注汽锅炉注汽质量监测仪.pdf

本发明涉及一种油田在线自动监测系统，特别涉及一种注汽锅炉注汽质量监测仪。其技术方案是：主要由干度监测、流量监测、压力监测和数据处理显示单元组成，在注汽锅炉上分别安装干度监测、流量监测和压力监测仪器，所述的干度监测、流量监测和压力监测仪器分别连接数据处理显示单元，显示锅炉运行的干度、锅炉的注汽流量、压力、给水电导率、炉水电导率、标准汽量等相关参数。有益效果是：集注汽速度、注汽压力、注汽干度在线监测记录，同时进行注汽量累计记录，便于稠油开采中的对比分析，为稠油工艺的设计提供真实的数据，取代原仅以人工间隔记录累计流量的方法，提高了工作效率。

1、  一种注汽锅炉注汽质量监测仪，其特征是：主要由干度监测、流量监测、压力监测和数据处理显示单元组成，在注汽锅炉上分别安装干度监测、流量监测和压力监测仪器，所述的干度监测、流量监测和压力监测仪器分别连接数据处理显示单元，显示锅炉运行的干度、锅炉的注汽流量、压力、给水电导率、炉水电导率和标准汽量相关参数。

2、  根据权利要求1所述的注汽锅炉注汽质量监测仪，其特征是：所述的干度监测仪器是在注汽锅炉出口安装高压孔板，高压孔板的上端出口连通高压导管，高压导管连通差压传感器，PLC电路对获取孔板前后压差进行数据处理计算出注汽干度。

3、  根据权利要求1所述的注汽锅炉注汽质量监测仪，其特征是：所述的干度监测仪器是在注汽锅炉出口安装汽水分离器，汽水分离器通过减压阀连通冷凝换热器，电导率取样器的一端连接冷凝换热器，另一端连接注汽锅炉的入口，通过监测冷凝水的电导率和给水的电导率得出锅炉实际的湿蒸汽干度。

4、  根据权利要求1所述的注汽锅炉注汽质量监测仪，其特征是：所述的流量监测仪器是在注汽锅炉外连接锅炉柱塞泵、差压变送器和气动流量表，在差压变送器和气动流量表之间连接气电转换器，将气信号转化为电信号得出锅炉的给水流量值。

5、  根据权利要求1所述的注汽锅炉注汽质量监测仪，其特征是：所述的流量监测仪器是在注汽锅炉的给水端安装带电信号传输的流量计，流量计依次连接锅炉柱塞泵和差压变送器，监测给水流量。

6、  根据权利要求1所述的注汽锅炉注汽质量监测仪，其特征是：所述的流量监测仪器是在注汽锅炉外连接锅炉柱塞泵和差压变送器，在柱塞泵上连接变频器，可录取变频电赫兹信号监测给水流量。

7、  根据权利要求1所述的注汽锅炉注汽质量监测仪，其特征是：所述的压力监测仪器是在注汽锅炉的出口管线上安装压力传感器录取注汽压力信号，对注汽锅炉的出口压力进行监测。

