[發明專利]氣液兩相干度測量系統

有效

• 申請號: 201710537471.X
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107389747B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 韓建;牟海維;姜曉嵐;劉東明;邢志方;劉超
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 孟凡臣

本發明提出一種氣液兩相干度測量系統，它包括汽液兩相加熱爐、注水截止閥、三相加熱電源、穩壓閥、單向截止閥、溫度變送器、壓力變送器、多層筒式電容傳感器、冷凝罐、數據處理單元等裝置。本發明可用于高溫高壓下的蒸汽干度實時準確檢測與測量，通過實驗裝置測試傳感器精密特征結構，可廣泛用于注汽鍋爐實時監測和分層測試的注汽井井下檢測等領域。

技術領域

本發明涉及熱動力技術領域，具體涉及一種氣液兩相干度測量系統。

背景技術

多層筒式電容傳感器具有結構簡單、分辨率高、可非接觸測量，并能在高 溫、輻射和強烈振動等惡劣條件下工作的優點，且響應快。因物體間的電容量 與其結構參數密切相關，通過改變物性參數而改變物體間的電容量來實現對被 測量的檢測，這就是電容法測量原理。近年來，基于電容法測量蒸汽干度傳感 技術得到了蓬勃的發展，其中一個方向就是在高溫高壓、測量難度大及準確度 低中測量系統的應用，用于注氣井井下，汽輪機機組等環境的測量。電容傳感 技術的發展背景主要是由于在實際測量與測試應用中，準確測量蒸汽干度，可 以判定蒸汽加熱爐產生的蒸汽品質，對確定汽液兩相流分離裝置的分離效率非常重要。此外，蒸汽干度的準確測量，對提高蒸汽流量測量的準確性具有重要 意義。例如在野外環境下的注汽井井下測量，準確測量蒸汽干度對油層的分布， 明確各部分油層對注入蒸汽的吸收情況都能有效的掌握。由于在實際測量與測 試應用中，平板電容傳感器具有輸出阻抗高、寄生電容及泄露電容影響大、穩 定性差、極板間承受電壓較小等缺點，無疑其測量的準確性大大降低。采用多 層筒式電容傳感器，利用多層電容并聯，當流過電容傳感器的蒸汽發生微小變 化時，電容值有較大的改變，這不僅極大提高了測量精度，同時可靠性也得到 了保證，因此，使多層筒式電容傳感器與平板電容傳感器相比更具優勢。

在實際應用中，尤其是粘度重質石油(稠油)開采中，需要向注汽井注入 高溫高壓蒸汽，進行實時準確的測量。實時準確測定注汽井井下蒸汽干度對油 層狀況的分析，合理開采，提高采油率及節約能源都有著重要的意義。然而， 對于平板電容傳感器結構，穩定度、測量精度、靈敏度以及耐高溫耐高壓方面 的限制，不符合現在的需求。

在國外，英國電力中心實驗室、英國GEC公司、德國漢諾威大學、瑞士BBC 公司和美國西屋公司等都對蒸汽干度測量進行了大量的研究；英國電力中心實 驗室MOORE等人基于熱力學法研制出一種過熱式濕度探針，該探針雖然提高 了熱量的利用率，但由于加熱面積較小，導致加熱件的溫度較高，造成局部蒸 汽溫度較高而且探針結構復雜，很難應用于實際生產中。美國密西西比州大學 Sunil K.Khijwania等人研制出一種U型光學干度探針，德國斯圖加特大學基于 光學法測量原理，研制出了一種新型的微型光學、氣動組合式楔形蒸汽干度測 量探針，光學法與熱力學法相比，雖然提高了測量精度，但由于受實際可用波 長的限制，只能對蒸汽中直徑較小的水滴進行測量，光學法對測量環境要求嚴 格，設備昂貴，經濟性較差。瑞士的Pascal Kronenberg和Pramod K.Rastogi等 人基于光纖光柵法利用聚酞亞胺材料研制出一種濕度傳感器，該傳感器具有線 性和精確度，但是光纖光柵法對解調器的要求較高，而且不適應于油井高溫高 壓的環境。因此，目前還沒有建立相關基于多層筒式電容法測量干度實驗裝置。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種氣液兩相干度測量系統。具體技術方案 如下：