特征在于，该湿蒸汽干度监测装置还包括一监控系统，所述阀门为电磁阀，所述电磁阀、气体流量计及液相流量计与该监控系统连接。
8.如权利要求I所述的湿蒸汽干度监测装置，其特征在于，所述湿蒸汽主管道上，所述进汽管第一端位于所述排汽管及排液管第二端的上游位置。
专利摘要一种湿蒸汽干度监测装置，设置于一湿蒸汽主管道上，包括汽液分离器、气体流量计及液相流量计；所述汽液分离器设有分离腔，分离腔上设有进汽口、排汽口及排液口；一进汽管的第一端与湿蒸汽主管道连通，其第二端经由进汽口穿设至分离腔内部并与一竖直通道连接，该竖直通道顶部设置有旋流臂，旋流臂设有多片扇叶且能够绕其竖直方向的中心轴旋转，竖直通道的出口与旋流臂对应设置；一排汽管及一排液管的第一端分别与排汽口及排液口连接，而第二端分别与湿蒸汽主管道连通；气体流量计设置于排汽管上，液相流量计设置于排液管上。本实用新型能够将采样的蒸汽进行高效分离，结合分相测量，实现湿蒸汽干度的准确测量，从而指导油田注汽生产。
文档编号G01N1/34GK202794130SQ20122015960
公开日2013年3月13日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者孙勇, 杨显志, 朱强, 于显永, 张威, 蔡玉川, 李爽, 李蓉, 于广刚, 于晓聪, 杨志祥, 赵福刚, 许俊岩, 方梁锋, 高博 申请人:中国石油天然气股份有限公司
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