注汽锅炉注汽质量监测仪
一、技术领域：
本发明涉及一种油田在线监测系统，特别涉及一种注汽锅炉注汽质量监测仪。
二、背景技术：
在油田稠油开采过程中，注汽质量是决定稠油开采效果的关键。注汽质量主要包括注汽速度、累计注汽量、注汽压力、注汽干度，运行中注汽压力是由注汽井决定的，注汽速度是由注汽压力和注汽锅炉额定流量决定的，注汽干度是由注汽锅炉本身状况决定的。在参数监测中，注汽速度是通过孔板流量计信号取得的，注汽压力是通过压力表人工读数取得的，注汽干度是由人工应用化学化验测的。在数值上没有连续性。同时由于压力、干度的不同，每口注汽井注汽中注汽锅炉的参数也无法对比分析，影响到稠油产量的效果分析。
三、发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种注汽锅炉注汽质量监测仪，集注汽速度、注汽压力、注汽干度在线监测记录，便于稠油开采中的对比分析，为稠油工艺的设计提供真实的数据。
其技术方案是：主要由干度监测、流量监测、压力监测和数据处理显示单元组成，在注汽锅炉上分别安装干度监测、流量监测和压力监测仪器，所述的干度监测、流量监测和压力监测仪器分别连接数据处理显示单元，显示锅炉运行的干度、锅炉的注汽流量、压力、给水电导率、炉水电导率和标准汽量相关参数。
上述的干度监测仪器是在注汽锅炉出口安装高压孔板，高压孔板的上端出口连通高压导管，高压导管连通差压传感器，PLC电路对获取孔板前后压差进行数据处理计算出注汽干度。
上述的干度监测仪器是在注汽锅炉出口安装汽水分离器，汽水分离器通过减压阀连通冷凝换热器，电导率取样器的一端连接冷凝换热器，另一端连接注汽锅炉的入口，通过监测冷凝水的电导率和给水的电导率得出锅炉实际的湿蒸汽干度。
上述的流量监测仪器是在注汽锅炉外连接锅炉柱塞泵、差压变送器和气动流量表，在差压变送器和气动流量表之间连接气电转换器，将气信号转化为电信号得出锅炉的给水流量值。
在注汽锅炉的给水端安装带电信号传输的流量计，流量计依次连接锅炉柱塞泵和差压变送器，监测给水流量。
上述的流量监测仪器是在注汽锅炉外连接锅炉柱塞泵和差压变送器，在柱塞泵上连接变频器，可录取变频电赫兹信号监测给水流量。
上述的压力监测仪器是在注汽锅炉的出口管线上安装压力传感器录取注汽压力信号，对注汽锅炉的出口压力进行监测。
本发明的有益效果是：集注汽速度、注汽压力、注汽干度在线监测记录，同时进行注汽量累计纪录，便于稠油开采中的对比分析，为稠油工艺的设计提供真实的数据，取代原仅以人工间隔记录累计流量的方法，提高了工作效率。
四、附图说明：
附图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
附图2是干度监测的一种实施例的示意图；
附图3是干度监测的另一种实施例的示意图；
附图4是流量监测的一种实施例的示意图；
附图5是流量监测的第二种实施例的示意图；
附图6是流量监测的第三种实施例的示意图；
附图7是压力监测的一种实施例的示意图；
附图8是本发明的电路原理图；
上图中：高压孔板1、高压导管2、差压传感器3、注汽锅炉4、汽水分离器5、减压阀6、冷凝换热器7、电导率取样器8、锅炉柱塞泵9、差压变送器10和气动流量表11、气电转换器12、流量计13、变频器14、压力传感器15、数据处理显示器16。
五、具体实施方式：
本发明主要由干度监测、流量监测、压力监测和数据处理显示器16组成，在注汽锅炉上分别安装干度监测、流量监测和压力监测仪器，所述的干度监测、流量监测和压力监测仪器分别连接数据处理显示单元，显示锅炉运行的干度、锅炉的注汽流量、压力、给水电导率、炉水电导率、标准汽量等相关参数。
参照附图2：干度监测仪器可以采用在注汽锅炉4的出口安装高压孔板1，高压孔板的上端出口连通高压导管2，高压导管连通差压传感器3，PLC电路对获取孔板前后压差进行数据处理计算出注汽干度。
参照附图3：干度监测仪器也可采用在注汽锅炉4出口安装汽水分离器5，汽水分离器通过减压阀6连通冷凝换热器7，电导率取样器8的一端连接冷凝换热器，另一端连接注汽锅炉的入口，通过监测冷凝水的电导率和给水的电导率得出锅炉实际的湿蒸汽干度。
锅炉出口的一定干度的湿蒸汽，经出口汽水分离器后，饱和水通过减压阀减压(不汽化)冷却后流出，通过监测冷凝水的电导率和给水的电导率，就可以计算出锅炉实际的湿整汽干度。其中，控制器采用OMRONCJ1G无地板式模块化PLC作为控制器，根据需要只安装CPU、电源、模拟量模块就可以实现数据采集，在PLC内部，将采集的电导率进行工程量转换，按干度的算法进行计算，就可以计算出锅炉的蒸汽干度，内置热力学数据表，同时采集锅炉的给水流量，按算法计算出锅炉运行热值流量。
另外，流量监测仪器还可以采用的方式是参照附图4：在注汽锅炉外连接锅炉柱塞泵9、差压变送器10和气动流量表11，在差压变送器10和气动流量表11之间连接气电转换器12，将气信号转化为电信号得出锅炉的给水流量值。
参照附图5：流量监测仪器是在注汽锅炉的给水端安装带电信号传输的流量计13，流量计13依次连接锅炉柱塞泵9和差压变送器10，监测给水流量。
参照附图6：流量监测仪器是在注汽锅炉外连接锅炉柱塞泵9和差压变送器10，在柱塞泵上连接变频器14，可录取变频电赫兹信号监测给水流量。
水流量＝运行赫兹×柱塞泵额定流量÷50
参照附图7：上述的压力监测仪器是在注汽锅炉的出口管线上安装压力传感器15录取注汽压力信号，对注汽锅炉的出口压力进行监测。
标准汽的换算：根据锅炉的注汽流量、压力、锅炉运行的干度折算成17.2MPa、干度为80％的标准汽量。储存17.2MPa、干度为80％标准湿蒸汽的热焓值，通过监测到的注汽压力、注汽干度在储存器中计算出实际湿蒸汽的热焓值，通过监测到得水流量来计算标准汽量。
标准汽量＝(实际湿蒸汽的热焓值÷标准湿蒸汽的热焓值)×水流量。
另外，数据显示采用昆仑通态的7″液晶触摸屏，显示锅炉的注汽流量、压力、锅炉运行的干度、给水电导率、炉水电导率、标准汽量等相关参数，并具有曲线显示、累计量、清零，重新累计等功能。每5分钟记录一次数据，可记录10天数据的容量。
用OMRONCJ1G无地板式模块化PLC作为控制器，根据需要只安装CPU、电源、模拟量模块就可以实现数据采集，在PLC内部，将采集的电导率进行工程量转换，计算求出湿蒸汽干度，将最新版IAPWS-97热力学数据表设置在PLC的数据区(D区)中，调用PLC的线性插值指令APR，根据监测到的汽压力值，计算该压力下的饱和蒸汽和饱和水的热焓值，并用采集的锅炉给水流量，按下公计算出锅炉运行标准汽量、瞬时热值流量。
参照附图8：本发明通过双极开关为PLC电源和直流24V电源配电，PLC电源为模块式PLC提供电源，直流24V电源，为隔离模、触摸屏提供运行电源。
采用工业适用性强的OMRON CJ1G PLC作为变量监测、数据处理的核芯，扩展模拟量模块AD081，实现变量的采集处理，通过RS232电气接口与7寸的昆仑通态的触摸屏相连接，在触摸屏上显示变量和标汽流量，满足现场生产需要。
为了提高模拟量信号抗干扰能力，保证采集的可靠性，模拟量通过隔离模块进入模拟量模块AD081进行采集。